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基于单片机室内天然气检测系统的设计工作总结.pdf
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百度文库 - 让每个人平等地提升自我
基于单片机室内天然气检测系统的设计
工作总结
篇一:基于单片机的温度控制及检测系统
科研训练报告
题目: 基于单片机的温度检测及控制系统设计学生
姓名: 张云
学生学号:XXXX1051
学院: 机械学院
班级: 机 10-2
指导教师: 孙鹏文
XX 年 12 月 21 日
1、选题背景和意义
选题背景和目的
温度是工业生产中常见的工艺参数之一 ,任何物理变
化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实
践的诸多领域中温度控制占有着极为重要的地位,特别是在
冶金、化工、建材、食品、机械、食品、化工等各类工业生
产中广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等;燃料有煤
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气、天然气、油、电磁能等。温度检测与控制系统的工艺过
程复杂多变,具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控
制技术和控制理论。
自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其
广泛的应用,温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之
一。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机对被控对象进
行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。
在科学技术突飞猛进的今天,温度检测、控制起不可忽视的
作用。
在工业生产和日常生活中,对温度控制系统的要求主
要保证温度在一定温度范围内变化,稳定性好,不震荡,对
系统的快速性要求不高。
当今,单片机的技术已经非常成熟了,它集成度高、
功能强、存储量大、速度快、抗干扰性强和指令丰富等的优
点,使它的应用遍及各个领域。本文设计的系统就是单片机
应用于温度控制的一个例子。本系统是一种高精度、测控速
度快、测控温度范围广的应用性比较强的基于单片机的温度
测控系统。
国内外相关研究现状、发展趋势及研究意义
国外对温度控制技术研究较早,始于 20 世纪 70 年代。
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先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记
录和控制。80 年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和
研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在
世界各国的温度测控技术发展很快,一些国家在实现自动化
的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。
我国对于温度测控技术的研究较晚,始于 20 世纪 80
年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基
础上,才掌握了温度室内微机控制技术,该技术仅限于对温
度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用,
在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应
用阶段过渡和发展。在技术上,以单片机控制的单参数单回
路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与发
达国家相比,存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远
没有达到工厂化的程度,生产实际中仍然有许多问题困扰着
我们,存在着装备配套能力差,产业化程度低,环境控制水
平落后,软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。
本课题,实现了单片机对水箱水温的控制。同时通过
该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、
掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系
统软硬的设计方法,进一步锻炼同学们在微型计算机应用方
面的实际工作能力。
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2 研究内容与预期研究成果
研究目标
用单片机实现其具体控制功能如下:
(1)能够连续测量水的温度值,用十进制数码管来显
示水的实际温度。
(2)能够设定水的温度值,设定范围是 30℃~90℃。
(3)能够实现水温的自动控制,如果设定水温为 85℃,
则能使水温保持恒定在 85℃的温度下运行。
(4)用单片机 AT89C51 控制,通过按键来控制水温的
设定值,数值采用数码管显示。
主要研究内容
本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系
统的设计,主要是介绍了对水箱温度的显示、控制及报警,
实现了温度的实时显示及控制。水箱水温控制部分,提出了
用 DS18S20、AT89C51 单片机及 LED 的硬件电路完成对水温
的实时检测及显示,利用 DS18S20 与单片机连接由软件与硬
件电路配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的
上下限温度的报警系统。而炉内温度控制部分,采用一套 PID
闭环负反馈控制系统,由 DS18S20 检测炉内温度,用中值滤
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波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后
检测信号,并在 LED 中显示。控制器是用 89C51 单片机,用
PID 算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信
号给执行机构,去调节电阻炉的加热功率,从而控制炉内温
度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配
微处理器等优点,特别适合于构成多点的温度测控系统,可
直接将温度转化成串行数字信号供微机处理,而且每片
DS18S20 都有唯一的产品号,可以一并存入其 ROM 中,以便
在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个 DS18S20
芯片。从 DS18S20 读出或写入 DS18S20 信息仅需要一根口线,
其读写及其温度变换功率来源于数据总线,该总线本身也可
以向所挂接的 DS18S20 供电,而且不需要额外电源。同时
DS18S20 能提供九位温度读数,它无需任何外围硬件即可方
便地构成温度检测系统。而且利用本次的设计主要实现温度
测试,温度显示,温度门限设定,超过设定的门限值时自动
启动加热装置等功能。而且还要以单片机为主机,使温度传
感器通过一根口线与单片机相连接,再加上温度控制部分和
人机对话部分来共同实现温度的监测与控制。
研究方案及技术路线
本方案从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过
程,在控制过程中主要应用 AT89C51、ADC0809、LED 显示器、
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