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单片机恒温加热器系统设计 摘 要 恒温加热器作为一种提供恒定温度的设备,被广泛地应用于生产、生活、实验等领域。在医用、水产、特种工业、工业探伤、照相等行业,需要有稳定而精确的温度进行加热,因而对恒温加热器需求量很大。 温度对于工业如此重要，由此推进了恒温器的发展（本文只介绍恒温加热器）。 本设计介绍了一种用三星单片机控制，用温度传感器测温的恒温器。其变温范围广、数码管显示的实际最低温度可达0摄氏度、可连续控制加热丝以满足要求的温度（本设计不能制冷），恒温器在制作过程中主要从以下几个方面考虑： 首先要说的是本设计利用模数转换将温度传感器检测的温度与模数值对应起来；并且采用软件滤波以节省成本，提高精度，抗外界环境的干扰； 其次利用存储器的扩展技术，可以实现掉电记忆功能，方便了操作设置； 再次利用数码管显示，可以方便使用过程中随时可以了解温度情况； 利用控制发光二极管和数码管的显示状态可以方便人们使用过程中了解恒温器的状态；最后通过控制继电器的状态来控制加热丝的状态，操作安全方便。 关键词：恒温控制，温度传感器，掉电记忆，继电器控制，软件滤波 目　录 前　言 1 第1章 恒温加热器的功能说明 3 §1.1 主要功能 3 §1.2 显示面板说明 3 §1.2.1 按键说明 3 §1.2.3 数码管显示功能 3 §1.2.3 LED指示功能 4 §1.3 使用恒温器的操作 4 §1.4 各工作状态的实现 4 第2章 恒温加热器的总体设计方案 6 §2.1 总体设计框图 6 §2.2 温度计的设计 6 §2.3 控制器的设计 6 §2.4 掉电记忆的设计 6 §2.5 显示电路的设计 7 §2.6 键盘电路的设计 7 §2.7 电源电路的设计 7 第3章 设计方案的可行性论证 8 §3.1 温度传感器 8 §3.2 单片机内部AD转换 9 §3.3 译码和显示 12 §3.4 控制装置 12 §3.4.1 电磁继电器的工作原理和特性 12 §3.4.2 继电器主要产品技术参数 13 §3.4.3 继电器测试 13 §3.5 存储器扩展 14 第4章 恒温加热器系统的软件设计 19 结　论 25 参考文献 25前　言 温度不仅在我们的日常生活中扮演着重要的角色，而且在钢铁、机械、石油化工、电力、工业炉窑等工业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满足工艺过程的要求。在本文中，主要研究对特定空间的温度进行较高精度的控制。 单片机恒温加热器系统设计主要有温度检测模块、加热控制模块、存储扩展模块、键盘模块、显示模块等组成。其主要功能是使某一特定空间保持一恒定温度值，温度的控制主要是通过继电器控制加热丝完成，人们了解温度的状况主要是通过显示模块来实现，对恒温加热器的控制则是通过键盘模块来完成。掉电记忆功能是通过扩展数据存储器来实现的，各个模块与三星单片机连接起来，通过单片机相互通信，成为一个系统。其中各个模块间的相互通信通过软件来实现的，软件采用三星单片机汇编语言，其功能强大，执行速度快，效率高。 恒温加热器控制系统，无论是启动或设定值升降，还是各种扰动影响，我们既希望温度在上升时间上的快速性，也希望较平稳动态过程和精确的稳态值。由于恒温器的升温及保持是靠继电器控制电阻丝加热，降温则是靠环境自然冷却，所以当温度一旦超调就无法用控制手段来使其快速降温。这类恒温器控制系统具有非线性，时滞以及不确定性。单纯的依靠传统的控制方式或现代控制方式都很难达到高质量的控制效果。本文采用的加热丝分为高档和低档，将实际温度与设置温度不断比较的算法控制加热丝的状态，及时 控制温度，达到了很好的控制效果。在硬件方面，本文采用PWM(脉宽调制器)控制电磁继电器工作，从而实现对恒温器温度的连续调节，实现智能控制。 从常规控制理论和方法的进展我们可以知道，新的思想和概念、新的设计和分析方法，主要来源于数学分析中的理论以及数值计算的技术；从控制系统的实现环节来看，辨识、分析、设计和仿真等方面的进展表现为许多新的方法和算法。实现方面的变化只在于用数字系统(计算机控制)代替了模拟系统，而系统的建模还需要依赖合适的数学形式。总之，其常规的控制技术、基本的系统结构并没有根本的变化。事实证明，为了解决复杂的系统，控制系统已有的体系结构是不能实现目的的。所以，若要依靠智能控制系统来解决这个棘手的问题，其智能控制的新体系结构必须与目前的系统结构产生根本性的变化。目前智能控制的误区之一是系统基本上没有摆脱旧的体系结构；输入反馈、参数辨识仅用以调整控制量；即使现有的产生式智能控制也只倾向于变参数控制。对于控制对象由于自身及环境的变化，如何通过智能机来调整、改变控制方式、测试手段及修改控制器的结构、设计等都仍然没有得到较好解决。而