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摘要：温度控制系统被广泛地应用于各类工业生产及学术科研中。温度控制器对于现场环境温度的控制效果直接影响到生产效率和产品质量， 因而在工业上对温度控制系统的要求也在不断提高。因此，设计一个控制精度高，运行稳定的温度控制系统具有很高的应用价值。 本文以单片机 stc89c52 为核心元件，设计了一个具有自动完成环境温度数据采集，数据处理，数据转换控制，输入键盘终端处理及显示功能的温度控制系统。当现场环境温度超过设定的温度范围时，风扇开始转动且风扇可以根据温度的高低自动实现无级调速。当现场温度低于设定的温度范围时，电吹风开始工作且同样可以自动根据温度的高低实现无级调速。 27954
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毕业论文键词：温度控制；单片机；无级调速；
The Hardware Design of Temperature Control System Based On SCM
Abstract：Temperature control systems are widely used in various industrial and academic scientific research. Temperature controller for controlling the field effect of ambient temperature directly affects the production efficiency and product quality, which in the industrial temperature control system requirements are also rising. Therefore, the design of a control of high precision, stable temperature control system has a high value. In this paper, as the core element stc89c52 microcontroller is designed with auto completion of environmental temperature data acquisition, data processing, data conversion control, keyboard input terminal processing and display temperature control system functions. When the site ambient temperature exceeds the set temperature range, the fan comes on and the fan can automatically variable speed according to the temperature level. When the temperature is below the set temperature field range, hair dryer goes to work and it can also be automatically variable speed according to the temperature level.
KeyWords ： Temperature control; SCM(single-chip microcomputer ); variable speed; self-adaptive control
目 录
1 绪论1
1.1 课题研究的背景1
1.2 温度控制技术的算法1
1.3 测控技术的应用3
1.4 国内外研究现状3
1.5 论文的总体结构4
2 硬件系统总体设计方案5
2.1本课题的基本内容5
2.2 系统工作原理5
2.3 硬件系统总体设计方案的选择5
2.3.1硬件系统设计方案一5
2.3.2硬件系统设计方案二9
2.3.3硬件系统方案的比较选择10
3 温度控制系统硬件设计11
3.1 几种温度传感器的比较与选择11
3.1.1 DS18B20数字式温度传感器介绍13
3.2 A/D 模数转换电路的设计16
3.2.1 PCF8591A/D转换芯片简介16
3.2.2 PCF8591A/D转换芯片引脚介绍16
3.2.3 PCF8591A/D的内部逻辑结构18
3.2.4 PCF8591A/D与单片机的连接图18
3.3 人机交互的设计19
3.3.1 独立式按键与单片机的接口设计19
3.3.2 LCD液晶显示屏的选择21
3.3.2 LCD12864简介与单片机的接口设计22
3.4 控制调速模块的设计26
3.4.1 可控硅简介27
3.4.2 电力调整器简介27
4 温度控制系统程序设计29
4.1 主程序的编写30
4.2 主程序程序31
5 温度控制系统的调试32
5.1 程序的调试32
5.2仿真软件介绍32
5.2.1 Proteus 软件介绍32
5.2.2 KEIL软件介绍33
5.3 程序的仿真33
5.4硬件电路实物的调试34
5.4.1 静态调试34
5.4.2 动态调试34
致 谢 35
参考文献 36
附 录 一 (程序) 38
附 录 二 (protel原理图)59
附 录 三 (实物图)60
1 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 随着现代科学技术的发展,在工业生产中,温度是一个极其重要的过程变量。例如；在食品加工，电力技术，机械加工，化工工业和冶金工业等许多领域，都需要对各种控温设备如加热炉，热处理炉，反应炉，加热锅炉等等的温度进行过程控制。然而，用常规的控制手段，所达到的控制效果并不能让人满意，往往难以达到较高的性能要求。对此情况，可以采用单片机来对他们进行控制。采用单片机控制其优点不仅有控制方便，简单和灵活性大，而且还可以大幅提高被测温度的精度及各项技术指标，从而大大提高产品的质量。因此，基于单片机的温度控制这一课题是在日常工业生产中经常会遇到的重要课题。 本文的题目是基于单片机的温度控制系统硬件设计， 在本次设计中将采用单片机作为核心控制元件，有很高的的可靠性，高性价比，灵活性高，控制简单方便等优点，在智能仪表仪器，工业控制系统等各方面领域都得到了广泛应用。由此可见采用单片机进行温度控制，可以提高控制工业生产质量和自动化水平。因此基于单片机的温度控制系统无论是对工业生产还是我们的日常生活都至关重要，故对此类控制系统的研究是十分有意义的。 传统的控制系统主要由测量电路和控制电路两部分组成，所具备的功能较少，而且结构也比较复杂。随着计算机技术的快速发展，让控制系统发生了根本性的变革，以单片机为首的各类微机的出现，渐渐代替了老式的传统控制系统。将微机技术引入控制系统中，不仅可以解决传统控制系统不能解决的问题，而且还可以方便增加或增强功能、简化电路、提高控制精度和可靠性、缩短系统研制周期、降低成本、智能化程度、易于升级和文护。因此，现代控制系统的设计，特别是高精度、高性能的控制系统，目前已很少不采用计算机技术的了，新一代的微机化控制系统的时代来临了。 1.2温度控制技术的算法 1. PID控制算法 PID控制算法[1]，作者李科在《控制理论与控制工程》中指出 P就是比例，就是输入偏差乘以一个系数；I就是积分，就是对输入偏差进行积分运算；D就是微分，对输入偏差进行微分运算。作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。 优点：简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，提高了系统的稳定性； 缺点：在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作得不是太好[6]。最重要的是，如果 PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。