論文開(kāi)題：基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

學(xué)院：機(jī)電學(xué)院

專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器

年級(jí)：2008

基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
1：選題依據(jù)
1.1選題目的與研究意義
溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理化學(xué)生物等各個(gè)學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中溫度常常是表征對(duì)象或過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，大到工業(yè)冶煉，物質(zhì)分離，環(huán)境檢測(cè)，電力機(jī)房，冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，醫(yī)療衛(wèi)生等方面，小到家庭冰箱，空調(diào)，電飯煲，太陽(yáng)能熱水器，智能化已是在溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)作為一個(gè)潛在的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，已深入應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面,是一個(gè)與人們生活息息相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)具有廣泛的實(shí)際意義。
單片機(jī)是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生,是一種集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的
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理控制等。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)不能滿足高精度、高速度的控制要求。如接觸器溫度控制儀表，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于它主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來(lái)快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。
單片微型計(jì)算機(jī)的功能不斷的增強(qiáng)，為先進(jìn)的控制算法提供的載體，許多高性能的新型機(jī)種應(yīng)運(yùn)而生。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)化領(lǐng)域和其他測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中成為必不可少的器件。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是起到了不可替代的核心作用。像用于熱處理的加熱爐、用于融化金屬的坩鍋電阻爐等類(lèi)似工業(yè)用加熱爐中都可以廣泛應(yīng)用，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在工業(yè)中，一些設(shè)備對(duì)溫度的控制要求越來(lái)越高，本文則以單片機(jī)為核心、PID算法為控制方式而設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)。


2：設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方案
2.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
由于整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)比較龐大，為了便與編寫(xiě)、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng)軟件的編制采用模塊化的設(shè)計(jì)。
A：主程序模塊的設(shè)計(jì)
完成主程序的編寫(xiě)。在主程序中主要是對(duì)上電后系統(tǒng)的初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件框架，包括對(duì)單片機(jī)的初始化、A／D芯片初始化和串口初始化等，然后等待溫度設(shè)定，溫度設(shè)定好后，依次調(diào)用各個(gè)相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運(yùn)行。
B：功能實(shí)現(xiàn)模塊的設(shè)計(jì)
完成各個(gè)功能模塊程序的編寫(xiě)。主要由A／D轉(zhuǎn)換子程序、
中斷處理子程序、鍵盤(pán)處理子程序、D/A轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序等組成。配合主程序的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換、顯示設(shè)定值和實(shí)時(shí)溫度值等功能。
C: 運(yùn)算控制模塊的設(shè)計(jì)
運(yùn)算控制模塊涉及標(biāo)度變換、PID算法及該算法調(diào)用的算法子程序等。對(duì)偏差進(jìn)行PID算法處理，并輸出控制脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)寬度由T0定時(shí)器中斷決定。
2.2擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
（1）基于proteus和Keil C實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能模塊的設(shè)計(jì)。
（2）基于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PID算法控制的設(shè)計(jì)
2.3主要研究技術(shù)方案
采用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行溫度控制，系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)為處理器，DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，采用LCD1602液晶作為顯示模塊。通過(guò)鍵盤(pán)可以設(shè)定溫度值，DS18B20溫度傳感器將檢測(cè)的溫度送到STC89C52RC單片機(jī)中，單片機(jī)把檢測(cè)到的溫度顯示在LCD1602液晶顯示屏上，再由STC89C52RC單片機(jī)根據(jù)控制策略給出控制量，超過(guò)警戒溫度報(bào)警，溫度偏差較大時(shí)驅(qū)動(dòng)主加熱電路，較小時(shí)驅(qū)動(dòng)輔加熱電路，超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)驅(qū)動(dòng)制冷電路，從而構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。

如圖一所示，首先，主程序在上電后對(duì)系統(tǒng)初始化，判斷初始化是否成功，然后通過(guò)主程序調(diào)用相關(guān)功能模塊程序，通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行溫度值的設(shè)定并判斷設(shè)定是否合理，DS18B20溫度傳感器檢測(cè)到的溫度經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后轉(zhuǎn)到STC89C52RC單片機(jī)中，再顯示LCD1602液晶顯示屏上，判斷檢測(cè)到的溫度是否超過(guò)警戒溫度，若是，系統(tǒng)發(fā)蜂鳴報(bào)警；若不是，則比較與設(shè)定值比較，根據(jù)偏差大小驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的加熱或制冷電路。


3：設(shè)計(jì)的特色與創(chuàng)新點(diǎn)
采用PID調(diào)節(jié)器控制算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高

4：預(yù)期成果及形式 ……（未完，全文共2961字，當(dāng)前僅顯示1883字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開(kāi)題：基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)》）