51单片机的温度控制系统设计+电路图+程序(2)

菜单

致谢 23

附录 24

参考文献 37

1 前言：

1.1 温度控制系统设计发展历史及意义

温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确[1]。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测[2]。

1.2 温度控制系统的目的

温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度监测和控制系统，实现对温度的实时检测，具有提醒和控制的功能，本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。它的特点在于应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。论文网

1.3 本系统功能

本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：此设计中温度设置为常温，上下跳转温度为1℃。当温度低于设定下限温度时，绿灯亮，报警提醒需要外界的加热措施。（此过程通过接入电阻丝加热，绿灯亮则电阻丝通电加热）。当温度高于设定上限温度时，红灯亮，需要外界采取降温措施（本系统接入一只风扇，由继电器控制开关，当温度高于常温则红灯亮，继电器控制风扇开）。当温度下降到常温时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。

2 总体设计方案

2.1 方案一

利用温度传感器将温度测出，通过某种电信号传给外部电路产生一种变化，然后由外部电路控制装置的开启。测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的传感器件利用其感温效应，（如电阻随温度的变化有一个变化的曲线，即利用它的变化特性曲线）温度的变化使得电阻发生了变化根。据欧姆定律，电阻的变化会带来电流或这电压的变化。再将随被测温度变化的电压或电流采集过来，然后将模拟信号转化为数字信号（A/D），将数字信号送入单片机，(单片机简称微型计算机，有可靠性高，便于扩展，控制能力强，低电压，低功耗，片内存储容量小等特点，是电子科技领域重要器件[3]。)用单片机进行数据的处理，将温度显示在LED显示屏上，这样就可以将被测温度显示出来。最后还有外围的控制电路，采取一定的措施来控制产生温度的电路，如加温、降温、保持不动、或者报警。