基于单片机与pc机的温度控制系统硬件(终稿)学位论文.doc资源-CSDN文库

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基于单片机与 PC 机的温度控制系统硬件设计

I

摘要

在工业生产中，人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测

和控制。采用单片机对温度进行控制具有控制方便、简单和灵活性大、精度高等优点。

本文介绍了一种基于 AT89S52 单片机与 PC 机串口通信的温度控制系统，用单片机作

下位机完成温度数据的采集和执行 PC 机发出的控制执行命令;用 PC 机作上位机接收单片

机发送的数据,进行数据处理,向单片机发送控制命令。 PC 机与单片机采甪串行通信,可实

现远距离温度检测和控制。本设计充分利用 PC 机 VB6.0 软件强大的数据处理功能和友好

的人机界面,对温度进行实时曲线显示。

本设计由硬件和软件二部分组成,本文主要进行硬件部分设计。经样机实验证明本设

计性能稳定可靠,各项性能指标高,可用于实际工程。

关键词：单片机,PC 机,温度控制,串行通信

基于单片机与 PC 机的温度控制系统硬件设计

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第一章绪论

1.1 概述

随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的

过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力

工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉

的温度进行控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。

采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅

度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度

的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。

（1）研究的目的和意义

电阻加热炉是热处理生产中应用最广的加热设备，这样加热时升温过程的测量与控制

就成为关键性的技术。首先，控温度精度要高。其次，当生产环境发生变化而影响到控温

精度时，要有合适的手段进行调整以达到精度要求。而且，为了方便进行工艺的研究，需

要能保存温度数据。最后，由于生产中的实际情况，电阻加热炉要求操作方便，易于维护，

成本较低等等。

（2）国内外发展情况

目前，我国电阻炉控制设备的现状时是小部分比较先进的设备和大部分比较落后的设

备并存。整体上，我国的电阻炉控制系统与国外发达国家相比还比较落后。占主导地位的

是仪表控制，这种系统的控制参数由人工选择，需要配置专门的仪表调试人员，费时、费

力且不准确。控制精度依赖于试验者的调节。控制精度不高，一旦生产环境发生变化就需

要重新设置。操作不方便，控制数据无法保存。因而，对生产工艺的研究很困难，因此造

成产品质量低、废品率高、工作人员劳动强度大、劳动效率低，这些都影响企业的效率。

基于单片机与 PC 机的温度控制系统硬件设计

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1.2 温度测控技术的发展与现状

温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物

理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安

全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温

度的测量在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。

近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速

实时地进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温场进行较精确的控制，仍然是目前

需要解决的问题。

温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。

在温度的测量技术中，接触式测温发展较早，这种测量方法的优点是：简单、可靠、

低廉，测量精度较高，一般能够测得真实温度；但由于检测元件热惯性的影响，响应时间

较长，对热容量小的物体难以实现精确的测量，并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温，

不能用于极高温测量，难于测量运动物体的温度。非接触式测温是通过对辐射能量的检测

来实现温度测量的方法，其优点是：不破坏被测温场，可以测量热容量小的物体，适于测

量运动温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快。但也存在测量误差较大，仪表

指示值一般仅代表表观温度，结构复杂，价格昂贵等缺点。因此，在实际的测量中，要根

据具体的测量对象选择合适的测量方法，在满足测量精度要求的前提下尽量减少人力和物

力的投入。

温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态

温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生

产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控

制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在

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