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基于单片机的温度控制系统软件设计 学院：机电学院 专业：测控技术与仪器 年级：2008 姓名：邹建国 学号：0811212040 指导老师：叶瑞芳 时间：2012/01/07 基于单片机的温度控制系统软件设计 1： 1.1选题目的与研究意义 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理化学生物等各个学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中温度常常是表征对象或过程状态的最重要的参数之一。随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器，智能化已是在温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统作为一个潜在的开发领域，已深入应用到人们生活的各个方面,是一个与人们生活息息相关的实际问题。针对这种情况，设计一个温度控制系统具有广泛的实际意义。 单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生,是一种集CPU、RAM、ROM、I/OLED显示和报警系统，加热控制系统，单片机MCS-51的开发以及系统应用软件开发等。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度控制系统综合运用了微机原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识，是对所学知识的一次综合测试. 1.2国内外研究现状 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但总体发展水品仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大的差距。目前，我国在这方面总体技术水品相对落后，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应一般温度系统控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还十分不成熟，还没开发出性能可靠的自整定软件，控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国等技术领先，都生产出了一批商业化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。 对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，选用的燃料，控制方案也有所不同。控制方案有直接数字控制（DDC），推断控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy），专家控制(Expert Control)，鲁棒控制（Robust Control）PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。 单片微型计算机的功能不断的增强，为先进的控制算法提供的载体，许多高性能的新型机种应运而生。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。像用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等类似工业用加热炉中都可以广泛应用，随着生产的发展，在工业中，一些设备对温度的控制要求越来越高，本文则以单片机为核心、PID算法为控制方式而设计的温度控制系统。 2： 2.1设计的主要内容 由于整个系统相对比较庞大，为了便与编写、调试、修改和增删，系统软件的编制采用模块化的设计。 A：A／DB：A／DD/A转换子程序和显示子程序等组成。配合主程序的调用，实现数据采集和转换、显示设定值和实时温度值等功能。 C: 运算控制模块的设计 运算控制模块涉及标度变换、PID算法及该算法调用的算法子程序等。对偏差进行PID算法处理，并输出控制脉冲信号，脉冲信号宽度由T0定时器中断决定。 2.2拟解决的关键问题 （1）proteus和Keil C实现对各功能模块的设计。 （2）2.3主要研究技术方案 采用单片机技术进行温度控制，系统以STC89C52RC单片机为处理器，DS18B20温度传感器进行温度采集，采用LCD1602液晶作为显示模块。通过键盘可以设定温度值，DS18B20温度传感器将检测的温度送到STC89C52RC单片机中，单片机把检测到的温度显示在LCD1602液晶显示屏上，再由STC89C52RC单片机根据控制策略给出控制量，超过警戒温度报警，温度小于设定值时驱动加热电路，超过设定温度时驱动制冷电路，从而构成温度控制系统。 如图一所示，首先，主程序在上电后对系统初始化，判断初始化是否成功，然后通过主程序调用相关功能模块程序，通过键盘进行温度值的设定并判断设定是否合理，DS18B20温度传感器检测到的温度经数据转化后转到STC89C52RC单片机中，再显示LCD1602液晶显示屏上，判断检测到的温度是否超过警戒温度，若是，系统发蜂鸣报警；若不是