论文开题：基于单片机的温度控制系统软件设计

基于单片机的温度控制系统软件设计

学院：机电学院

专业：测控技术与仪器

年级：2008

基于单片机的温度控制系统软件设计
1：选题依据
1.1选题目的与研究意义
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理化学生物等各个学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中温度常常是表征对象或过程状态的最重要的参数之一。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，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器，智能化已是在温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统作为一个潜在的开发领域，已深入应用到人们生活的各个方面,是一个与人们生活息息相关的实际问题。针对这种情况，设计一个温度控制系统具有广泛的实际意义。
单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生,是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的
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理控制等。随着工业技术的不断发展，传统的控制方式已经不能满足高精度、高速度的控制要求。如接触器温度控制仪表，其主要缺点是温度波动范围大，由于它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。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。
单片微型计算机的功能不断的增强，为先进的控制算法提供的载体，许多高性能的新型机种应运而生。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，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件。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。像用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等类似工业用加热炉中都可以广泛应用，随着生产的发展，在工业中，一些设备对温度的控制要求越来越高，本文则以单片机为核心、PID算法为控制方式而设计的温度控制系统。


2：设计的目标与方案
2.1设计的主要内容
由于整个系统相对比较庞大，为了便与编写、调试、修改和增删，系统软件的编制采用模块化的设计。
A：主程序模块的设计
完成主程序的编写。在主程序中主要是对上电后系统的初始化和构建系统整体软件框架，包括对单片机的初始化、A／D芯片初始化和串口初始化等，然后等待温度设定，温度设定好后，依次调用各个相关模块，循环控制直到系统停止运行。
B：功能实现模块的设计
完成各个功能模块程序的编写。主要由A／D转换子程序、
中断处理子程序、键盘处理子程序、D/A转换子程序和显示子程序等组成。配合主程序的调用，实现数据采集和转换、显示设定值和实时温度值等功能。
C: 运算控制模块的设计
运算控制模块涉及标度变换、PID算法及该算法调用的算法子程序等。对偏差进行PID算法处理，并输出控制脉冲信号，脉冲信号宽度由T0定时器中断决定。
2.2拟解决的关键问题
（1）基于proteus和Keil C实现对各功能模块的设计。
（2）基于系统实现PID算法控制的设计
2.3主要研究技术方案
采用单片机技术进行温度控制，系统以STC89C52RC单片机为处理器，DS18B20温度传感器进行温度采集，采用LCD1602液晶作为显示模块。通过键盘可以设定温度值，DS18B20温度传感器将检测的温度送到STC89C52RC单片机中，单片机把检测到的温度显示在LCD1602液晶显示屏上，再由STC89C52RC单片机根据控制策略给出控制量，超过警戒温度报警，温度偏差较大时驱动主加热电路，较小时驱动辅加热电路，超过设定温度时驱动制冷电路，从而构成温度控制系统。

如图一所示，首先，主程序在上电后对系统初始化，判断初始化是否成功，然后通过主程序调用相关功能模块程序，通过键盘进行温度值的设定并判断设定是否合理，DS18B20温度传感器检测到的温度经数据转化后转到STC89C52RC单片机中，再显示LCD1602液晶显示屏上，判断检测到的温度是否超过警戒温度，若是，系统发蜂鸣报警；若不是，则比较与设定值比较，根据偏差大小驱动相应的加热或制冷电路。


3：设计的特色与创新点
采用PID调节器控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高

4：预期成果及形式 ……（未完，全文共2961字，当前仅显示1883字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：基于单片机的温度控制系统软件设计》）