(完整版)温度控制系统设计

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温度控制系统的设计包括传感器、信号调理、控制器、执行元件和用户界面等多个部分，这些部分通过相互协调合作来达到稳定的温度控制。本文将介绍温度控制系统设计的

各个部分以及如何进行系统参数的选择和调整。

传感器是温度控制系统的重要组成部分，通常使用热敏电阻、热偶和红外线传感器等。热敏电阻是一种电阻值随温度变化的材料，通过使用一个电桥来测量电阻值的变化，从而

得到温度值。热偶由两种不同的金属线构成，当温度变化时，热偶两端产生电势差，通过

测量电势差值得到温度值。红外线传感器通过测量物体辐射的红外线功率来得到物体的表

面温度。在选择传感器时，需要根据需要测量的温度范围、精度、响应时间和稳定性等参

数进行选择。

信号调理是将传感器信号进行放大和校正的过程，包括滤波、增益、放大、线性化和

校正等。常用的信号调理手段有运算放大器、滤波器和模拟乘法器等。运算放大器可以将

传感器信号放大到合适的电平，同时可以进行信号的滤波、加减运算和比较等。滤波器可

以去除传感器信号中的杂波和干扰数据。模拟乘法器可用于将两个信号相乘以进行补偿或

校正。在进行信号调理时，需要根据传感器的参数和目标控制参数进行调整。

控制器是温度控制系统的核心部分，其主要功能是根据信号调理后的温度值和设定值

之间的差异进行相应的控制，使温度保持在设定范围内。控制器通常通过对执行元件的控

制来实现对温度的调节。常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制等。比例控制

是根据偏差的大小来进行控制，当偏差越大时，控制力度也越大；积分控制可以对偏差的

累计值进行控制，从而提高控制的准确性；微分控制可以对偏差的变化率进行控制，从而

使控制具有更好的响应速度和稳定性。在选择控制算法时，需要根据系统对响应速度和稳

定性的要求进行选择，并进行相关的参数调整。

执行元件是通过电机或气动元件来调节温度控制系统的温度的元件，例如调节阀门、

电热器、压缩机和风扇等。执行元件的选择需要根据需要调节的温度范围、响应速度和精

度等参数进行选择，并根据控制算法和控制器参数进行调整。

用户界面可以显示当前温度值和设定值，同时可以进行调节温度的设定和控制的开关

等操作。用户界面通常使用液晶显示屏、按键和LED指示灯等。在选择用户界面时，需要

根据用户对操作的要求和系统对显示和控制的需求进行选择。

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温度控制系统设计 目录 第一章系统方案论证 (3) 1.1总体方案设计 (3) 1.2温度传感系统 (3) 1.3温度控制系统及系统电源 (4) 1.4单片机处理系统（包括数字部分）及温控箱设计 (4) 1.5PID 算法原理 (5) 第二章重要电路设计 (7) 2.1温度采集 (7) 2.2温度控制 (7) 第三章软件流程 (8) 3.1基本控制 (8) 3.2PID 控制 (9) 3.3时间最优的 PID 控制流程图 (10) 第四章系统功能及使用方法 (11) 4.1温度控制系统的功能 (11) 4.2温度控制系统的使用方法 (11) 第五章系统测试及结果分析 (11) 5.1 硬件测试 (11) 5.2软件调试 (12) 第六章进一步讨论 (12) 参考文献 (13) 致谢........................................... 错误 !未定义书签。

摘要：本文介绍了以单片机为核心的温度控制器的设计，文章结合课题《温度控制系统》，从硬件和软件设计两方面做了较为详尽的阐述。 关键词：温度控制系统PID 控制单片机 Abstract: This paper introduces a temperature control system that is based on the single-chip microcomputer.The hard ware composition and software design are descried indetail combined with the project Comtrol System of Temperature. PID control Keywords: Control system of temperature Single-chip Microcomputer 引言： 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文设计了以单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用改进的PID 数字控制算法，显示采用LED 静态显示。该系统设计结构简单，按要求有以下功能： (1)温度控制范围为20~40°C; (2)有加热和制冷两种功能 (3)指标要求： 超调量小于2° C；过渡时间小于5min；静差小于0.5℃；温控精度0.2℃

温度控制系统设计方案

温度控制系统设计方案 １引言 温度是工业过程控制中主要的被控参数之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工业中，工艺过程所要求的温度的控制效果直接影响着产品的质量。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同，随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。越来越显示出其优越性。 随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产中，如用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理。 鉴于单片机技术应用的广泛性和优越性，温度控制的重要性，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文就是根据这一思想来展开的。 1.1 系统设计的目的和任务 1.1.1 系统设计的目的 通过本次毕业设计,主要想达到以下目的： 1. 增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2. 掌握单片机的部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片外存贮器、I/O口等。 3. 了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后工作中设计和实现单片机应用系统打下基础。 4. 熟悉闭环控制系统的组成原理及单片机ＰＩＤ算法的实现方法。 1.1.2 系统设计的任务 1．查阅资料，弄清楚所要解决的问题的思路，确定设计方案。 2．系统硬件电路设计。 3．系统相关软件设计。 4．仿真实现温度参数设定、转换、显示等功能。 5．依据对象模型设计控制器参数， 6．系统调试与分析；并依据调试结果予以完善。 1.2毕业设计论文安排 1.论证系统设计方案，设计系统原理图。

温度控制系统设计开题报告

温度控制系统设计开题报告 温度控制系统设计开题报告 一、研究背景 随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，温度控制系统在各个领域的应用越来越广泛。无论是家庭、工业生产还是医疗设备，温度控制都是确保设备正常运行和人们舒适生活的关键因素。因此，设计一套高效可靠的温度控制系统对于提高生产效率和生活品质具有重要意义。 二、研究目的 本研究旨在设计一套温度控制系统，通过对环境温度进行实时监测和调节，实现温度的精确控制。具体目标包括： 1. 确定适用于不同环境的温度控制算法； 2. 开发一套高效的温度传感器，能够准确快速地获取环境温度数据； 3. 设计一个可靠的控制器，能够根据温度数据进行智能调节； 4. 提供用户友好的界面，方便用户对温度控制系统进行操作和监测。 三、研究内容 1. 温度控制算法 本研究将探索不同的温度控制算法，包括PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。通过比较不同算法的性能和适用范围，选择最合适的算法用于温度控制系统。 2. 温度传感器设计 为了准确获取环境温度数据，本研究将设计一种高效的温度传感器。传感器应具备高精度、快速响应和抗干扰能力，以确保温度数据的准确性。

3. 控制器设计 基于所选的温度控制算法，本研究将设计一个可靠的控制器。控制器应能够根 据温度数据实时调节温度，同时具备稳定性和快速响应的特点。 4. 用户界面设计 为了方便用户对温度控制系统的操作和监测，本研究将设计一个用户友好的界面。界面应具备直观、简洁和易于操作的特点，使用户能够轻松地进行参数设 置和实时监测。 四、研究方法 本研究将采用实验研究和仿真模拟相结合的方法进行研究。首先，通过实验测 试不同温度控制算法的性能和适用范围。然后，利用仿真软件对温度传感器和 控制器进行设计和验证。最后，搭建实际的温度控制系统原型，并进行实际操 作和测试。 五、研究意义 本研究的成果将具有以下意义： 1. 提供一套高效可靠的温度控制系统，为各个领域的设备和生产提供重要支持； 2. 提高生产效率和产品质量，减少能源消耗和资源浪费； 3. 提升人们的生活品质，提供舒适的居住和工作环境； 4. 推动温度控制技术的发展，为相关领域的研究提供参考和借鉴。 六、研究计划 1. 第一阶段（1-3个月）：调研和文献综述，了解当前温度控制系统的发展现状 和存在的问题； 2. 第二阶段（3-6个月）：设计和开发温度传感器，测试其性能和准确性；

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(完整版)温度控制系统设计 温度控制系统的设计包括传感器、信号调理、控制器、执行元件和用户界面等多个部分，这些部分通过相互协调合作来达到稳定的温度控制。本文将介绍温度控制系统设计的 各个部分以及如何进行系统参数的选择和调整。 传感器是温度控制系统的重要组成部分，通常使用热敏电阻、热偶和红外线传感器等。热敏电阻是一种电阻值随温度变化的材料，通过使用一个电桥来测量电阻值的变化，从而 得到温度值。热偶由两种不同的金属线构成，当温度变化时，热偶两端产生电势差，通过 测量电势差值得到温度值。红外线传感器通过测量物体辐射的红外线功率来得到物体的表 面温度。在选择传感器时，需要根据需要测量的温度范围、精度、响应时间和稳定性等参 数进行选择。 信号调理是将传感器信号进行放大和校正的过程，包括滤波、增益、放大、线性化和 校正等。常用的信号调理手段有运算放大器、滤波器和模拟乘法器等。运算放大器可以将 传感器信号放大到合适的电平，同时可以进行信号的滤波、加减运算和比较等。滤波器可 以去除传感器信号中的杂波和干扰数据。模拟乘法器可用于将两个信号相乘以进行补偿或 校正。在进行信号调理时，需要根据传感器的参数和目标控制参数进行调整。 控制器是温度控制系统的核心部分，其主要功能是根据信号调理后的温度值和设定值 之间的差异进行相应的控制，使温度保持在设定范围内。控制器通常通过对执行元件的控 制来实现对温度的调节。常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制等。比例控制 是根据偏差的大小来进行控制，当偏差越大时，控制力度也越大；积分控制可以对偏差的 累计值进行控制，从而提高控制的准确性；微分控制可以对偏差的变化率进行控制，从而 使控制具有更好的响应速度和稳定性。在选择控制算法时，需要根据系统对响应速度和稳 定性的要求进行选择，并进行相关的参数调整。 执行元件是通过电机或气动元件来调节温度控制系统的温度的元件，例如调节阀门、 电热器、压缩机和风扇等。执行元件的选择需要根据需要调节的温度范围、响应速度和精 度等参数进行选择，并根据控制算法和控制器参数进行调整。 用户界面可以显示当前温度值和设定值，同时可以进行调节温度的设定和控制的开关 等操作。用户界面通常使用液晶显示屏、按键和LED指示灯等。在选择用户界面时，需要 根据用户对操作的要求和系统对显示和控制的需求进行选择。

温度控制系统设计课设

<<温度控制系统的设计>> 课程设计报告 题目：_温度控制系统的设计_ 专业：_电子信息工程___ ___ 年级： 2011级___ ____ _ 学号：_B110301___________ 学生姓名： ______________ 联系电话：___________ 完成日期：2014 年12月

绪论 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。而51单片机是各单片机种最为典型和最有代表性的一种。本系统是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以显示出实时温度。本系统基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制出一个温度控制系统，包括以下功能：1能设置需要控制的温度；2检测实际温度；3能显示设置温度和实际温度；4比较实际温度和设定温度,判断是否启动加热装置；该温度系统主要有LCD显示模块、LED状态灯模块、键盘模块、温度检测模块，复位模块等部分组成。 2011年1月4日于长沙

温度控制系统课程设计

温度控制系统课程设计 一、引言 温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，广泛应用于工业生产、农业生产、医疗保健等领域。本课程设计旨在通过设计一个基于单片机的温度控制系统，让学生了解自动化控制系统的基本原理和实现方法。 二、设计目标 本课程设计的主要目标是设计一个基于单片机的温度控制系统，具体包括以下方面： 1. 实现温度测量功能：通过传感器获取环境温度，并将数据转换为数字信号，供单片机处理。 2. 实现温度调节功能：根据设定温度和当前环境温度，通过单片机输出PWM信号调节加热器功率，从而实现对环境温度的调节。 3. 实现显示功能：将当前环境温度和设定温度以数字形式显示在LCD 屏幕上。

4. 实现报警功能：当环境温度超过设定范围时，通过蜂鸣器发出警报 提示操作者。 三、硬件系统设计 1. 硬件平台选择 本课程设计采用STM32F103C8T6单片机作为控制核心，具有较高的性价比和丰富的外设资源，适合用于中小规模的自动化控制系统。 2. 温度传感器选择 本课程设计采用DS18B20数字温度传感器，具有精度高、响应速度快、可靠性强等优点，适合用于工业自动化控制系统。 3. LCD显示屏选择 本课程设计采用1602A型液晶显示屏，具有低功耗、易于控制等优点，适合用于小型自动化控制系统。 4. 其他外设选择

本课程设计还需要使用继电器、蜂鸣器、电阻等外设实现各项功能。 四、软件系统设计 1. 系统架构设计 本课程设计采用分层结构设计，将整个软件系统分为数据采集层、控 制层和用户界面层三个部分。其中数据采集层负责获取环境温度数据；控制层根据设定温度和当前环境温度输出PWM信号调节加热器功率；用户界面层负责显示当前环境温度和设定温度，并实现报警功能。 2. 数据采集层设计 数据采集层主要负责获取环境温度数据，并将其转换为数字信号供单 片机处理。本课程设计采用DS18B20数字温度传感器实现温度测量功能，具体实现步骤如下： （1）初始化DS18B20传感器。 （2）发送读取温度命令。 （3）等待传感器响应，并读取温度数据。

热水器温度控制系统课程设计

热水器温度控制系统课程设计 一、课程设计的背景和意义 热水器是家庭生活中必不可少的设备之一，而热水器温度的控制对于使用者的安全和舒适度具有重要意义。因此，设计一个热水器温度控制系统是非常有必要的。本次课程设计旨在培养学生的实践能力和创新思维，提高其对于电子技术和控制系统的理解和应用。 二、课程设计的目标 1.了解热水器温度控制系统的基本原理和构成； 2.学习单片机编程技术； 3.实现热水器温度控制系统； 4.调试和测试热水器温度控制系统。 三、课程设计内容 1. 热水器温度控制系统概述 介绍热水器温度控制系统的基本原理、作用、构成等内容，并讲解其在实际应用中所起到的作用。 2. 单片机编程技术 学习单片机编程技术，包括单片机基础知识、汇编语言、C语言等内容。同时，介绍单片机与其他外围设备（如传感器、显示屏等）之间

的通信方式。 3. 热水器温度控制系统的设计 根据热水器温度控制系统的要求，设计出相应的电路图和程序，并进 行仿真和调试。具体包括： （1）硬件设计：根据实际需求，选择合适的元器件，如温度传感器、继电器等，并进行电路图设计； （2）软件设计：编写单片机程序，实现热水器温度控制功能； （3）系统集成：将硬件和软件进行集成，形成完整的热水器温度控制系统。 4. 系统测试与优化 对于已经完成的热水器温度控制系统进行测试和优化。具体包括：（1）测试功能：通过实验验证热水器温度控制系统是否能够正常工作；（2）优化性能：对于出现的问题进行分析和解决，提高热水器温度控制系统的性能。 四、课程设计方案 1. 需要的设备和材料 单片机开发板、LCD显示屏、数码管、继电器、NTC热敏电阻、杜邦线等。 2. 设计流程

(完整版)温度控制系统毕业设计

绪论 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决[1]。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。 本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。

1 温度控制及单片机发展历程 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内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，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用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，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少[2]。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL 的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳[3]。

基于PID的STM32恒温控制系统设计

基于PID的STM32恒温控制系统设计 引言： 随着科技的发展，温度控制变得越来越重要。在很多应用中，需要通过控制系统来维持一个恒定的温度。PID（Proportional-Integral-Derivative）是一种广泛应用于控制系统中的经典算法，它可以通过实时采集的数据来调整系统的输出，从而实现温度的恒定控制。在本文中，我们将介绍一个基于PID的STM32恒温控制系统的设计。 一、硬件设计： 我们选择了STM32系列的微控制器作为控制系统的核心。其中，STM32F4系列是一款性能强大的微控制器，具有丰富的外设和高速的处理能力，非常适合用于实时控制应用。此外，我们还需要一个温度传感器和一个加热元件，以及相应的外围电路。 温度传感器一般使用模拟输出的传感器，例如PT100、NTC等。我们需要将其连接到STM32微控制器的模拟输入引脚上，并通过AD转换来获得传感器输出的电压值。根据传感器的特性曲线，我们可以将电压值转换为温度值。 加热元件一般使用继电器或晶体管作为开关，通过控制电流来控制加热功率。在本设计中，我们选择使用晶体管作为开关，由STM32的GPIO 引脚输出控制信号，控制晶体管的导通和截止。 二、软件设计： 在软件设计中，我们需要实现PID算法和控制逻辑。算法部分可以采用经典的PID控制算法，即根据当前温度和设定温度之间的差异，计算出

控制信号。根据PID算法的公式，我们需要计算出比例项、积分项和微分项，然后将它们加权求和，得到最终的控制信号。 在STM32微控制器上，我们可以使用定时器来实现PID算法的周期性 调用。定时器可以设置为一定的周期，每次定时器中断的时候，就执行 PID算法一次，并将结果输出到晶体管的控制引脚上。 控制逻辑部分可以根据具体需求进行设计。例如，我们可以在界面上 设置一个期望的温度值，然后将该值传递给PID算法进行计算。然后，根 据PID算法的输出值，控制晶体管的导通和截止，从而实现温度的恒定控制。 三、实验结果： 我们将基于PID的STM32恒温控制系统进行了实验，实验结果表明， 该系统能够有效地维持恒定的温度。根据设定的温度值，PID算法能够实 时地调整晶体管的导通和截止，控制加热功率，从而实现温度的稳定控制。 实验中，我们采集了实时温度数据，并绘制了温度曲线。曲线表明， 在设定温度值附近，温度能够保持在一个较为稳定的范围内，并且在设定 温度值发生变化时，系统能够快速地调整控制信号，实现温度的快速调节。结论： 本文介绍了一个基于PID的STM32恒温控制系统的设计。通过硬件连 接和软件设计，我们能够实现温度的恒定控制，并保持在一个可接受的误 差范围内。该系统具有实时性、稳定性和可靠性，可以广泛应用于各种恒 温控制场景中。

(完整word版)基于PID的温度控制系统设计

（2014届） 毕业设计 题目：基于PID的温度控制系统设计学院：******** 专业：电气工程及其自动化 班级：电气*** 学号：********** 姓名：某某某 指导教师：某某某 教务处制 年月日

诚信声明 我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。 论文作者签名：签名日期：年月日 授权声明

学校有权保留送论文交的原件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。 论文作者签名：签名日期：年月日 基于PID的温度控制系统设计

摘要 温度是工业上最基本的参数，与人们的生活紧密相关，实时测量温度在工业生产中越来越受到重视，离不开温度测量所带来的好处，因此研究控制和测量温度具有及其重要的意义。 本设计介绍了以AT89C52单片机为主控器件，基于PID的温度控制系统的设计方案和设计的基本原理。由DS18B20收集温度信号，并以数字信号的方式送给单片机进行处理，从而达到温度控制的目标。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路由主控器件、温测电路、温控电路和显示电路等组成。软件设计部分包括：显示电路、温度信号处理，超温警报、继电器控制、按键处理等程序。 关键词：温度检测，温度控制，PID算法

温度控制系统课程设计

一．概述 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。控温范围为100~500℃，利用PID控制算法进行温度控制。 二．温度控制系统的组成框图 采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。其中数字控制器的功能由单片机控制实现。 图1..1温度控制系统的组成框图 三．温度控制系统结构图及总述 图1.2温度控制系统结构图 图中由4~20mA变送器，I/V，A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA 电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V 标准电压信号，以供A/D转换用。转换后的数字信号送入AT89C51单片机中与与

炉温的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差，其偏差被PID 程序计算出输出控制量。由AT89C51输出电信号送至SCR触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。 四．温度控制系统硬件与其详细功能介绍 1. AT89C51介绍 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 2.SCR触发回路和主回路 图2.1 SCR触发回路和主回路 如图所示为一晶闸管触发电路。包括脉冲触发器（单稳态电路，由IC1和IC2组成），控制门，光电耦合器4N25，放大器和双向晶闸管。由全波整流电路得到的同步电压使晶体管BG1每半波导通一次。当控制端为“1”高电平的时候，BG1的每次导通都会经由单稳电路由IC2输出一个负脉冲，该脉冲经IC3反向后由光电耦合器和放大电路发大后触发晶闸管，在这一半周内晶闸管基本上处于全导通状态。若控制端为“0”低电平的时候，则单稳态电路不输出脉冲，在这一半周内晶闸管也不导通。因此，可以改变控制端的电平，控制单稳态电路每秒输出的脉冲数，从而改变晶闸管每秒钟内导通的时间，达到调压的目的。 3.热电偶的选择 热电偶是常用的测温元件，它利用不同材料的导体一端紧密连接在一起产生的热电势效应将温度信号转换为电势信号。本设计采用K型热电偶——镍络-镍硅，对温度进行检测，参比端温度为20℃。由以下公式可以计算出K型热电偶分别在100℃，200℃，300℃，400℃，500℃时候的输出电势：E(100,20)=E(100,0)-E(20,0)=4.096mV-0.798 mV=3.298 mV E(200,20)=E(200,0)-E(20,0)=8.138mV-0.798 mV=7.34 mV

智能温控系统设计

智能温控系统设计 一、系统设计需求： 1.温度控制：系统需要能够实时感知室内温度，并根据设定值进行自动调节，保持室内温度在舒适范围内。 2.能效管理：系统需要能够自动识别室内外环境温度差异，并根据时间段和用户习惯进行预测性调整，实现节能环保的能效管理。 3.远程控制：系统需要支持远程控制功能，用户可以通过手机APP或互联网界面对温控系统进行设置和监控，方便实时调整和远程管理。 4.人机交互：系统需要提供直观、简洁的界面和操作方式，用户可以轻松地进行设置和监控，提升用户体验。 二、构成模块： 1.温度感知模块：通过温度传感器感知室内温度，并将温度数据传输给控制单元。 2.控制单元：根据温度数据和设定值进行逻辑判断和计算，控制加热和制冷装置的工作状态。 3.通信模块：实现与用户终端设备的通信，包括无线通信和有线通信方式，方便用户进行远程控制与管理。 4.用户终端设备：包括手机APP、电脑软件或互联网界面等，用户可以通过这些设备进行温度设定和监控控制等操作。 三、工作原理：

1.温度感知与控制：温度传感器感知室内温度，控制单元根据设定的 温度阈值判断是否需要进行加热或制冷。如温度低于设定值，则启动加热 装置；如温度高于设定值，则启动制冷装置。控制单元会不断监测和调整，使室内温度保持在设定范围内。 2.能效管理：系统通过分析室内外温度差异和用户习惯，预测性调整 加热和制冷装置的工作状态。例如，在用户通常离开家的时间段，系统可 以降低加热或制冷的能力，以节省能源和减少能耗。用户也可以通过设备 端进行特殊设定，以适应特定的情况。 3.远程控制与管理：用户可以通过手机APP或电脑软件等终端设备， 实现对温控系统的远程控制和管理。用户可以随时随地通过终端设备对室 内温度进行调整，并监控系统工作状态和温度变化，实现便捷的远程控制 与管理。 4.人机交互：系统提供直观、简洁的界面和操作方式，让用户能够轻 松进行温度设定和监控控制。用户可以根据自己的需求，设定特定的温度 范围和时间段，方便实现个性化的温度控制。 四、优势： 1.舒适性：系统可以根据环境和用户需求智能调节温度，保持室内舒 适的温度范围，提高生活质量。 2.节能环保：通过智能调节能源的使用，减少能源浪费和排放，实现 节能环保的能效管理。 3.远程控制：用户可以通过手机APP等终端设备进行远程控制与管理，方便灵活。

温度控制系统设计

温度控制系统设计 概述 温度控制系统是一种广泛应用于工业生产、实验室环境以及家庭生活中的系统。它通过感知环境温度并根据设定的温度范围来控制加热或制冷设备，以维持特定温度水平。本文将介绍温度控制系统的设计原理、硬件组成和软件实现。 设计原理 温度控制系统的设计基于负反馈原理，即通过对环境温度进行实时监测，并将 监测结果与目标温度进行比较，从而确定加热或制冷设备的控制量。当环境温度偏离目标温度时，控制系统会调节加热或制冷设备的工作状态，使环境温度逐渐趋向目标温度。 硬件组成 1. 传感器 传感器是温度控制系统的核心组成部分，用于感知环境温度。常见的温度传感 器包括热敏电阻（Thermistor）、温度传感器芯片（Temperature Sensor Chip）和 红外温度传感器（Infrared Temperature Sensor）等。传感器将环境温度转换为电 信号，并输出给微控制器进行处理。

微控制器是温度控制系统的中央处理单元，用于接收传感器输入的温度信号，并进行数据处理和控制逻辑的执行。常见的微控制器包括Arduino、Raspberry Pi 和STM32等。微控制器可以通过GPIO（General Purpose Input/Output）口实现与其他硬件模块的连接。 3. 控制器 控制器是温度控制系统的核心部件，用于根据目标温度和实际温度之间的差异来调节加热或制冷设备的运行状态。常见的控制器包括PID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）和模糊控制器（Fuzzy Controller）等。控制器通过电压或电流输出信号，控制加热或制冷设备的开关状态。 4. 加热或制冷设备 加热或制冷设备是温度控制系统的输出组件，用于增加或降低环境温度。根据具体应用需求，常见的加热设备包括电炉、电热丝和电热器等；常见的制冷设备包括压缩机和热泵等。 软件实现 温度控制系统的软件实现主要涉及以下几个方面： 1. 温度采集 软件需要通过与传感器的接口读取环境温度值。可以使用相应的库函数或驱动程序，对传感器进行初始化，并实时获取温度数据。

(完整版)单片机温度控制系统的设计毕业论文

单片机温度控制系统的设计 中文摘要 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。本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。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，测温电路、实时时钟电路、LCD 液晶显示电路以及通讯模块电路等。系统程序主要包括主程序，读出 温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD 显示程序以及数据存储程序等。 [ 关键词 ] STC89C52 单片机； DS18B20；显示电路

Based on single chip microcomputer temperature control system design Abstract Along with the computer measurement and control technology of the rapid development and wide application, based on singlechip temperature gathering and control system development and application greatly improve the production of temperature in life level of control. This design STC89C52 describes a kind of mainly by MCU control unit, for temperature sensor DS18B20 temperature control system. The control system can real-time storage temperature data and record related to the current time. System design related hardware circuit and related applications. STC89C52 microcontroller hardware circuit include temperature detection circuit smallest system, and real-time clock circuit, LCD display circuit, communication module circuit, etc. System programming mainly include main program, read temperature subroutine, the calculation of temperature subroutines, key processingprocedures,

基于单片机的水温控制系统毕业设计

基于单片机的水温控制系统毕业设计 1. 简介 本文将讨论基于单片机的水温控制系统的设计和实现。水温控制系统是一种常见的自动化控制系统，用于监测和调节水温。本项目旨在设计一个可靠、高效且易于使用的水温控制系统，以满足用户对水温的要求。 2. 功能需求 2.1 温度检测 水温控制系统需要能够准确地检测水的温度。为此，我们将使用一个温度传感器来获取实时的水温数据。传感器将与单片机连接，通过模拟输入引脚读取传感器输出的模拟信号。 2.2 温度显示 为了方便用户了解当前水温情况，我们将在系统中添加一个液晶显示屏。单片机将把读取到的温度数据转换为数字信号，并通过数字输出引脚发送给液晶显示屏进行显示。 2.3 温度调节 根据用户设定的目标温度，系统需要能够自动调节水温。我们将使用一个加热元件（例如电热棒）来提供加热功能。单片机将根据当前水温与设定的目标温度之间的差异控制加热元件的开关。 2.4 温度保护 为了避免水温过高引发安全问题，我们将在系统中添加一个温度保护功能。当水温超过一定阈值时，单片机将自动关闭加热元件，并向用户发出警报。 3. 系统设计 3.1 硬件设计 系统的硬件设计包括以下组成部分： •单片机：选择一款适合的单片机，具有足够的输入输出引脚和计算能力。•温度传感器：选择一款可靠、精确度高的温度传感器，例如DS18B20。•液晶显示屏：选择一款适合的液晶显示屏，具有足够的显示区域和分辨率。•加热元件：选择一款适合的加热元件，例如电热棒或电热器。 •警报器：选择一个适合的警报器，用于发出警报信号。

3.2 软件设计 系统的软件设计包括以下几个方面： •温度检测：编写程序读取温度传感器输出的模拟信号，并进行模数转换得到实际温度值。 •温度显示：编写程序将实际温度值转换为数字信号，并通过数字输出引脚发送给液晶显示屏进行显示。 •温度调节：编写程序根据当前水温与设定的目标温度之间的差异控制加热元件的开关。当差异过大时，开启加热元件；当差异较小或为负时，关闭加热元件。 •温度保护：编写程序监测水温是否超过阈值，如果超过则关闭加热元件并发出警报信号。 4. 实施步骤 4.1 硬件连接 按照设计要求连接单片机、温度传感器、液晶显示屏、加热元件和警报器。确保连接正确并稳定。 4.2 软件编程 使用适当的集成开发环境（IDE）编写单片机的控制程序。根据功能需求，分别实现温度检测、温度显示、温度调节和温度保护功能。 4.3 调试测试 将编译好的程序下载到单片机中，并启动系统。通过监测系统的运行情况，如温度检测结果、液晶显示内容和加热元件的工作状态，来验证系统的功能和性能。 4.4 优化改进 根据测试结果，对系统进行优化和改进。可能需要调整控制算法、提高温度检测的准确性或增加其他功能。 5. 结论 基于单片机的水温控制系统是一个有挑战性的毕业设计项目。通过合理的硬件设计和软件编程，我们可以实现一个可靠、高效且易于使用的水温控制系统。该系统可以广泛应用于各种需要自动调节水温的场景，如温室、游泳池等。在未来的工程实践中，我们可以进一步改进和扩展该系统，以满足更多需求和应用场景。

温度控制系统的设计

温度控制系统的设计 摘要单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化限度。 51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场，因此，作为新世纪的大学生，在信息产业高速发展的今天，掌握单片机的基本结构、原理和使用是非常重要的。 1.总体电路方案设计及原理 1.1. 温度控制系统设计规定 一、设计任务 运用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。 二、规定 （1）控制密闭容器内空气温度 （2）容器容积>5cm*5cm*5cm （3）测温和控温范围： 0℃~室温

（4）控温精度±1℃ 1.2 基本设计思绪 根据系统的规定，本次设计可分为温度温度采集模块、温度显示 和温度信号控制3个 图1 1.3 温度控制系统工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，51单片机获取采集的温度值，经解决后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。通过按钮来控制，使电路中的温度有高有低。 按钮按下，温度高于设定的温度时，LED1亮；按钮按下，温度正好是设定的温度时，LED2亮；按钮按下，温度低于设定的温度时，LED3亮。 1.4温度采集原理 a 温度传感器热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A 和B 焊接起来，构成一个闭合回路，如图2所示。当导体A 和B 的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是运用这一效应来工作的。 b 温度传感器热电阻测温原理

电阻炉温度控制系统设计

Hefei University 运算机控制课程设计 设计题目：电阻炉温度控制系统设计 姓名：李宏灶 学号： 00 专业班级： 08级自动化(2)班 指导老师：丁健

温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各类温度控制系统普遍应用于冶金、化工、机械、食物等领域。温度控制是工业生产进程中常常碰到的进程控制，有些工艺进程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食物加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处置炉、反映炉和锅炉中的温度进行检测和控制；在农业生产、粮食储蓄、运算机机房等都需要对温度进行测量和控制。因此设计一种较为理想的温度控制系统是超级有价值的。 温度控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，致使传统控制方式超调大、调节时刻长、控制精度低。采用单片机进行温度控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等长处，对提高生产效率、增进科技进步等方面具有重要的现实意义随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃进展，其稳固、安全、高效、经济等长处十分突出，所以其应用也十分普遍。单片机已经无处不在、与咱们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。 单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通运算机系统的简化，增加一些外围电路，就可以够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通运算机类似的、壮大的数据处置功能，通过利用一些科学的算法，能够取得很强的数据处置能力。所以单片机在工业应用中，能够极大地提高工业设备的智能化、数据处置能力和处置效率，而且单片机无需占用专门大的空间。 随着检测理论和技术的不断更新, 温度传感器的种类也愈来愈多，在微机系统中利用的传感器，必需是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常常利用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器按照其自身特性，都有它自己的应用领域。

温度控制系统的设计

数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计 题目：温度控制系统的设计 专业：电子信息工程 班级：电信041班 姓名：杨永铎 学号： 04610127 指导老师：余水宝 成绩： 9 下载，格式差

( ) 目录 第1节引言 (3) 第2节硬件电路设计 (4) 温度检测和变送器 (4) 接口电路 (4) 温度控制电路 (9) 第3节软件的设计 (11) 软件总体流程图 (11) 部分程序 (12) 3.2.1 LED数码管的显示程序 (12) 8031的主程序 (12) 3.2.3 复位设置 (13) 8155的主程序 (13) 第4节温度控制的算法 (14) 温度控制算法 (14) 温度控制程序框图 (14) 4.2.1主程序框图 (14) 4.2.2中断服务程序框图 (14) 4.2.3主要子服务程序框图 (14) 4.2.4 其它控制算法 (16) 第5节系统调试与测试结果分析 (17) 系统调试 (17) 5.1.1软件调试 (1) 7 5.1.2硬件调试 (17) 5.1.3软硬件联调…………………………………………………………

17 第6节结束语 (19) 参考文献 (20) 温度控制系统的设计 数理与信息工程学院 04电子信息工程杨永铎 指导教师：余水宝 第1节引言 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，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问题。本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。所以来说温度控制在我们的日常生活当中是非常有用的，我们利用温度控制来更好的为我们的生活工作所服务，提高我们的生活质量。当然本次温度控制的设计也有不足之处，相信在不久的以后，随着单片机行业的迅速发展，将会有更好的温度控制仪的出现。 摘要：自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对工业及日常生活中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可