基于单片机温度控制系统设计的控制算法设计部分.docVIP

课程设计任务书 学 院 专 业 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-----控制算法设计 实践教学要求与任务: 构成单片机温度控制系统 控制算法设计 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，控制算法设计 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 在现代工业生产中，人们需要对各类加热炉、 反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。为适应这一需要有必要设计一个性能良好、 操作方便的温度控制系统。课题主要设计一个水温测控系统 ，控制锅炉中水的温度，选择合适的控制规律，使锅炉中水的温度按预定规律变化，并且能够进行越限报警。可通过键盘 ，显示电路设定目标温度和参数。控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、温度显示/设定模块、温度控制模块、单片机与上位机通信模块。系统可通过键盘对电阻炉水温以及恒温时间长短进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过PWM控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。另外通过单片机的串口与上位机通信，通过上位机软件实时显示当前温度和历史温度并且绘制出温度曲线，让系统的可读性更强，实现了远程监测的功能[2]。 关键词：电阻炉，温度曲线，PWM，上位机  目录 摘 要 II 1 绪论 1 1.1 选题意义 1 1.2 国内外发展趋势 1 1.3 系统的主要性能指标 2 ⑤能够按照设定的温度曲线控温。 2 1.4 主要工作任务 2 2 系统方案选择和工作原理 3 2.1 系统综述 3 2．2各模块电路的方案选择及论证 3 2.2.1 系统硬件总框图 3 图2-1系统硬件总框图 3 2.2.2主机控制模块 4 2.2.3温度控制模块 4 2.2.4温度采集模块 5 2.2.5显示模块 5 2.2.6上位机软件 5 2.3系统各模块的最终方案 6 3 系统硬件设计 7 3.1 STC89C52构成的最小系统 7 3.1.1 晶振回路 7 3.1.2 复位电路 7 3.2温度采集模块的硬件设计 8 3.2.1温度传感器DS18B20概述 8 3.2.2温度采集模块的硬件设计 9 3.3 报警电路设计 10 3.4 电源电路设计 11 3.6.3温度显示模块电路图 12 LCD1602引脚详解： 12 3.7 时钟电路设计 12 3.7.1 DS1302简介 12 3.7.2 DS1302的结构及工作原理 13 3.7.3 DS1302的控制字节 13 3.7.4数据输入输出(I/O) 13 3.7.5 DS1302的寄存器 13 3.7.6 DS1302硬件连接图 14 图3-11 DS1302硬件连接图 14 4 系统的软件设计 15 4.1 主程序的设计 15 4.2 液晶显示模块 16 16 图4-2 液晶显示流程图 16 4.3温度模块软件设计 17 4.3.1 DS18B20测温数据的读取程序设计 17 4.3.2 DS18B20温度读取流程 20 4.4中断服务函数 21 4.5上位机软件设计 22 5 系统抗干扰措施 25 5.1软件抗干扰措施 25 结 论 27 参考文献 28 1 绪论 1.1 选题意义 随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制等等。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电阻炉、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。随着电炉广泛应用于各行各业， 其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。而采用单片机进行炉温控制，不仅可以大大地提高控制质量和自动化水平，而且具有良好的经济效益和推广价值。为适应以上现实需要有必要设计一个基于单片机的性能良好、 操作方便的温度控制系统。 1.2 国内外发展趋势 自1980年以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度测控系统发展迅速，尤其是控制方面，在智能化、自适应、参数自整定等方面取得显著成果。在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国家技术领先，都生产