基于单片机的恒温控制系统方案.doc资源-CSDN文库

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摘要：

随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采

集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。

温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机

械等工业中，具有举足重轻的作用，因此,温度控制系统是典型的控制系统。

本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现，

论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温

度自动控制系统。该控制系统可以根据设定的温度，通过PID算法调节和控制pwm

波的输出，控制晶闸管导通时间从而控制水温的自动调节，系统设计了相关的硬

件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，

DS18b20测温电路、键盘电路.LCD液晶显示电路，加热功率电路等。系统程序

主要包括主程序，温度处理子程序、按键处理程序、LCD显示程序等，pwm波

输出程序。给出了系统总体框架、程序流程图和Proteus 仿真结果，并在硬件平

台上实现了所设计的功能。关

[关键词]单片机；温度控制系统；温度传感器；PID 控制算法。

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2.2.2 发挥部分

（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由 70℃提高到 90℃）时，减小

系统的调节时间和超调量。

（2）采用适当的控制方法，当突加凉水扰动时，减小系统的调节时间和超调量。

（3）温度控制的静态误差≤0.5℃。

3.方案论证比较

3.1 温度检测电路的方案选择：

方案一：用普通半导体温度传感器作为敏感元件，再结合电压放大器和 AD 转换

器将感应到的温度数值转换为数字量存储在某一单元。但由于该方案所需元件较

多，且电路较繁，调试起来较复杂，所以舍之不用。

方案二：使用数字温度传感器 DS18B20 检测温度，含 AD 转换器，因此线

路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，

读取测温数据，电路十分简单，它能够达到 0.5℃的固有分辨率，使用读取温度

暂存寄存器的方法还能达到 0.2℃以上精度，应用方便，这样的电路主要工作量

就集中到了单片机软件编程上，故我们选用该方案。

3.2 显示电路的方案选择：

方案一：使用数码管显示，通过数码管显示被测温度和设定温度。该方案程

序简单，但硬件占用单片机 I/O 口较多，对于尽量节约端口，让线路简单来说不

是好方法，而且显示也不够直观灵活，只能显示数字，不能显示汉字显示功能提

示，故不适合本次设计应用。

方案二：使用液晶屏 lcd12864，可以显示字母，数字及汉字，而且一次可以显

示 4 行，显示很直观，通过字幕显示模式、温度、曲线。该方案程序较复杂，而

且 lcd12864 的价格昂贵，对于节约成本的角度来说，我们选择放弃选择方案二。

方案三：使用液晶屏 1602 显示，可以显示设定温度及测量温度，但显示

时 1602 能显示两行能显示字符及数字，不能显示汉字及曲线，完全满足本次设

计的要求，而且成本低廉，设计简单可靠，故选择方案三。

3.3 加热方案的选择：

方案一：使用电热炉进行加热，控制电炉的功率即可控制加热速度，当水温

过高时，关掉电炉即可，但考虑到电炉成本较高，且精度不好控制，故不选用。

方案二：固态继电器控制加热器工作，固态继电器使用非常简单，而且没有

触点，无需外加光耦，自身就可以实现电气隔离，还可以频繁动作。可以使用类

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