........ 16 5.1 串口通信模块 ............................................. 18 5.2 系统抗干扰模块 ........................................... 19 5.3 报警模块简介 ............................................. 20 6.1 PCB版的设计................................................21 6.2 PROTEUS仿真调试............................................22 英文 ......................................................... 29 译文 ......................................................... 35 1 实际生活和生产中许多方面都涉及到监控技术在本设计中是以温度监控为研究对象。
结合单片机技术及接口技术并采用部分边沿科技设计的一个温度监控系统。
主要利用传感器采集温度信号经过CPU处理后将其显示在数码管上,且可以通过键盘设定温度的上下限当所测温度不在所设定的范围内时发出报警并给出一定的控制信号。
温度是工业对象中主要的被控参数之一,在冶金、机械、食品、化工等各类企业中国广泛使用的各种加热炉、热处理器、反应炉等,对产品的加工、处理,对温度都要求严格控制,因为温度的控制直接影响到产品的质量、产量。
随着社会科技的不断发展,人们对温度控制系统的要求也在不断提高,与之相对应的系统规模和复杂程度也在扩大和提高。
采用单片机来对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活等特点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而大大提高产品的质量和数量。
单片机在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器、输入输出部件和时钟电路等。
单片机具有如下特点和趋势:单片机的低功耗COMS化、单片机的微型化、单片机的抗干扰性和稳定性好,因而由它构成的应用系统具有体积小、集成度高、功能强、成本低、使用灵活、性能好、易于产品化、系统的分布性高等特点。
所以单片机具有强大的控制功能,在工业控制、家用电器、军事装置等方面得到广泛的应用。
因此,单片机对温度控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
论文分析了单片机温度控制系统的工作原理,完成了以AT89C51单片机为核心,外装置数字温度传感器、串口与显示电路、光报警电路,实现了数据采集、处理、显示、系统的故障自诊断等功能。
2 在实际生活和生产中,有很多场合需要对温度进行监测和控制。
如水温检测和控制、空气温度检测和控制等。
我们利用单片机,完成一个完整的温度测控系统,包括:温度采集、温度控制策略、工作点温度限设定、实时监测温度的变化情况并显示、存储相关数据、报警输出等。
该温度监控系统的工作原理为:所测量的温度信号直接通过数字温度传感器检测到温度后,送到单片机中,单片机把检测的温度同串口设定的温度进行比较,并显示在显示器上,再由单片机根据控制策略给出控制量,然后将控制量送驱动电路、去驱动电源装置,从而构成温度控制系统。
硬件部分内容分为:单片机应用系统架构的设计、信号输入模块的设计(包括温度传感器选择及应用)、串口电路的设计、监控显示电路的设计、报警电路的设计、控制算法的选择、控制量的输出模块设计(包括信号的隔离、放大及输出)。
系统结构框图如下图所示。
图1-1 系统结构方框图 单 片 机 温度传感器 串口电路 温度显示 控制输出模块 报警电路 抗干扰模块 3 在本次设计中我们选用单片机AT89C51作为主机芯片,抗干扰监控电路采用的MAX1232芯片报警电路主要采用的是发光二极管 显示器采用的是74LS47驱动的3位数码管显示数字温度传感器采用的是DS18B20。
在本论文中主要阐述了温度采集模块,显示模块,控制隔离模块的设计。
温度控制采用PID单回路控制经行调节,比例积分微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成正比例,它对克服对象的容量滞后有显著的效果。
在比例基础上加上微分作用,使稳定性提高,再加上积分作用,可以消除余差。
因此,PID控制适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。
对系统而言,单回路控制是一种有效的控制方法,它的结构框图如下: 图1-2 单回路控制