单片机的数字温度控制系统(附件)
摘要：本论文针对目前工业对温度的控制要求越来越高，通过设计一种基于单片机的数字温度控制系统模拟实现对容器温度的检测及调控，本文设计内容包括：温度数据采集、数据显示、加热器驱动、制冷器电机驱动执行操作等。系统采用51内核单片机为控制中心，以实现温度监测及简单调控的基本功能。主要功能包括：单片机起始工作复位，实时监测环境温度并在显示屏中显示，可设置目标温度。根据实时温度的变化进行加热或者制冷处理。系统采用功能模块化的设计思想，主要分为总体方案设计、硬件和软件设计三大部分。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Keywords1
引言1
1.选题背景2
1.1课题意义2
1.2国内外研究状况2
2.概述2
2.1 系统总概述2
2.2 总体方案设计3
2.3 硬件设计3
2.4 软件设计4
2.5 硬件总结构4
2.6 软件总结构4
3.硬件设计5
3.1 硬件设计主电路图5
3.2 硬件选择5
3.2.1 MCU的选择与简介5
3.2.2 单片机最小系统的实现6
3.2.3 温度数据采集系统9
3.2.4 上拉电阻12
3.2.5液晶显示器简介12
3.2.6 装置驱动系统14
3.2.7 硬件仿真环境介绍15
4.软件设计15
4.1 编写语言的选择15
4.2 Keil编译软件介绍16
4.3 主程序模块16
4.4 初始化程序16
4.5液晶显示模块17
4.6 温度采集模块18
4.7 执行控制模块19
4.8 模糊算法控制模块19
4.8.1 模糊控制的特点19
4.8.2模糊算法的基本原理20
4.8.3模糊控制器的设计20
5.系统仿真测试22
6.装置焊接、连线、组装实物图片22
结束
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
语24
致谢24
参考文献25
附录27
基于单片机的数字温度控制系统
引言
目前，对于温度检测及控制装置已经有很多种，但部分产品采用的只是半导体二极管作为温度传感器，其实时温度变化慢，温度波动范围大，互换性差。基于PID算法的PID控制器在工业控制中虽然被广泛使用，但是PID控制器的参数整定繁琐，需要寻求较有效的参数整定方法，不具有普适性。实际上，温度控制系统现在早已不仅仅运用到工业中，日常生活中也较为常见，满足家庭需求的适用性高的温度控制系统具有较高的经济价值和实用价值。因此，本文基于量化监测，提高普适度，经济实惠的原则，提出“基于单片机的数字温度控制系统”，此系统旨在实现局部温度的采集，温度设定及自适应智能调节，利用MCU进行数据采集保证前台数据的及时、准确，以及质优价廉的特点，合理降低成本，制造一个高效精确的恒温装置。
1.选题背景
1.1课题意义
对于在生产生活中表征对象和过程状态，温度最核心的参数之一，因此对它的检测和控制很有需要，从前传统温控方法不单转化低，且对一些需求精度较高的生产有较强的局限性。现在社会越来越多的人，对工业生产出来的食品质量安全问题日益关注，对工业生产出来的产品缺乏信任，更加偏向于DIY酸奶、啤酒、葡萄酒等食品，然而温度控制系统往往设定为专一对象，很难达到使用多种恒温数值的要求。基于此，本文做出了探索性研究，设计一种模糊算法的温度控制系统，不仅温度控制精度高，同时满足多种需求，为现代家居生活提供更多的DIY乐趣。
1.2国内外研究状况
温控系统在国内各领域的应用虽然已十分普遍，但从国内生产的温控器来看，总体发展水平依然不高，同美国、德国等先进国家相比，仍有较大差距，他们都生产出了一批性能优异的温控器及仪器仪表进行商品化，目前，国外温控系统及仪表正朝着高精智能化、小型化等方面快速发展。国内成熟温控产品仍主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，只能适应一般温控，而用于较高控制场合智能化、自适应控制仪表，国内技术还不完善，商品化并广泛应用的控制仪表较少。国内外温测系统发展极为迅猛，比如，蔬菜大棚温度的监控报警，机房温度的监控等。温度的监测与报警涉及各领域，各角落，世界各国都在研制更先进的温度检测报警系统，用于各领域的监测和控制，为人们的生产生活做保障。目前，在美国、德国、瑞典等技术领先国家，诸如模糊控制、自适应、神经网络等先进的控制理论以及多种控制方案相结合的控制方法在温控系统中获得了广泛的应用。生产出的温控制仪器仪表，普遍具有抗干扰力强、控制精度高、鲁棒性好的特点。
2.概述
2.1系统总概述
本文以当前社会关注的智能家电、物联网、环保节能等热点问题为研究背景，旨在研究温度监测及调节方法，提高温度控制精度，实现家用多用途保温系统的方案，以及对精度要求更高的工业温度调控的方案的探索。在充分了解了相关知识和类似设备的发展情况后，给出了总体设计方案、硬件系统设计方案和软件设计方案，在符合人性化体验的基础上实现了对温度监测、数据设定、数据传输、数据显示和温度控制执行的功能。
该装置的创新点在于以下几个方面：
将温度监测、显示、传输和控制方案集成一体，给出了模糊控制的尝试解决方案。
在设计的过程中坚持优化成本，节能减排的原则，增加了用户体验感。
采用软、硬结合，尽量采用硬件工作软件化的处理方式，减少外围硬件器件数量。
最后对该装置设计的进一步研究提出了建议，探讨了从此简单模型到单体产品的可能性。
2.2总体方案设计
本文基于监测温度及控制温度的内容选题，研究并设计了智能温度控制系统。整个系统结合了电子电路和计算机学科领域知识进行整体设计，提出了整体框架和方案。采用了系统集成和自主开发的方法设计了硬件和软件系统。系统的主控单元为51单片机，外围设备集成了温度传感器、显示模块和控制模块，数据传输方面采用了单总线传输等技术。
对于传统的半导体二极管温度采集方式，导致获取数据延迟，必要的防护延滞，不能实时快速的监测温度，从而温控效果不理想的问题，随着传感器和计算机技术的进步，现已有了基于单片机的温度监测器件，并且检测灵敏度、精度、稳定性都已接近标准要求。因此在数据采集或转换方面本设计选用DS18B20集成温度传感器。
DS18B20原理是内部计数器对受温度影响的振荡器的一个脉冲计数，当到达某一设置高温时，振荡器的脉冲无法通过门电路，而低温时振荡器的脉冲可以通过门电路。计数器定为为－55℃时的数，计数器如果到达0之前门电路未关闭，则温度寄存器的数值将增加，这表示当前温度不低于－55℃。同时，计数器复位在此时的温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Keywords1
引言1
1.选题背景2
1.1课题意义2
1.2国内外研究状况2
2.概述2
2.1 系统总概述2
2.2 总体方案设计3
2.3 硬件设计3
2.4 软件设计4
2.5 硬件总结构4
2.6 软件总结构4
3.硬件设计5
3.1 硬件设计主电路图5
3.2 硬件选择5
3.2.1 MCU的选择与简介5
3.2.2 单片机最小系统的实现6
3.2.3 温度数据采集系统9
3.2.4 上拉电阻12
3.2.5液晶显示器简介12
3.2.6 装置驱动系统14
3.2.7 硬件仿真环境介绍15
4.软件设计15
4.1 编写语言的选择15
4.2 Keil编译软件介绍16
4.3 主程序模块16
4.4 初始化程序16
4.5液晶显示模块17
4.6 温度采集模块18
4.7 执行控制模块19
4.8 模糊算法控制模块19
4.8.1 模糊控制的特点19
4.8.2模糊算法的基本原理20
4.8.3模糊控制器的设计20
5.系统仿真测试22
6.装置焊接、连线、组装实物图片22
结束
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
语24
致谢24
参考文献25
附录27
基于单片机的数字温度控制系统
引言
目前，对于温度检测及控制装置已经有很多种，但部分产品采用的只是半导体二极管作为温度传感器，其实时温度变化慢，温度波动范围大，互换性差。基于PID算法的PID控制器在工业控制中虽然被广泛使用，但是PID控制器的参数整定繁琐，需要寻求较有效的参数整定方法，不具有普适性。实际上，温度控制系统现在早已不仅仅运用到工业中，日常生活中也较为常见，满足家庭需求的适用性高的温度控制系统具有较高的经济价值和实用价值。因此，本文基于量化监测，提高普适度，经济实惠的原则，提出“基于单片机的数字温度控制系统”，此系统旨在实现局部温度的采集，温度设定及自适应智能调节，利用MCU进行数据采集保证前台数据的及时、准确，以及质优价廉的特点，合理降低成本，制造一个高效精确的恒温装置。
1.选题背景
1.1课题意义
对于在生产生活中表征对象和过程状态，温度最核心的参数之一，因此对它的检测和控制很有需要，从前传统温控方法不单转化低，且对一些需求精度较高的生产有较强的局限性。现在社会越来越多的人，对工业生产出来的食品质量安全问题日益关注，对工业生产出来的产品缺乏信任，更加偏向于DIY酸奶、啤酒、葡萄酒等食品，然而温度控制系统往往设定为专一对象，很难达到使用多种恒温数值的要求。基于此，本文做出了探索性研究，设计一种模糊算法的温度控制系统，不仅温度控制精度高，同时满足多种需求，为现代家居生活提供更多的DIY乐趣。
1.2国内外研究状况
温控系统在国内各领域的应用虽然已十分普遍，但从国内生产的温控器来看，总体发展水平依然不高，同美国、德国等先进国家相比，仍有较大差距，他们都生产出了一批性能优异的温控器及仪器仪表进行商品化，目前，国外温控系统及仪表正朝着高精智能化、小型化等方面快速发展。国内成熟温控产品仍主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，只能适应一般温控，而用于较高控制场合智能化、自适应控制仪表，国内技术还不完善，商品化并广泛应用的控制仪表较少。国内外温测系统发展极为迅猛，比如，蔬菜大棚温度的监控报警，机房温度的监控等。温度的监测与报警涉及各领域，各角落，世界各国都在研制更先进的温度检测报警系统，用于各领域的监测和控制，为人们的生产生活做保障。目前，在美国、德国、瑞典等技术领先国家，诸如模糊控制、自适应、神经网络等先进的控制理论以及多种控制方案相结合的控制方法在温控系统中获得了广泛的应用。生产出的温控制仪器仪表，普遍具有抗干扰力强、控制精度高、鲁棒性好的特点。
2.概述
2.1系统总概述
本文以当前社会关注的智能家电、物联网、环保节能等热点问题为研究背景，旨在研究温度监测及调节方法，提高温度控制精度，实现家用多用途保温系统的方案，以及对精度要求更高的工业温度调控的方案的探索。在充分了解了相关知识和类似设备的发展情况后，给出了总体设计方案、硬件系统设计方案和软件设计方案，在符合人性化体验的基础上实现了对温度监测、数据设定、数据传输、数据显示和温度控制执行的功能。
该装置的创新点在于以下几个方面：
将温度监测、显示、传输和控制方案集成一体，给出了模糊控制的尝试解决方案。
在设计的过程中坚持优化成本，节能减排的原则，增加了用户体验感。
采用软、硬结合，尽量采用硬件工作软件化的处理方式，减少外围硬件器件数量。
最后对该装置设计的进一步研究提出了建议，探讨了从此简单模型到单体产品的可能性。
2.2总体方案设计
本文基于监测温度及控制温度的内容选题，研究并设计了智能温度控制系统。整个系统结合了电子电路和计算机学科领域知识进行整体设计，提出了整体框架和方案。采用了系统集成和自主开发的方法设计了硬件和软件系统。系统的主控单元为51单片机，外围设备集成了温度传感器、显示模块和控制模块，数据传输方面采用了单总线传输等技术。
对于传统的半导体二极管温度采集方式，导致获取数据延迟，必要的防护延滞，不能实时快速的监测温度，从而温控效果不理想的问题，随着传感器和计算机技术的进步，现已有了基于单片机的温度监测器件，并且检测灵敏度、精度、稳定性都已接近标准要求。因此在数据采集或转换方面本设计选用DS18B20集成温度传感器。
DS18B20原理是内部计数器对受温度影响的振荡器的一个脉冲计数，当到达某一设置高温时，振荡器的脉冲无法通过门电路，而低温时振荡器的脉冲可以通过门电路。计数器定为为－55℃时的数，计数器如果到达0之前门电路未关闭，则温度寄存器的数值将增加，这表示当前温度不低于－55℃。同时，计数器复位在此时的温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。
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