计算机温度控制课程设计

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1、 1 目 录 1 实验目的. 1 1.1 选题背景 1 1.2 设计任务 1 2 电路设计. 2 2.1 设计思路 2 2.2 设计思路 2 2.3 系统方案确定 3 2.4 原理框图 3 3 硬件设计. 4 3.1 单片机连接电路 4 3.2 温度检测电路 3 3.3 A/D 转换电路 4 3.4 LED 温度显示电路 5 3.5 电路图 5 4 软件设计. 5 5 课程设计内容及过程 6 5.1 18B20 的安装 6 5.2 电路板焊接与调试过程 6 6 程序调试过程 7 6.1 程序清单 8 7 总结及体会. 11 参考文献. 12 1 计算机控制系统设计 1.实验目的： 1.1 选题

2、背景 温度是工业对象中一种重要的参数，特别在冶金、化工、机械各类行业里， 广泛使用各种加热炉、热护理炉和反应炉等。由于炉子的种类不同，因此采用的 加热方法及燃料也不同，如煤气、天然气、油和电等。但是就其控制系统本身的 动态特性来说，基本上都属于一阶滞后环节，因其在控制算法上亦基本相同，实 践证明，用微型计算机对加热炉进行控制，无论在提高产品质量和数量，节约能 源，还是在改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。 1.2 设计任务 在仿真软件 Protues 中设计必要的电路，并进行调试，用 Keil C51 完成程 序设计，在课程设计报告中详细叙述设计思路和过程总结，画出系统的总体硬件 框图，电

3、路图与程序清单附在报告最后。 能够任意设定温度；能够显示当前温度；超调量小于 5%，测量温度和 设定温度之差小于 0.5 摄氏度。 2 2.电路设计 2.1 设计思路 该控制系统使用单片机为处理器,连接温度传感器,温度控制电路,并附 加 LED 显示部分及键盘部分，可以实时显示温度，实现对温度控制还可以键盘对 PID 参数进行设置。 该系统使用热电阻测出电阻炉温度并转换成电压信号， 此电压信号经过温 度传感器检测电路转换成数字信号送人单片机，而单片机经过数据处理后，控制 显示部分显示温度。此外，将温度与设定值比较，根据设定计算出控制控制量， 通过控制电阻丝两端交流电压的通断时间比例来实现电阻丝

4、发热量的控制。 2.2 设计原理 该控制系统使用单片机作为微处理器，连接温度传感器、A/D 转换、温 度控制电路，并且附加 LED 显示部分及键盘部分。他可以实时的显示温度，实现 对温度的自动控制，还可以通过键盘对 PID 参数进行设置。 该控制系统使用热电阻测出电阻炉实际温度并转换成电压信号。 此电压 信号经过温度检测电路 A/D 转换电路转换成与炉温相对应的数字信号送入单片 机，而单片机经过数据处理后，控制显示部分显示温度。此外，将温度与设定值 比较，根据设定计算出控制量，通过控制电阻丝两端交流电压的通断时间比例来 实现电阻丝发热量的控制。 该系统的主要控制算法为经典控制理论中所介绍的 PID 控制算法， 积分的作 用是消除残差，比例的作用是使温度快速跟踪设定值而变化，而微分的作用是抑 制扰动，提前作用，提高稳定性。由于整个水温调节过程比较漫长，所以输出采 用电力电子技术中所介绍的调功法， 通过改变一个周期内晶闸管导通的波头数来 调整加热功率， 改变温度变化的速率， 最终达到保持温度稳定在设定值上的目的。 由于这是一个典型的闭环系统，自然少不了反馈通路，该温度传感器就是反馈通