基于单片机的温度控制实习报告

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基于单片机的温度控制实习报告及程序电路图。

生产实习（专业实习）报告

实习时间：2011年6月20日至7月8日

学院：电气与信息工程学院专业名称：自动化学号：202306070123姓名：杨兴旺指导老师：黄建兵郝鹏飞实习地点：2A-413

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陕西科技大学生产实习(专业实习)报告

生产实习报告

生产实习是教学与生产实际相结合的重要实践性教学环节。在生产实习过程中，学校也以培养学生观测问题、解决问题和向生产实际学习的能力和方法为目标。培养我们的团结合作精神，稳固树立我们的群体意识，即个人聪慧只有在融入集体之中才能最大限度地发挥作用。

一、实习目的

通过这次生产实习，使我在生产实际中学习到了单片机在温度控制的过程所涉及的知识和用单片机控制温度的方法，更重要可以学到在学校无法学到的实践知识。在生产实习中体会到了严格地遵守纪律、统一组织及协调一致是现代化大生产的需要，从而进一步提高了我们的组织观念。

我在实习中参观并了解了我们学校的供配电系统，特别了解了变电所和配电室的组成及运行过程，才发现在书本上说高压电的安全防患是多么的重要，当时并不觉得什么，参观供配电系统后才发现在这些场合下安全防患是十分重要的，这时的遵守纪律才是第一位。供配电系统的正常运行保证了生活区、教学区、以及教职工小区的正常生活和学习。

通过生产实习，对我们稳定和加深所学理论知识、培养我们的独立工作能力和遵纪守律起了重要作用。

二、实习单位及岗位

本次实习主要有两个方面：

(一)进行基于单片机的温度控制系统的设计和实物制作。地点：陕西科技大学试验室2A-413。(二)参观供配电系统和供水系统。地点：陕西科技大学。

三、实习安排

此次实习时间从2023年6月20日到2023年7月8日，共三周时间。其中前两周在试验室（2A-413）做基于单片机的温度控制系统。最终一周参观学校供配电系统和到企业实习参观。

四、实习内容及过程

实习内容一：研制一套单片机温度控制系统，此次实习要求做出实物。

主要包括以下内容：

1.硬件原理图2.印制板PCB图3.硬件测试程序4.元件焊接调试

由于PCB板老师事先已做好，所以我们从焊接元件这一步开始做起：

(一)应细心了解基于单片机的温度控制系统所涉及的各个元器件的功能，搞懂各个元件的作用，然

后根据原理图焊接各个元器件。

1.温度采集18B20：DS18B20是使用一根数据线进行通信，首先要先向它发送一系列脉

冲信号。一般的步骤大致为：初始化--跳过ROM操作--启动温度转换--（延时）--初始化--跳过ROM操作--读温度寄放器命令然后就可以读出温度的数据了。先读出的是

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低8位，然后是高位。由于是单线通信，所以对时序的要求相对较高，所以要根据时序图和自己的晶振频率好好计算一下。最终还要注意的是，它的数据线平日是要拉到高电平。

2.液晶显示LCD1602：1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个

不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，譬如大写的英文字母“A〞的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A〞。由于1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如'A’，‘0‘。

3.MOC3022光电隔离：MOC3022是一款光隔离三端双向可控硅驱动器芯片。包含一个砷化

镓红外发光二极管和一个光敏硅双向开关，该开关具备跟三端双向可控硅一样的功能。其设计用于为电子控制装置和电源双向控制装置提供接口，以便对115VAC操作电压下的电阻和电感负载进行有效控制。

4.BTA06可控硅：可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的

大功率半导体器件,亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。

(二)细心的阅读并理解硬件原理图，由于单片机的编程离不开硬件，没有搞懂硬件编程是很难实现

的，所以第一步搞懂原理图很重要。硬件原理图主要由六部分组成：

1.电脑和单片机数据传输口：

图4-3-1数据串口电路

2.3.4.

由MAX232专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。液晶显示：由LCD1602来显示设定温度值、实时温度值、偏差、功率以及温度最大值。单片机最小系统：复位电路、晶振、STC89C52。

按键模块：由6个按键组成独立按键模块，6个键分别是：设定值个位十位加减四个键、设定键（功率显示键）、确定键（最大值显示键）。通过按键可以设定温度的设定值，还可以通过按键切换功率和最大值的显示。电源模块：

5.

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图4-3-2电源稳压电路

通过开关电源将220V电压变为9V电压，然后经过7805三端稳压器将9V电压稳定到5V供单片机及其他数字芯片正常运行。其中还有电源指示灯当电源正常时，指示灯亮。

6.测温模块和加热模块：

图4-3-3加热控制电路

通过18B20来实现温度采集的过程，然后通过PID算法来控制MOC3022的导通从而控制BTA06，最终控制电阻炉的功率。

(三)当焊接好并把原理图明白后，开始程序设计。程序设计和硬件部分一样共六个部分：

1.温度采集部分：根据18B20的数据手册参照其时序图来编写温度采集及处理过程的程

序。

2.液晶显示部分：LCD1602要根据数据手册，首先编写其写数据和写命令的过程，然后

编写其初始化程序。其次由于两行显示，每行最多显示16个字符，所以编写一个定位程序。

a.最大值显示部分程序：

voidPvmax_display(){

i=readtemp();if(i=j)j=i;

IntToStr(j,buffer,3);setPosition(2,10);prints(M:);

printc(buffer[0]);

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printc(buffer[1]);printc('.');

printc(buffer[2]);printc(0xDF);printc('C');

}

b.功率显示部分

voidB_display(){

setPosition(2,10);b0=(b/10)%10+'0';b1=b%10+'0';prints(B:);printc(b0);printc(b1);setPosition(2,14);prints();}

c.设定值实测值偏差显示部分

voidLCD_display(void){inti;setPosition(1,0);prints(SV:);printc(Sv2+'0');printc(Sv1+'0');printc(0xDF);printc('C');setPosition(2,0);i=readtemp();adjust(i);IntToStr(i,buffer,3);prints(PV:);printc(buffer[0]);printc(buffer[1]);printc('.');printc(buffer[2]);printc(0xDF);printc('C');if(iSetPoint)Er=i-SetPoint;elseEr=SetPoint-i;Er0=Er/100+'0';

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}

Er1=(Er/10)%10+'0';Er2=Er%10+'0';setPosition(1,9);prints(Er:);printc(Er0);printc(Er1);printc('.');

printc(Er2);

3.按键部分：由于是独立按键只需通过对P1口的检测来确定按键是否按下，按键功能有

首先选择设定键（S12）然后才可以设定温度设定值通过S7、S9（个位加减）和S10、S11（十位加减）来设定，之后按下确定键（S13）后，温度控制系统才开始工作。按键部分程序：

a.温度设定值按键部分程序

voidscan_key(){

P1=0XFF;

if(P1==0XFE)//s7{

delayl(7);

if(P1==0XFE){

Sv1++;if(Sv19){Sv2++;Sv1=0;}}

}else

if(P1==0xDF)//s13{

delayl(7);

if(P1==0XDF){Sv1--;if(Sv10){if(Sv20){Sv2--;Sv1=9;}

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Elseif(Sv2==0){Sv2=0;Sv1=0;}}}}

elseif(P1==0XFD)//s9{

delayl(7);

if(P1==0XFD)Sv2++;}elseif(P1==0xFB)//s10{

delayl(7);if(P1==0XFB){

Sv2--;if(Sv20)Sv2=0;}}SetPoint=Sv2*100+Sv1*10;}

b.设定键和确定键部分程序

voidscan_key1(){

P1=0XFF;

if(P1==0xF7)//S12{

delayl(7);

if(P1==0XF7)Sv3=1;}

Elseif(P1==0xEF)//S11{

delayl(7);

if(P1==0XEF)Sv3=0;

}}

4.控制算法部分：算法部分采用积分分开和变速的方法。

a)积分分开有助于温度的控制，避免其几分饱和难以退饱和，具体当温度偏差小

于10℃时首先引入比例控制，当温度偏差小于3℃时引入积分控制。

b)变速是为了更好的抗扰动，具体是当偏差在10℃到3℃时使功率从100％缓慢

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降到30％左右。当引入积分使功率从100％快速的降低，当偏差第一次为0℃时功率为0。当其次次为0℃时功率保持在30％左右，从而达到一个平衡状态。

PID算法部分程序：

intPIDCalc(intNextPoint){

Error=SetPoint-NextPoint;偏差if(Error=100)b=20;

elseif(Error=85)b=Error/7+5;

elseif(Error=55)b=Error/8+5;

elseif(Error=30)b=Error/7+2;

elseif((NextPoint-SetPoint)=5){SumError+=Error;积分dError=Error-LastError;当前微分LastError=Error;a=Proportion*Error+Integral*SumError+Derivative*dError;if(a20)b=20;elseb=a;}if((NextPoint-SetPoint)5)b=0;returnb;}

(四)程序写好后开始调试。调试主要改变PID控制算法中的各个增益值，之后通过串口线将程序载

入到单片机中，然后开始上电加热，计算每次的超调量和调理时间以及对扰动的抗争能力。不断地修改参数和试验来确定最正确的参数值。

主程序部分：

voidmain(){

LCD_init();while(1){

setPosition(1,2);prints(successfully!);delayl(2000);

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while(1){

scan_key1();

if(Sv3==1)设定键

{

while(1)

{LCD_init();setPosition(1,3);prints(setpoint!);delayl(2000);write_com(0x01);

while(1){

scan_key();LCD_display();scan_key1();

if(Sv3==0)确定键{

while(1){

dd++;if(dd20)

dd=1;

if(dd=cc)else

kaitong=1;kaitong=0;

scan_key1();

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}

if(Sv3==1)最大值显示按键{

Pvmax_display();scan_key();LCD_display();}

if(Sv3==0)B_display();功率显示按键

}

}

}

}

}}

}

实习内容二：参观学校供配电系统和供水系统以及企业实习

首先参观了学校的总配电所：采用双配电模式从而保证正常供电的可靠性。由未央变电所来的高压电经过总的配电所分别给学校的生活区、公寓楼、教学区、逸夫楼、试验楼进行配电，采用树干式配电方式，这样可以便利维修和管理，当任意支路出现故障而不影响其他支路的正常供电。之后在生活区、公寓楼、教学区、逸夫楼、试验楼分别设有配电室以便利管理和维修各个区域内的不同地方的供电。如：