电热箱单片机的温控系统设计.doc

学士学位毕业设计（论文） 电热箱单片机的温控系统设计 学生姓名： 指导教师： 所在学院： 专 业：电气工程及其自动化 中国·大庆 摘要 本系统是以AT89C51单片机为核心,采用A/D转换器(ADC0804)将模拟信号转换为数字信号,采用AD590电流型温度传感器采集温度,实现温度实时显示和控制。系统具有廉价,性价比高,工作稳定和抗干扰能力强的特点。 关键词： 电热箱 单片机 温控系统 目录 摘要 I ABSTRACT II 前言 IV 1绪论 1 1.1课题背景 1 1.2选题意义 1 2系统的总体设计 2 2.1系统功能及其工作原理 2 2.2系统基本组成方框图 2 3系统硬件电路设计 3 3.1AT89C51单片机 3 3.2AD590温度采集电路设计 4 3.3ADC0804模数转换电路 6 3.4显示电路设计 8 3.5时钟电路 9 3.6复位及键盘温度设定电路 10 3.7控制加热电路 11 3.8辅助直流稳压电源设计 11 3.9本章小结 14 4系统软件设计 15 4.1系统主流程图 15 4.2十进制数据转换调整子程序 17 4.3显示子程序 18 4.4键盘处理子程序 20 4.5本章小结 23 结论 24 参考文献 25 致谢 26 附录 27 前言 温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。另外在各高等院校的实验室中，无不将温度作为被控参数，构成微机测控系统，供学生作综合实验或课程设计。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。 温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。 在温度的测量技术中，接触式测温发展较早，这种测量方法的优点是:简单、可靠、低廉，测量精度较高，一般能够测得真实温度;但由于检测元件热惯性的影响，响应时间较长，对热容量小的物体难以实现精确的测量，并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温，不能用于极高温测量，难于测量运动物体的温度。非接触式测温是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法，其优点是不破坏被测温场，可以测量热容量小的物体，适于测量运动温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快。但也存在测量误差较大，结构复杂，价格昂贵等缺点。因此，在实际的测量中，要根据具体的测量对象选择合适的测量方法，在满足测量精度要求的前提下尽量减少人力和物力的投入。 温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类:动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度(即稳态误差)不能超过某一给定值。本课题所研制的电热器单片机温控系统就是要实现恒值温度控制的要求，故以下仅对恒值温度控制进行讨论。 本设计所研究的主要内容以AT89C51为核心组建测控系统，它必须快速准确采取各种待测参数转化为数字量。由于要求的精度很高，采集系统应尽可能的排除谐波干扰，充分利用高精度A/D器件的性能，提高所测物理量的精度。 该单片机控制系统功能：温度探头（AD590）感应出电热箱中的温度，放大器将温度信号传输给A/ D转换器，A/D转换器把温度信号转换成数字信号，这个数字信号输入单片机与人为设定的温度值进行比较后发出控制信号，经光电隔离器去驱动双向可控硅以调节加在电热丝上的电压，从而控制电热箱的温度。 1绪论 1.1课题背景 对电热箱的温度控制以往主要采用常规仪器仪表加接触器的断续控制方法,装置多、体积大、温度控制精度低。采用单片机实现温度控制则可以大大提高温度控制系统的性能价格比，且易于推广应用等显著优点。 1.2选题意义 温度在工业控制中是个很重要的参数,特别在冶金、机械、食品、化工等工业中,对工件的处理温度都要求严格控制,对于温度的精确度和稳定性均有较高的要求。 在此项课题中有以下技术指标要求: ①.温度最高可加热到100℃，并在此温度下保持恒定，控制其最大温差不超过1℃。 ②.根据用户要求，使系统对该电热箱控制的恒定温度在0℃～100℃范围内，做到能够进行自动识别和连续可调的功能。并能使各恒温点的控制精度保持在±1℃。 ③.对电热箱的温度进行实时监测和实时显示。 ④.装置整机体积小、灵敏度高、性能可靠。 这种单片机控制方案可大大地提高工