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基于AT89C51单片机的温度控制系统设计报告(终稿).docx
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基 于 AT89C51 单 片 机 的 温 度 控 制 系 统
设 计 说 明 书
题目:温度控制系统的设计
姓名:倪亮
学号:201210301427
组别:第三组
专业班级:机自 124 班
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目录
摘要................................................................1
第 1 章 绪论........................................................2
1.1 温度控制系统 ............................................................................................................2
1.1.1 温度控制系统的发展现状................................2
1.1.2 温度控制系统的原理与实现..............................3
1.2 单片机技术.................................................................................................................3
1.2.1 单片机的定义和作用....................................3
1.2.2 嵌入式系统技术........................................4
1.3 课题的目的及意义...................................................................................................5
第 2 章 系统方案设计................................................6
2.1 总体方案设计 ............................................................................................................6
2.2 关键部分设计 ............................................................................................................7
第 3 章 系统硬件的选择..............................................8
3.1 单片机的功能特性和引腿信号 ............................................................................8
3.2 时钟电路 .....................................................................................................................9
3.3 复位电路 ...................................................................................................................10
3.4 显示电路 ...................................................................................................................11
3.5 加热和降温控制电路 ............................................................................................12
3.6 键盘电路 ...................................................................................................................14
3.7 温度传感器...............................................................................................................15
3.8 系统硬件设计原理图 ............................................................................................16
第 4 章 各模块软件程序设计.........................................17
4.1 片内 RAM 初始化子程序........................................................................................17
4.2 片外 RAM 初始化子程序........................................................................................17
4.3 片外 RAM 初始化子程序(双字节个单元)........................................................17
4.4 键盘及显示程序:.................................................................................................18
4.5 温度检测部分单片机程序 ...................................................................................21
4.6 模数转换测量子程序 ............................................................................................25
第 5 章 参考文献...................................................28
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1
摘要
温度是生活及生产中最基本的物理量,在家庭、医院等环境下都
需要恒温储存物品、药品等,在农牧业也需要在一定的温度控制下饲
养或培养生物或细胞等。本文的恒温箱控制系统就是为满足上述需求
而设计的。目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的
各个领域,适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业,成为发展国
民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中,能源的需求非常大,
然而我国的能源利用率极低。所以实现温度控制的智能化,有着极为
重要的实际意义。
温度控制系统是利用下位机设置温度上下限和实时温度的采集,
传输到上位机以达到对温度的比较、控制。本设计用 AT89C51 单片机
为主要硬件,并设计了相应的复位电路,振荡器和时钟电路等电路。
为实现设计目的,此设计还设计了包括温度采集,温度显示,系统控
制等外围电路。而且对所设计电路给出了相应的软件设计,包括定时
器初始化,串行口初始化和数据传输等程序。以简单说明了温度控制
系统的工作原理。
关键词:AT89C51 单片机 温度采集 定时器设置 温度控制
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2
第 1 章 绪论
1.1 温度控制系统
1.1.1 温度控制系统的发展现状
现今,温度的测量和控制在工业生产中已经获得了广泛的应用,
并且在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。
温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源,它的出现迄
今已有两百余年的历史。期间,从低级到高级,从简单到复杂,随着
生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高,温度控制系统的控
制技术得到迅速发展。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从生
产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国
等先进国家相比有着较大差距。目前,我国在这方面总体技术水平处
于 20 世纪 80 年代中后期水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规
的 PID 控制器为主。它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后、
复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应
控制仪表,国内技术还不十分成熟,形成商品化并在仪表控制参数的
自整定方面。国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国
开发工作的滞后,还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大
多靠人工经验及现场调试确定。
国外温度控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定
等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先,都生产出了
一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表.并在各行业广泛
应用。它们主要具有如下的特点:一是适应于大惯性、大滞后等复杂
温度控制系统的控制;二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的
温度控制系统的控制;三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变
的温度控制系统的控制;四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自
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3
校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术,运用先进的算
法,适应的范围广泛;五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计
算机软件技术,温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定
的功能。有的还具有自学习功能,能够根据历史经验及控制对象的变
化情况,自动调整相关控制参数,以保证控制效果的最优化;六是具
有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。
目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化
等方面快速发展。
1.1.2 温度控制系统的原理与实现
从控制系统的角度思考,可以这样理解温度控制系统的原理:系
统运行时,首先从键盘输入各阶段时间、温度、湿度设定值,相邻放
入一连续地址表列中,分、时、温度值和湿度值各占一字节,表尾字
节设置一结束标志。系统通过一地址指针来查找定时时间和与之对应
的温、湿度设定值,初始状态下,指针指向表列首址,对应于第一阶
段。系统进入运行后,采样温、湿度值,并与当前阶段的温、湿度设
定值比较后得到相应控制量,控制量作用于输出执行模块,从而实现
温、湿度的调控。系统运行过程中,地址指针渐次向后移动,一旦检
测到结束标志,指针又回到初始状态,开始新的循环周期。
温度升温采用电加热器,降温采用冷机;湿度加湿采用超生波电
加湿器,去湿采用排湿风扇。
1.2 单片机技术
1.2.1 单片机的定义和作用
单片机是一种集成电路芯片,通过使用电路技术将 CPU、RAM、ROM
和定时器以及驱动电路、模拟多路转化器等集成在硅片上的一个完整
的微型计算机系统。单片机目前被广泛应用于生产和生活。由于单片
机在温度检测、信息存储与实时控制方面有着极强的作用,同时利用
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