基于单片机温度控制系统设计输出通道设计.doc

课程设计任务书 学 院 信息科学与工程学院 专 业 自动化 学生姓名 班级学号 课程设计题目 基于单片机温度控制系统设计-----输出通道设计 实践教学要求与任务: 构成单片机温度控制系统 输出通道设计 实验调试 THFCS-1现场总线控制系统实验 撰写实验报告 工作计划与进度安排: 第1～2天，查阅文献，构成单片机温度控制系统 第3～4天，输出通道设计 第5～6，实验调试 第7～9天，THFCS-1现场总线控制系统实验 第10天，撰写实验报告 指导教师： 201 年 月 日 专业负责人： 201 年 月 日 学院教学副院长： 201 年 月 日 摘 要 在工业生产中，人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制具有控制方便、简单和灵活性大、精度高等优点。 本设计以AT89S52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。本设计由硬件和软件二部分组成，温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机输出通道的电路 。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，实现PID算法。 关键词：单片机；温度控制；输出通道；PID算法 引言 1 第一章 设计理论基础 3 1.1 温度测控技术的发展与现状 3 1.2 单片机的发展概况 5 1.3 AT89S52单片机简介 6 1.4 AT89S52单片机引脚简介 7 1.5 温度传感器 8 第二章 温度控制系统的硬件设计 11 2．1 硬件系统框图 11 2.2 硬件电路 11 2.3 输出通道的设计 12 第三章 温度控制系统的软件设计 15 3.1 系统开发工具介绍 15 3.2 程序结构框图 15 3.3 PID算法 15 3．4 程序设计 20 第四章 调试 30 总结 32 参考文献 33 引言 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。 我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。 电阻加热炉是热处理生产中应用最广的加热设备，这样加热时升温过程的测量与控制就成为关键性的技术。为了方便进行工艺的研究，需要能保存温度数据。最后，由于生产中的实际情况，电阻加热炉要求操作方便，易于维护，成本较低等等。 目前，我国电阻炉控制设备的现状时是小部分比较先进的设备和大部分比较落后的设备并存。整体上，我国的电阻炉控制系统与国外发达国家相比还比较落后。占主导地位的是仪表控制，这种系统的控制参数由人工选择，需要配置专门的仪表调试人员，费时、费力且不准确。控制精度依赖于试验者的调节。控制精度不高，一旦生产环境发生变化就需要重新设置。操作不方便，控制数据无法保存。因而，对生产工艺的研究很困难，因此造成产品质量低、废品率高、工作人员劳动强度大、劳动效率低，这些都影响企业的效率。 1.1 温度测控技术的发展与现状 温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率