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基于单片机的数字温控计-本科论文.doc
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基于单片机的数字温控计-本科论文.doc
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I
摘 要
随着控制理论和电子技术的发展,工业控制器的适应能力增强和高度智
能化正逐步成为现实。其中以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本
低、功能强、简便易行而得到广泛应用。PLD 温度控制器作为一种重要的控制设
备,在化工、食品等诸多工业生产过程中,得到广泛的应用。本文主要讨论在过
程控制中得到广泛应用的数字 PLD 控制在单片机温度控制系统中的应用。
本文详细阐述了基于单片机的温度控制系统的硬件组成、接口电路及程
序编译。并且充分考虑到系统的可靠性,采取相应的保护措施。通过设计表明本
文所论述的基于单片机的温度控制系统的设计的合理性及有效性。
关键字:单片机;PLD 温度控制器;温度控制系统
Abstract
Along with control theory and electronics technical development, the orientation
ability of the industrial controller the to build up and high intelligence turn to just and
gradually become reality. Among them with list slice machine for the core carry out
of the number controller get an extensive application because its physical volume is
small, low cost and strong function and simple to easily go. The PLD temperature
controller is a kind of important control equipments, at chemical engineering, and
food...etc. many industrial production line in, get an extensive application. This text
mainly discusses in the process to control in the number PLD control of getting the
extensive application the application within the machine temperature control system is
at the list slice.
This text elaborated in detail the hardware controlling system according to the
temperature of the list slice machine constitute, connects a people's electric circuit and
procedure to edit and translate. And full in consideration of the credibility of the
system adopt homologous protection measure. Pass a design enunciation originally
what text discusses according to list the temperature of the slice machine control
system of the rationality and usefulness of design.
Key words: The list slice machine, PLD temperature controller , temperature controls system
III
目 录
1 绪论 .............................................................1
1.1 概述 ..........................................................1
1.2 温度测控技术的发展 ............................................1
1.3 系统方案设计思路 ..............................................2
1.4 论文主旨及章节安排 ............................................2
2 单片机技术简介 ...................................................4
2.1 单片机介绍 ....................................................4
2.2 MCS-51 单片机组成及结构 .......................................4
2.3 MCS-51 单片机的指令系统 .......................................5
2.4 单片机温度控制系统的组成及工作原理 ............................6
2.5 AT89C52 概述 ..................................................6
3 温控原理及温控传感器选择 ........................................11
3.1 PID 控制温度控制器原理 .......................................11
3.2 温度传感器简介 ...............................................12
3.3 设计内容及性能指标 ...........................................12
3.4 温度传感器的选择 .............................................13
3.5 温控传感器介绍 ...............................................13
3.5.1 DS18B20 简单介绍 .........................................13
3.5.2 DS18B20 使用中的注意事项 .................................14
3.5.3 DS18B20 内部结构 .........................................15
3.5.4 DS18B20 测温原理..........................................17
3.5.5 提高 DS1820 测温精度的途径.................................18
4 硬件实现 ........................................................21
4.1 系统硬件结构 .................................................21
4.2 主控模块设计 .................................................21
4.3 输入通道设计 .................................................22
4.4 电路设计 .....................................................22
4.5 硬件抗干扰措施 ...............................................24
4.6 硬件调试 .....................................................25
5 论文总结 ........................................................26
6 鸣谢.............................................................27
参考文献 ..........................................................28
附录 1:程序.......................................................29
基于单片机的数字温度控制系统设计
1
1 绪论
1.1 概述
温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分
子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而
用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量
温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标(°F)、摄氏温标
(°C)、热力学温标(K)和国际实用温标。从分子运动论观点看,温度是物体分
子平均平动动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。对
于个别分子来说,温度是没有意义的。自然界中任何物理过程、化学过程都和温
度有着密不可分的联系;在日常生活中,温度也是关乎人们生活的方方面面。因
此,温度的测量和控制在国民经济各个领域中都受到了相当大程度的重视。
然而在实际生产实践环境中,由于系统内外热交换难以控制,以及其他方面
干扰,因此对温度的测量起到不可预测的干扰。为了能准确的测量与控制温度,
因此就需要采用某些手段来达到热平衡效果。
由于在大部分情况下,增温比降温来的容易,因此,对温度的控制精度在一
般情况下是不允许出现实际温度超过控制的目标的温度,这对控制温度的影响是
很大的。
因为种种原因,想要达到高精度控制温度是很困难的,而且不同环境下又需
要不同策略,因而就要从最初入手进行分析。下面先介绍下温度测控技术的发展。
1.2 温度测控技术的发展
近年来温度测量理论已发展的相当成熟,但在实际上如何能保证快速实时的
对温度进行采样、确保数据的正确传输、并对所测温度场进行较精确的控制,仍
然在不停的研究中。
温度测控技术包括了温度测量与温度控制这两个方面。
在温度测量技术中,主要有接触式测量与非接触式测量两种:
(1)接触式测量:也就是通过接触对物体进行温度测量。它的优点是简单、
可靠、廉价、测量精度高。但又由于检测元件热惯性的影响,响应时间长,对某
些热容量小的物体则难以精确的测量。又由于某些材质关系,并不能对所有的物
体进行接触式测量。
(2)非接触式测量:这类测量通常是通过对热辐射的检测来实现温度测量。
其优点是不破坏被测量场,可以测量热容量小的物体,也适合对运动物体进行温
度测量,不惧腐蚀,还可以测量区域温度分布,响应时间较快。但它的缺点也同
样明显,那就是测量的精确度不高、误差大。
因此,在实际测量过程中,要通过判断测量对象的特性从而来选择测量的方
式。
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