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1、设计题目：单片机温度控制系统 设计要求 1. 利用单片机对温度进行采集与控制。 2. 利用A/D转换芯片AD0809进行信号的转换。 3. 转换后的信号通过单片机的处理对可控硅进行控制。 4. 利用可控硅的通断对加热路进行控制从而达到对温度的控制。 5. 外部数码显示器采用动态显示方法，由单片机通过I/O口提供位码和段码实现四个数码显示器循环显示。6. 根据控制原理设计温度测量及显示系统硬件电路图。7. 根据控制要求合理编写控制软件程序。 摘 要在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加
2、热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。 单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工业控制中。 本论文侧重介绍“单片机温度控制系统”的软件设计及相关内容。论文的主要内容包括：采样、滤波、键盘、LED显示和报警系统，加热控制系统，单片机MCS-51的开发以及系统应用软件开
3、发等。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度控制系统综合运用了微机原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识，是对所学知识的一次综合测试。关 键 词：MCS-51 8051 温度控制 可控硅ABSTRACWith scientific constant progress, in industrial production, electric current, voltage, temperature, pressure are mainly commonly used. especially in the heat treatment industry,
4、 the accurate test and controlling of temperature is very important. In a lot of fields, for example: In metallurgical industry, chemical production, power engineering, machine manufactures, food processing, family and industry heat etc. people need to heating furnace, heat-treatment furnace and all
5、 kinds of response stove and boiler temperature measure and control, through software design, to reach the intelligent control finally and realize the interactive function. This thesis introduces the design and debugging of “the temperature control system by microcomputer”. As a typical experimental
6、 system, it uses much control knowledge and comprehensively tests students ability in control system.The content of this thesis mainly includes: introduces, filtering ware, keyboard, man-computer dialogue supported by LED indication, heat control method, the development of micro-computer MCS-51 and
7、systemic applied software.Key words：MCS-51, 8051, temperature control, silicon controlled目 录摘要 一 绪论 1（一） 概述 1（二）课题分析 1（三） 设计思路 2二MCS-51单片机的基本知识 5（一） MCS-51单片机的结构 5（二） 8051存储器配置 5（三）定时器及其应用 12三采样与滤波 16（一）采样 161. ADC0809的主要功能 162. 逐次逼近式转换原理 17（二）数字滤波 17（三）可控硅 181. 可控硅的结构 182. 可控硅的基本特性 18四系统程序设计 20（一）
8、电路设计 20（二）键盘扫描及显示程序 20（三）T0中断服务程序 30（四） 子程序 321. 采样子程序SAMP 322. 数字滤波子程序FILTER 33结 论 35参考文献 36一、绪 论（一）概述 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高
9、被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。 （二） 课题分析 单片机温度控制系统，是利用单片机作为系统的主控制器，测量电路中的温度反馈信号经A/D变换后，送入单片机中进行处理，经过一定的算法后，单片机的输出用来控制可控硅的通断，控制加热炉的输出功率，从而实现对温度的控制。 本单片机温度控制系统的具体指标要求是，对加热器加热温度调整范围为6001000，温度控制精度小于3，系统的超调量须小于15%。软件设计须能进行人机对话，考虑到本系统控制对象为电炉，是一个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要
10、求。 单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信号的处理和控制。本设计运用MCS-51系列单片集中的8051单片机为主控制器，对加热炉的温度进行智能化控制，最终通过软件设计来实现人机对话功能，实现对加热炉的温度控制。 本论文主要介绍单片机温度控制系统，内容主要包括：采样、滤波、键盘显示、加热控制系统，单片机MCS-51的开发及系统应用软件的开发等。全文共分四章。第一章绪论介绍课题背景、目的、意义及设计的总体思路。第二章介绍主控电路核心部分MCS-51单片机8051的基本结构和配置。第三章介绍A/D采样技术和数字滤波技术。第四章
11、主要是系统软件编程。（三） 设计思路 根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。硬件电路。分析硬件电路主要包括：加热及控制电路部分，数据采集和模/数（A/D）转换处理部分，键盘和显示器部分，单片机与各部分的接口处理部分。这些可用一个方框图来表示，显然，这是一个典型的单反馈控制系统。单片机温度控制系统框图整个系统也可划分为控制电路部分、加热电路部分和测量电路三部分。控制电路是由单片机来处理给定信号和反馈信号，发出相应的指令来控制可控硅，是系统的核心。8051对温度的控制是通过可控硅调功能电路实现的。在给定的周期T内，8051只要改变
12、可控硅管的接通时间便可改变加热丝的功率，从而达到调节温度的目的。而可控硅的接通时间可以通过可控硅极上触发脉冲控制。该触发脉冲受过零同步脉冲同步后经光耦合管和驱动管输出送到可控硅的控制极上。过零同步脉冲是一种50HZ交流电压过零时刻的脉冲，可使可控硅在交流电压正弦波过零时触发导通。该脉冲一方面作为可控硅的触发同步脉冲加到控制电路中，另一方面还作为计数脉冲加到8051的T0和T1端。 加热电路用来实现对系统的升温加热达到预定的温度。当温度没有达到要求，控制电路利用双向可控硅的通断特性来决定加热电路的通电与断电。 测量电路功能为将测量到的信号经过处理变成数字信号送入单片机中进行处理。主要由温度检测和变送器组成。温度检测元件和变送器的类型选择和被控温度及精度等级有关。镍络/镍铝热电偶（2001000）适用于01000的温度测量范围，相应输出电压为0mV41.3
