基于单片机的小室恒温控制电路设计(课程设计).doc

课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 学 期： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 大学 课 程 设 计 成 绩 评 定 表 评 定 标 准 评定指标 标准 评定 合格 不合格 单元电路及 整体设计方案 合理性 正确性 创新性 仿真 是否进行仿真 技术指标或性能符合设计要求 有完成结果 设计报告 格式正确 内容充实 语言流畅 标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小 项或三小项合格，视为总成绩合格。 总成绩 日期 年 月 日 第一章. 温度控制电路的方案分析与选择 综述：温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。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。 0.2℃的静态误差,0.45℃的控制精度,以及只有0.83%的超调量,因而本设计具有很高的可靠性和稳定性。 1.2方案论证 设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。 1.21方案一： 温度测量及加热系统控制的总体结构如图1-1所示。系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、与报警装置和系统核心AT89S52单片机作为微处理器。 图1-1 方案一框图 温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量控制固态继电器开通和关断，决定加热电路的工作状态，使室温逐步稳定于用户设定的目标值。在室温到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制，开启加热器。当用户需要比实时温度低的温度时，此电路可以利用风扇降温。系统运行过程中的各种状态参量均可由数码管实时显示。 1.22方案二： 方案比较： 由于方案一涉及的电路相对较多，消耗的功率相对较大，而且单片机采集数据更加方便，便于处理，而且单片机已经成为主流产品。单片机在电路上相对比较简单，而且消耗的功率相对较少，调试也较方便，因此设计采用了方案二。如下文所述： 第二章. 单元模块的设计 2.1温度采集电路的设计 温度采集电路模块如图2-1示。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。其中DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。 图2-1 温度采集电路 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展得二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位 图2-2 图2-2是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。 2.2键盘和显示的设计 键盘采用行列式和外部中断相结合的方法，图2-3中各按键的功能定义如下表1。其中设置键与单片机的INTO脚相连，S0--S9、YES、NOP0口，REST键为硬件复位键，与R、C 数字键 设置用户需要的温度 YES 确认键 用户设定目标温度后进行确认 NO 清除键 用户设定温度错误或误按了YES键后使用 图2-3 键盘接口电路 显示采用3位共阳LED动态显示方式,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位。用P2口作为段控码输出，并用74HC244作驱动。P1.0—P1.2作为位控码输出，用PNP型三极管做驱动。模块电路如下图2-4：SSR-40DA固态继电器。它的使用非常简单，只要在控制端TTL电平，即可实现对继电器的开关，使用时完全可以用 NPN型三极管接成电压跟随器的形式驱动。当单片机的P1.3为高点平时，三极管驱动固态继电器工作接通加热器工作，当单片机的P1.3为低电平时固态继电器关断，加热器不工作。控制电路图如下图2-5：5度时发光二极管自动点亮，系统开始进入加入状态，当温度低于用户设这的目标5度是发光二级管自动熄灭，系统停止加热。当单片机