内容发布更新时间 : 2024/6/22 4:34:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

摘要：

随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械等工业中，具有举足重轻的作用，因此,温度控制系统是典型的控制系统。

本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现，论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度自动控制系统。该控制系统可以根据设定的温度，通过PID算法调节和控制pwm波的输出，控制晶闸管导通时间从而控制水温的自动调节，系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，DS18b20测温电路、键盘电路.LCD液晶显示电路，加热功率电路等。系统程序主要包括主程序，温度处理子程序、按键处理程序、LCD显示程序等，pwm波输出程序。给出了系统总体框架、程序流程图和Proteus 仿真结果，并在硬件平台上实现了所设计的功能。关

[关键词] 单片机；温度控制系统；温度传感器；PID控制算法。

目 录

1.选题背景----------------------------------------------------------2 2.设计要求----------------------------------------------------------2 2.1设计任务-----------------------------------------------------2 2．2设计要求----------------------------------------------------2 3.方案论证比--------------------------------------------------------3 3.1 温度检测电路方案选择-----------------------------------------3 3.2显示电路方案选择 --------------------------------------------3 3.3加热方案选择 ------------------------------------------------3 3.4控制方法方案选择 --------------------------------------------3 4．总体方案及工作原理----------------------------------------------4 5.系统硬件设计-----------------------------------------------------4 5.1温度传感器电路单元 ------------------------------------------5 5.2 输入电压单元 ------------------------------------------------6 5.3液晶显示单元-------------------------------------------------6 5.4温度上下限模块单元 ------------------------------------------7 5.5主控制单元设计 ----------------------------------------------7 6.系统软件设计 -----------------------------------------------------9 6.1 PID控制程序算法 --------------------------------------------9 6.2 PWM脉宽调制技术 --------------------------------------------12 6.3 控制系统程序 -----------------------------------------------13 7.设计结论及总结---------------------------------------------------19 参考文献资料-------------------------------------------------------21

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1.选题背景

对于不同场所、不同工艺、所需温度高低 范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。

技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。目前, 单片微机已普遍地作用于生产过程的自动控制领域中。单片机以其体积小、价格低廉、可用其构成计算机控制系统中的智能控制单元和可靠性高等特点, 受到广大工程技术人员的重视。温度是生产过程中最常见的物理量, 许多生产过程是以温度作为其被控参数的。因此,温度控制系统是典型的控制系统

2.课题设计要求：

2.1设计任务

设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为300W或400W电阻炉，容器为薄壁不锈钢可以加温的器皿。

2．2设计要求

2.2.1基本要求

（1）调温功能，水温可以在0～100℃范围内由人工设定，人工设定温度后系统自动控制加热或降温，最小区分度为0.1℃，所测温度和实际温度偏差≤1℃。 （2）恒温功能，在环境温度变化时（例如用电风扇降温，电压波动）实现自动控制，以保持容器内根据设定的温度保持基本不变。

（3）用LCD或LED显示：水的设定温度、实际温度、工作时间等参数信息。 2.2.2发挥部分

（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由70℃提高到90℃）时，减小系统的调节时间和超调量。

（2）采用适当的控制方法，当突加凉水扰动时，减小系统的调节时间和超调量。 （3）温度控制的静态误差≤0.5℃。

3.方案论证比较

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