单片机和组态王的电烤箱温度控制系统的设计【字数：13530】
摘 要本文介绍的电烤箱温度控制系统为两层结构。上位机由组态王对下位机进行监控；系统以STC89C52单片机为核心，由PT100温度传感器采集处理温度信号，并把ADC0832转换后的数字信号的送给单片机处理，配合PID算法控制的基本原理，从而达到温度恒定控制的效果。系统主要包括硬件设计和程序设计两大部分。硬件电路由主控芯片、采集温测电路、温控电路和显示电路等组成。软件设计部分包括主程序、采集测温转换程序、显示子程序、PID温控程序和按键、串口通信等程序。最后，对软件和硬件分别进行调试分析，并配合组态王完成系统整体调试工作。
目 录
1. 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2 设计的目的和意义 1
1.3 研究的主要内容概述 1
2. 系统方案设计及主要元器件选型 3
2.1 主控芯片选型及原理 3
2.2 温度传感器选型及原理 4
2.3 显示器件选型及原理 5
2.4 执行器件选型及原理 6
2.5 上位机组态软件介绍 8
2.6 本章小结 8
3. 硬件系统的设计 9
3.1 硬件系统总体设计 9
3.3 温度采集及信号处理电路 10
3.4 LCD显示电路和按键电路 11
3.5 可控硅调压温控电路 12
3.6 本章小结 12
4.软件系统的设计 13
4.1 主程序设计 13
4.2 温度采集转换子程序 13
4.3 键盘扫描和显示子程序 14
4.3.1 键盘扫描子程序 14
4.3.2 显示扫描子程序 15
4.4 温度控制程序 15
4.4.1 PID算法 15
4.4.2 PID参数整定 17
4.4.3 控制执行程序流程图 18
4.5 组态王通讯 18
4.5.1 组态王和单片机ASCII通信协议 18
4.5.2 组态王图形界面设计 20
4.5.3 串口通信程序 21
4.6 本章小 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
结 21
5.系统调试及分析 22
5.1 系统仿真测试 22
5.2 软硬件检测 23
5.3 组态王图形界面测试 24
5.4 系统整体演示效果测试 27
5.5 结果分析 30
总结与展望 31
参考文献 32
致 谢 33
附录1 系统硬件电路原理图 34
附录2 源程序 35
绪论
1.1研究的背景
无论是工业生产，还是日常生活中，温度都好像无处不在影响着我们。作为当前环境的重要因素之一，被人们广泛地作为参考因素来使用，从而保证各项工作的正常运行，大到工农业生产中的加热炉等大型设备，小到千家万户中的电冰箱、电茶壶等日常家电设备，都在表明以温度为被控参数的各种规模的温度控制系统层出不穷，而且随着科技的进步在不断朝着更智能、更自动化的方向发展。就拿电烤箱来说，对于温度的控制不仅要求能观察到温度的实时变化，而且更多的体现在对于温度恒定的控制要求上面。作为通过设计一个简单的电烤箱系统来粗略了解目前温度控制系统的研究，采用主要以单片机主控核心对温度的设定、采集处理到控制等处理再合适不过；另外，组态王作为当前国内比较优秀的组态软件提供了优秀的图形化人机交互界面，借助它可以实现上位机对单片机的系统运作进行实时监控和操作。
1.2 设计的目的和意义
通过系统的温度控制系统设计，一是对当前社会生活中的各种自动控制系统有一个初步的研究和认识，为将来工作和生活增加了解。另一方面，也是对我们学过的专业知识进行一次系统地总结，回顾的过程，为我们的学习生涯画上一个完美的句号。从选题到方案设计，再到硬件和软件的设计，最终完成真个系统的调试。结合我们学过的专业知识，可以让我们对单片机、传感器、电力电子器件、C语言、自控原理等有一个更深入的了解，其次，温度只是生活中许许多多的常见变量当中之一，对我们以后工作时进行其他的设计也有很好的帮助，及早的获取一些设计上的体会和经验。
再者，在独自进行系统设计的过程中，也是在不断地挑战自我，每遇到一个问题的难点，我们都会不遗余力的去想办法去解决，锻炼了我们独立思考的意识和能力，还有发现问题、解决问题的觉悟，而且，在上网查阅资料和图书馆翻阅书籍的过程中也让我们学到了课堂上，作业中没有接触到的东西，总的来说，既可以很好的将所学的单片机知识运用在我们的生活中，通过它实现电烤箱的基本功能，也提高自己查阅资料、语言表达和理论联系实践的能力。
1.3 研究的主要内容概述
本课题以单片机为控制核心的电烤箱温度控制系统的设计，其功能是采用传感器采集电烤箱的温度根据设定温度，采用PID算法，输出控制烤箱温度，采用组态王进行各种模式的设置和温度显示，从而实现电烤箱温度控制系统的各项功能。
本论文中主要涉及内容有：
绪论:课题研究的背景，目的及意义。
系统方案设计与元器件选型:确定各元器件的型号，元器件的原理介绍。
硬件设计:最小系统、温度采集模块、按键和显示模块，温度控制模块，组态王通信模块。
软件设计:编程实现对单片机各种功能的控制。
仿真与调试:通过仿真调试，使其实现对温度和时间参数的采集、处理和显示。
系统方案设计及主要元器件选型
2.1 主控芯片选型及原理
方案1：采用单片机STC89C52。此芯片低成本，低功耗，能够满足基本的I/O资源需求，且容易上手使用。
目 录
1. 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2 设计的目的和意义 1
1.3 研究的主要内容概述 1
2. 系统方案设计及主要元器件选型 3
2.1 主控芯片选型及原理 3
2.2 温度传感器选型及原理 4
2.3 显示器件选型及原理 5
2.4 执行器件选型及原理 6
2.5 上位机组态软件介绍 8
2.6 本章小结 8
3. 硬件系统的设计 9
3.1 硬件系统总体设计 9
3.3 温度采集及信号处理电路 10
3.4 LCD显示电路和按键电路 11
3.5 可控硅调压温控电路 12
3.6 本章小结 12
4.软件系统的设计 13
4.1 主程序设计 13
4.2 温度采集转换子程序 13
4.3 键盘扫描和显示子程序 14
4.3.1 键盘扫描子程序 14
4.3.2 显示扫描子程序 15
4.4 温度控制程序 15
4.4.1 PID算法 15
4.4.2 PID参数整定 17
4.4.3 控制执行程序流程图 18
4.5 组态王通讯 18
4.5.1 组态王和单片机ASCII通信协议 18
4.5.2 组态王图形界面设计 20
4.5.3 串口通信程序 21
4.6 本章小 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
结 21
5.系统调试及分析 22
5.1 系统仿真测试 22
5.2 软硬件检测 23
5.3 组态王图形界面测试 24
5.4 系统整体演示效果测试 27
5.5 结果分析 30
总结与展望 31
参考文献 32
致 谢 33
附录1 系统硬件电路原理图 34
附录2 源程序 35
绪论
1.1研究的背景
无论是工业生产，还是日常生活中，温度都好像无处不在影响着我们。作为当前环境的重要因素之一，被人们广泛地作为参考因素来使用，从而保证各项工作的正常运行，大到工农业生产中的加热炉等大型设备，小到千家万户中的电冰箱、电茶壶等日常家电设备，都在表明以温度为被控参数的各种规模的温度控制系统层出不穷，而且随着科技的进步在不断朝着更智能、更自动化的方向发展。就拿电烤箱来说，对于温度的控制不仅要求能观察到温度的实时变化，而且更多的体现在对于温度恒定的控制要求上面。作为通过设计一个简单的电烤箱系统来粗略了解目前温度控制系统的研究，采用主要以单片机主控核心对温度的设定、采集处理到控制等处理再合适不过；另外，组态王作为当前国内比较优秀的组态软件提供了优秀的图形化人机交互界面，借助它可以实现上位机对单片机的系统运作进行实时监控和操作。
1.2 设计的目的和意义
通过系统的温度控制系统设计，一是对当前社会生活中的各种自动控制系统有一个初步的研究和认识，为将来工作和生活增加了解。另一方面，也是对我们学过的专业知识进行一次系统地总结，回顾的过程，为我们的学习生涯画上一个完美的句号。从选题到方案设计，再到硬件和软件的设计，最终完成真个系统的调试。结合我们学过的专业知识，可以让我们对单片机、传感器、电力电子器件、C语言、自控原理等有一个更深入的了解，其次，温度只是生活中许许多多的常见变量当中之一，对我们以后工作时进行其他的设计也有很好的帮助，及早的获取一些设计上的体会和经验。
再者，在独自进行系统设计的过程中，也是在不断地挑战自我，每遇到一个问题的难点，我们都会不遗余力的去想办法去解决，锻炼了我们独立思考的意识和能力，还有发现问题、解决问题的觉悟，而且，在上网查阅资料和图书馆翻阅书籍的过程中也让我们学到了课堂上，作业中没有接触到的东西，总的来说，既可以很好的将所学的单片机知识运用在我们的生活中，通过它实现电烤箱的基本功能，也提高自己查阅资料、语言表达和理论联系实践的能力。
1.3 研究的主要内容概述
本课题以单片机为控制核心的电烤箱温度控制系统的设计，其功能是采用传感器采集电烤箱的温度根据设定温度，采用PID算法，输出控制烤箱温度，采用组态王进行各种模式的设置和温度显示，从而实现电烤箱温度控制系统的各项功能。
本论文中主要涉及内容有：
绪论:课题研究的背景，目的及意义。
系统方案设计与元器件选型:确定各元器件的型号，元器件的原理介绍。
硬件设计:最小系统、温度采集模块、按键和显示模块，温度控制模块，组态王通信模块。
软件设计:编程实现对单片机各种功能的控制。
仿真与调试:通过仿真调试，使其实现对温度和时间参数的采集、处理和显示。
系统方案设计及主要元器件选型
2.1 主控芯片选型及原理
方案1：采用单片机STC89C52。此芯片低成本，低功耗，能够满足基本的I/O资源需求，且容易上手使用。
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