恒温控制器.doc

引言温度是工业生产和科学实验中的重要参数之一。在化工、冶金、医药、航空等领域里,对温度控制的效果直接影响到许多产品的质量及使用寿命。而在我们日常生产、生活中也经常涉及到控制温度的问题。但是我们经常所用的测温元件大部分都是用热敏电阻来实现的,其过程需要比较多的外部硬件支持,软件调试复杂,制作成本高。而采用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便,简单和灵活等优点,而且可以大幅度提高温度控制技术指标。它可以对温度进行实时监测和控制,当温度高于设定的上限值或低于下限值时就会发出报警信号,因此被广泛应用于工业生产生活的多个方面。所以恒温控制器的设计就有很高的理论研究价值和实际应用价值。功能说明设计一个基于温度传感器的温度控制系统,配合硬件实现温度实时采集和自动调控,显示当前温度等功能,实现单片机的闭环控制系统。该系统能在温度高于或低于设置的温度值时自动开启风扇或加热器使其温度在规定的值内。本设计主要介绍以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法温度范围可控制在5-60度。温度信号由温度传感器采集,并以数字信号的方式传送给单片机。该控制系统的硬件部分需要:A/D转换电路、温度传感电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。通过测试表明,本设计对温度的控制有方便、简单的特点,从而大幅提高了被控温度的技术指标。温度传感器有很多,比如pt100温度传感器、LM35温度传感器,DS18B20温度传感器等。pt100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下:R=Ro(1+αT) 其中α=,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度,因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。1:Vo=×100(1+)=+T/1000。LM35温度传感器是一种使用广泛的温度传感器,它的比例因数为+10mv/℃,由于它采用内部补偿,所以输出可以从0度开始。而且可靠性高,常温下LM35温度传感器不需额外校准处理即可达到±1/4℃的准确率。他还有体积小、灵敏度高、响应时间短、,具有结构简单、功耗小、体积小、抗干扰能力强、使用方便等优点。可以在三根线上同时并联多个温度传感器,每台分机上可以连接多根电缆,每根电缆上可以并联几十个点,构成串行总线工作方式。由于18B20芯片送出的温度信号是数字信号,因此简化了A/D转换的设计,提高了测量效率和精度;并且芯片的ROM中存有其唯一标识码,即不存在相同标识码的DS18B20,适合与微处理芯片构成多点温度测控系统。综上,在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路,优化了电路,缩短了系统的工作时间,降低了系统硬件成本。该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,且此元件线形较好。在0—100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。二、系统设置温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器,还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。::温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89S51单片机上,经过51单片机处理,将把温度在显示电路上显示,本系统显示器为点阵字符LCD。检测范围5摄氏度到60摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值,对所测温度进行监控,当温度高于或低于设定温度时,开始报警并启动相应程序(温度高于设定温度时,风扇开;当温度低于设定温度时,加热器开)。中央微处理器AT89S51:AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4kBytesFlash片内程序存储器,128bytes的