温度控制实验报告

篇一：温度控制器实验总结报告温度控制器实验总结报告一、功能及性能指标根据设计任务基本要求，本系统应具有以下几种基本功能。可以进行温度设定，并自动调节水温到给定温度值。可以调整pid控制参数，满足不同控制对象与控制品质要求。可以实时显示给定温度与水温实测值。可以打印给定温度及水温实测值。系统主要性能指标如下：温度设定范围40°C~90°C，最小区分度1°C。温度控制静态误差W1°C。(3)双3位led数码管显示，显示温度范围0.0C~99.0C。(4)采用微型打印机打印温度给定值及一定时间间隔的水温实测值。二、 总体设计方案水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因为可以将它归于具有纯滞后的一阶大惯性环节。一般来说，热过程大多具有较大的滞后，它对于任何信号的响应都会推迟一些时间，使输出与输入之间产生相移。对于这样存在大的滞后特性的过度过程控制，一般可以采用以下几种控制方案。1)、输出开关量控制、比例控制(p控制))比例积分控制(ip控制)、比例积分加微分控制(ipd控制)结合本例题设计任务与我们采用比例积分加微分(pid)控制。其特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著地效果。在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，同时积分作用可以消除余差。采用pid的控制方式，可以最大限度地满足系统对诸如控制精度，调节时间和超调量等控制品质的要求。三、 系统组成本系统是一个典型的检测、信号处理、输入运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。因此，应以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用也为实现水温的只能化控制以及提供完善的人机界面及多机通信皆空提供了可能。而这些功能在常规数字逻辑电路中往往难以实现。所以本机采用以单片机为核心的直接数字控制系统(ddc)。1、软、硬件功能划分在绝大多数单片机应用系统中，系统功能的软件、硬件划分往往是由应用系统对控制速度的要求决定的，在没有速度限制的情况下可以考虑以软件换取硬件电路的简化，以求降低硬件成本。(1)速度估算(2)软件、硬件功能划分。为了简化系统硬件、降低硬件成本、提高系统灵活性和可靠性，有关pid运算、输入信号滤波及大部分控制过程都可由软件来完成，硬件的主要功能是温度信号的传感、放大、a/d转换及输出信号的功率放大。另外，人机通道功能由系统软件、硬件配合完成，以降低软件设计的复杂性及缩短系统的研制周期。2.统一功能划分、指标分配和框图构成系统由4个主要的功能模块组成，总体框图如下图所示：(1)单片机基本系统。它是整个控制系统的核心，完成整个系统的信息处理及协调控制功能。向前通道。它是信息采集的通道，主要包括传感器、信号放大、a/d转换等电路。向后通道。它是实现控制信号输出的通道，单片机系统产生的控制信号经功率放大电路放大控制电炉的输入功率，以实现水温控制的目的。(4)人机对话通道。主要由键盘、led显示和打印机组成。四、硬件开发(1)单片机基本系统如图所示(2)人机对话通道主要由行列式键盘、led显示器组成。采用可编程键盘、显示接口芯片8279。8279负责键盘的扫描、消抖处理和显示输出工作，大大减轻了cpu的负担也简化了软件的编程。电路图如下图所示：五、软件设计整个温度控制系统软件包括主程序(包括初始化、显示)、键盘输入中断服务程序，主程序如下：orgOOOOhljmpstartorg0300hstart:acalldelayacalli8279acallsetramloop1:acalladacalldisplayacalldelayacalldelay篇二：单片机温度控制器实验报告南京邮电大学通达学院2010/2011学年第1学期课程设计实验报告课题名称基于cpu的8led温度显示控制器的设计专业通信工程学生班级070018学号07001836姓名指导老师林建中实验日期2010年11月19日题目：基于单片cpu的8led温度显示控制器的设计一,实验目的和要求1，proteus软件的mcs51单片机仿真学习根据提供的参考工程，在proteus平台自己重新设计实验电路所需要的电器原理图，并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能，学习proteus软件的使用，其中包括原理图器件的选取，原理图的电气连接，程序的编写编译以及运行，并能查出其错误等。基本要求：用热敏电阻或温度传感器作温度探头，通过ad转换器变换，把温度数据转换成bed码在led上显示。显示精度±0。5°C能记录和回放温度参数，记录间隔可任意设定（Is到lh，步长Is）回放数据速度可设定画出温度变化曲线。发挥部分：l显示精度提高到±0。lC2显示精度提高到±0。0lC3与实际温度计温度比较，找出温度显示误差曲线，在报告中描出，并分析误差来源4实现温度自动补赏二，实验仪器微型计算机一台三，实验原理温度测量通常可以用两种方式来实现，一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应，热敏电阻的阻值能够随温度变化，当热敏电阻接入电路，测量过它的电流或其两端的电压就会随温度变化发生响应的变化，在将温度变化的电压或电流采集过来，进行a/d转化后，发送到单片机进行处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。这种设计需要用到a/d转换电路，其测温电路比较麻烦。第二种方法是用温度传感器芯片。温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发送给单片机，转换后通过显示电路既可以显示。四，基本芯片及其原理单片机微型计算机简称单片机，是指在一块芯片体上集成了中央处理器cpu、随机存储器ram、程序存储器rom或eprom、定时器/计数器、中断控制器以及串行和并行i/o接口等部件，构成一个完整的微型计算机。目前，新型单片机内还有a/d及d/a转换器、高速输入/输出部件、dma通道、浮点运算等特殊功能部件。由于它的结构和指令功能都是按工业控制设计要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合，因此，确切的称谓是微控制器，单片机只是习惯称呼。（l）单片机的特点1） 有优异的性能价值比。2） 集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各个功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取措施，适合于恶劣环境下工作；也易于产品化。3） 控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有及其丰富的转移指令、i/o口逻辑操作及位处理指令。一般来说，单片机的逻辑控制功能及运行速度高于同意档次的微机。4） 单片机的系统扩展和系统配置都比较典型、规范，而且非常容易构成各种规模的应用系统。（2）单片机并行i/o接口的扩展查询式键盘属于独立式键盘，键盘的各个按键之间彼此是独立的且是最简单的键盘电路。每个键地接入一根数据输入线。如图所示。注意：由于每一个按键均需要一根i/o口线，当键盘按键数量比较多时，需要的i/o口线也较多，因此独立式键盘只适合于按键较少的应用场合。一般情况下，按键数等于占用i/o端口数。查询式键盘的结构图如图所示：图2-5查询式键盘的接口电路查询式键盘可以工作在多种方式下，中断方式、程序查询方式、定时查询发送和中断查询方式。在中断模式下，按键的数量受到外部中断源的限制。在有特殊需要的场合，还可以借用内部的定时器中断。所以在这种模式下，按键的数目小于外部中断源和单片机定时器数量之和。程序查询和定时查询类似，都是通过读i/o状态，当有键被按下时相应的i/o口线变为低电平，而未被按下的键对应的i/o口线保持为高电平，这样通过读i/o口状态可判断是否有键按下和哪一个键被按下。温度传感器及其原理温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化装置。将温度变化转换为热电势变化的称热电偶传感器。将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；金属热电阻式传感器简称为热电阻，半导体热电阻式传感器简称为热敏电阻。温度传感在工业生产、科学研究、民用生活等许多领域得到广泛应用。电阻式传感器广泛被用于-200〜960°C范围内的温度。是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作的,用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值。电阻式传感器分为金属热电阻传感器和半导体热电阻传感器两大类。前者称为热电阻，后者称为热敏电阻。对于热敏电阻，需要了解以下几点：测温原理及特性ntc热敏电阻研制的较早，也较成熟。最常见的是由金属氧化物组成。根据不同的用途,ntc又可以分为两大类。第一类用于测量温度。它的电阻值与温度之间呈负的指数关系。第二类为负的突变型，当其温度上升到某设定值时，其电阻值突然下降，多用于各种电子电路中抑制浪涌电流，起保护作用。典型的ptc热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质以增大电阻温度系数。热敏电阻的应用热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大、灵敏度高等特点，因此它在许多领域被广泛应用。热敏电阻的温度补偿热敏电阻可以在一定的温度范围内对某些元件进行温度补偿。热敏电阻可以用于温度控制：温度传感器的作用是将温度经过热敏电阻rt转换为电压信号。在本课题中温度范围的计算原理：首先把a/d转换中电位器旋钮顺时针旋到底，即模拟信号的输入不衰减，选取两个温度状态tl、12,分别测量出其模拟输出电压vl、v2；根据0809的输入范围在0到5伏,即可计算出温度极限。0伏时对应的温度tl：tl-(vl-0)(12-t1)/(v2-v1)。5伏时对应的温度th:tl-(vl-5)(t2-t1)/(v2-v1)本实验中近似计算th为150摄氏度，tl为-50摄氏度。程序温度的计算原理：首先用温度范围除以0到256(即每个十六进制数的温度增长率)，然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，在和最低温度相加，就可以得到实际的温度值。其公式为：tl+ax(th-tl)/256tl:显示的最低温度th:显示的最高温度ax:模拟电压所转换的数字量led显示器结构与原理led显示器由7条发光二极管组成显示字段，有的还带有一个小数点dp将7段发光二极管阴极连在一起，成为共阴极接法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮。共阳极接法是将led的所有阳极并接后就连到+5v上，当某一字段的阴极为0时，对应的字段就点亮。五，显示设计实验原理图：三张图分别代表，实验连接图，实验时间记录图，温度记录控制图篇三：温度控制器实验报

目录第言...1节...-2-引1.1温度控制器的概述...-2-1.2设计目的，任务及要求.....-2-第2节系统硬件设计.....-22.1芯片的选择...-2-2.2.系统工作原理...-4-2.3系统的硬件构成及功能.....-5-2.3.1温度控制器总体电路图.....-5-2.3.2单元电路功能简介... 错误！未定义书签。第3节方案的设计之系统软件设计...-5-3.1系统主程序设计...5-3.1.1主程序流程图...5-第4节性能测试和结果分析...-6-4.1温度校准... -6-4.2温度报警及风机控制 错误！未定义书签。第5节实训体会 -6-参考文献 -7--1-温度控制器的设计第1节引言随着对电器在节能、环保、舒适等方面的要求不断提高，越来越多的智能控制技术引入到电器中。嵌入式智能家用电器也简称为智能家用电器。在这种家用电器中，人机界面友好方便，由单片机对家用电器的基本功能进行控制，同时还模拟人的智能活动过程。在控制过程中结合各种智能活动进行必要的处理，大大提高了家用电器的品质和性能，产生了更加优秀的控制效果，使人们得到更理想的服务。带时间显示的温度控制器的概述温度控制器由单片机模块，数码管显示模块，按键模块，dsl8b20的温度传感模块，风机控制及温度报警五大模块组成。可实现温度实时检测，超过温度上下限报警并启动风机冷却等功能。其中可以通过各个按钮控制设定各个数值（温度上下限）。本设计目的，任务及要求基本功能要求：完成温度进行测量，测量范围+20~+80度；将温度测量值在六位led数码管显示模块显示；可以通过按键进行温度上下限报警设定；超过温度上下限报警并启动风机冷却；系统掉电时记录当前温度并在下次启动时显示第2节系统硬件设计芯片的选择在确定我们小组的主题任务后，我们小组进行了各个芯片的选择工作。1传感器的选择采用dallas最新单线数字温度传感器dsl8b20。测量温度范围为-55°c~+125°c,在-10~+85°c范围内，精度为土0.5°c。2单片机的选择采用宏晶科技生产的stc89c52rc单片机作为控制器。2.1.3显示器的选择采用led数码管设备显示常用电子元器件方案的确定：经过我们小组4人的讨论，考虑到功能，以及合理性等要求，我们最终决定本次设计使用到的元器件包括：stc89c52芯片、数码管显示器、dbl8b20。其中stc89c52系统的核心，它主要负责控制各个部分的协调工作。在其外围接上复位电路，显示器，上拉电阻，按钮等。工作原理ds18b20简介ds18b20特点单线结构，只需一根信号线和cpu相连。不需要外部元件，直接输出串行数据。可不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3v〜5v。测温精度高，测温范围为：一55°C〜+125°C，在-10°C〜+85°C范围内，精度为土o.5°C。测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0.0625Co数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制：9位精度的转换时间为93.75ms：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms。7•具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值。8.可通过报警搜索命令识别哪片ds18820采集的温度超越上、下限。ds18b20的读写操作介绍(一)rom操作命令：1•读命令(33h):通过该命令主机可以读出ds18820的rom中的8位系列产品代码、48位产品序列号和8位crc校验码。该命令仅限于单个ds18b20在线的情况。选择定位命令(55h)：当多片ds18820在线时，主机发出该命令和一个64位数，ds18820内部rom与主机一致者，才响应命令。该命令也可用于单个ds18820的情况。查询命令(0f0h):该命令可查询总线上ds18b20的数目及其64位序列号。跳过rom序列号检测命令(occh)：该命令允许主机跳过rom序列号检测而直接对寄存器操作，该命令仅限于单个ds18820在线的情况。报警查询命令(0ech):只有报警标志置位后，ds18b20才相应该命令。存储器操作命令：写入命令(4eh)：该命令可写入寄存器的第2、3、4字节，即高低温寄存器和配置寄存器。复位信号发出之前，三个字节必须写完。读出命令(0beh):该命令可读出寄存器中的内容，复位命令可终止读出。开始转换命令(44h)：该命令使ds18b20立即开始温度转换，当温度转换正在进行时，主机这时读总线将收到o；当温度转换结束时，主机这时读总线将收到1。若用信号线给ds18820供电，则主机发出转换命令后，必须提供至少相应于分辨率的温度转换时间的上拉电平。回调命令(088h)：该命令把eerom中的内容写到寄存器th、tl及配置寄存器中。ds18820上电时能自动写入。5•复制命令(48h)：该命令把寄存器th、tl及配置寄存器中的内容写到eerom中。6读电源标志命令(084h)：主机发出该命令后，ds18b20将进行响应，发送电源标志，信号线供电发。，外接电源发1ods18820的复位及读写时序：1•复位：对ds18b20操作之前，首先要将它复位。复位时序为：主机将信