溫度控制系統(tǒng)設(shè)計論文

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1、溫度控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目錄1緒論11.1課題背景及現(xiàn)狀11.1.1溫度測量方面11.1.2溫度控制方面21.2研究意義21.3課題要求32方案論證與主要器件選型42.1方案比較與選擇42.1.1溫度測量方案選擇42.1.2溫度控制方案的選擇52.2主要器件的選擇62.2.1傳感器62.2.2主控元件82.2.3顯示器件92.2.4控制模塊92.2.5通信模塊112.3上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控122.4系統(tǒng)總體設(shè)計框圖123系統(tǒng)硬件電路設(shè)計143.1系統(tǒng)硬件電路框圖143.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計143.3多點測量電路設(shè)計163.3.1.讀序列號電路的設(shè)計163.3.2.溫度測量電路的設(shè)計16553

2、.3.3DS18B20使用中注意事項183.4顯示和鍵盤電路設(shè)計183.4.1顯示和鍵盤電路圖183.4.2顯示部分設(shè)計193.4.3鍵盤電路設(shè)計203.5控制模塊電路設(shè)計213.5.1控制執(zhí)行電路213.5.2報警電路213.6串口通訊電路224系統(tǒng)軟件部分設(shè)計234.1軟件總體設(shè)計234.2DS18B20的測溫程序244.2.1DS18B20常用指令244.2.2初始化子程序244.2.3讀子程序254.2.4寫子程序254.3顯示和鍵盤掃描程序264.3.1顯示掃描程序流程圖264.3.2鍵盤掃描程序流程圖264.4控制執(zhí)行程序274.4.1控制思路及其流程圖274.4.2PID

3、控制算法284.4.3PID參數(shù)的整定294.4.4PWM波的設(shè)計304.5通訊程序304.6組態(tài)王監(jiān)控界面設(shè)計345系統(tǒng)調(diào)試365.1硬件部分調(diào)試36555.2軟件部分調(diào)試376總結(jié)38參考文獻(xiàn)40致謝41附錄A電氣原理圖42附錄B主要程序4255551緒論溫度在現(xiàn)代社會中成為一個很重要的物理量，人們可以根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)個人的生活行為，氣象工作者可以根據(jù)溫度變化范圍來提供可靠的天氣預(yù)報。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們根據(jù)溫度值來調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程。因此，準(zhǔn)確的溫度測量和控制在現(xiàn)代化的社會生產(chǎn)中具有重要的研究意義。1.1課題背景及現(xiàn)狀1.1.1溫度測量方面溫度是與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)的一個物理,因此產(chǎn)

4、生了各種各樣的溫度測方法，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi),對溫度的測控十分廣泛。在很多工業(yè)應(yīng)用的場合下，環(huán)境非常惡劣，人工直接操作儀表很不現(xiàn)實,采用有線數(shù)據(jù)通信的方式也有限制，在數(shù)據(jù)記錄上也需要人工抄寫，因此需要一種無線隔離的操作方式。溫度作為在生產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，其測量控制一般采用各式各樣形態(tài)的溫度傳感器。根據(jù)它們在訊號輸出方式的不同，可以把它們分為模擬溫度傳感器、數(shù)字溫度傳感器和智能溫度傳感器。（1）模擬溫度傳感器模擬溫度傳感器有多種輸出方式（絕對溫度、攝氏溫度和華氏溫度）以及電壓偏移值。后者讓組件在使用單電源的情形下就能對負(fù)溫度值進(jìn)行檢測。模擬溫度傳感器的輸出還可以送到比

5、較器來產(chǎn)生超溫指示信號，或直接送到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入，用來顯示實時溫度數(shù)據(jù)。模擬溫度傳感器適合需要低成本、小體積和低功耗的應(yīng)用。另一種是溫度開關(guān)或邏輯輸出傳感器，這種傳感器會在溫度超過某個默認(rèn)值時輸出特定的邏輯訊號。而這個觸發(fā)點（限制值）可以預(yù)設(shè)，因此，這類組件讓設(shè)計更加簡單，成本也更低。它的典型應(yīng)用如關(guān)閉系統(tǒng)電源，啟動風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器等。（2）數(shù)字溫度傳感器對于更緊密控制能力、更高精度和更大分辨率的需求帶動了數(shù)字溫度傳感器的發(fā)展。被測溫度信號從敏感元件接收的非電量到轉(zhuǎn)換為微處理器可處理的數(shù)字信號，環(huán)節(jié)較多，而且模擬信號在長距離傳輸?shù)倪^程中，受到干擾較多、誤差較大。因此，從非電量轉(zhuǎn)

6、換到數(shù)字信號，一般將其處理過程集成在單片IC器件體內(nèi)部，這樣就形成了功能強(qiáng)大、精確的數(shù)字溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器能夠直接讀取被測物體的溫度值，而且體積小，電壓適用范圍寬3V～5V,用戶還可以通過編程實現(xiàn)9～12位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率。（3）智能溫度傳感器55其特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)溫度控制量，匹配相應(yīng)的微控制器（MCU），并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。在20世紀(jì)90年代最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8為A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨率只能達(dá)到1℃。目前，國外已相繼推出多種高精度、高分辨率的智能溫度傳感器，所

7、用的是9～12位的A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率一般可達(dá)0.5～0.0625℃。智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線（1-Wire）總線、I2C總線、SMBUS總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口和主機(jī)進(jìn)行通信。1.1.2溫度控制方面現(xiàn)代社會中，人們對控制的要求更加嚴(yán)格，需要控制系統(tǒng)朝著快、準(zhǔn)、穩(wěn)的方向發(fā)展。溫度測量方法的發(fā)展和技術(shù)的創(chuàng)新，使得人們對溫度的測量更加準(zhǔn)確和方便。在社會生產(chǎn)許多場合，只有對溫