智能仪器课程设计.doc

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________智能仪器课程设计《智能仪器工程设计》课程设计报告姓名学号:学院:系(专业):题目:智能温度测控仪2012年05月10日温度控制系统的设计摘要:本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。目录1引言…………………………………………………………………………………12设计说明……………………………………………………………………………13工作原理……………………………………………………………………………14方案设计与论证………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………35各单元的设计……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10温度控制器件电路…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………136电源输入单元……………………………………………………………………147程序设计………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………17结论……………………………………………………………………………………18附录A使用说明………………………………………………………………………19附录B程序清单………………………………………………………………………191引言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。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设计说明设计基于单片计算机的温度控制器,用于控制温度。具体如下:,范围为0℃-40℃%≤20%≤±℃-机对话方便3工作原理温度传感器DS18B20从设备环境的不同位置采集温度,单片机AT89S51获取采集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时,单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器),当采集的温度经处理后低于设定温度的下时,单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备(加热器)。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故