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1、 编编号号： ： 本本科科毕毕业业论论文文（设设计计）题题 目：目： 振荡天平腔体恒温控制设计振荡天平腔体恒温控制设计 学学 生：生： # 学号：学号： # 学学 院：院：物理与电子科学学院物理与电子科学学院专业：专业： 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 入学时间：入学时间： 20092009 年年 9 9 月月 1 1 日日指导教师：指导教师： # 职称：职称： 副教授副教授 完成日期：完成日期： 20132013 年年 4 4 月月 2525 日日诚诚 信信 承承 诺诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文振荡天平腔体恒温控制设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均
2、作了注释，若有不实，后果由本人承担。承承诺诺人（人（签签名）：名）： 年年 月月 日日振荡天平腔体恒温控制设计振荡天平腔体恒温控制设计摘摘 要：要：本文介绍了一种基于 89C51 单片机的振荡天平腔体恒温温度控制器的设计方案，该装置通过对振荡天平的腔体的温度测量调节加热装置，实现腔体恒温目的。具体实现通过继电器来控制加热带的工作；测温探头采用高精度 PT100 温度传感器，构建测温电桥获取腔体温度的变化，运用程序来进行相关的温度控制处理；最后用单片机的 P0 口用液晶来显示温度。整个系统软件采用 C 语言编写，用 keil 编程，用 protues 进行软硬件仿真，并给出仿真结果，仿真结束后就
3、进行实物制作。经调试温度控制系统能达到 501。 关键词关键词： ：温度控制 腔体 温度转换 液晶显示Oscillation balance cavity temperature control designAbstract: This article describes an 89C51 microcontroller based on oscillation balance cavity thermostat temperature controller design of the device to adjust the heating device measured the tempe
4、rature of the cavity oscillation balance to achieve the purpose of temperature of the cavity. Specific relay to control plus tropical; temperature probe using high-precision PT100 temperature sensor, build a the temperature bridge for changes in the temperature of the cavity, the use of procedures t
5、o be related to the temperature control processing; the last microcontroller P0 port with LCD display temperature. The entire system software using C language, keil programming by protues hardware and software simulation and simulation results are given after the end of the simulation, the physical
6、production. By debugging temperature control system can achieve 50 1 C.KeywordsKeywords: Temperature control chamber temperature conversion LCD目目 录录1 引言.- 1 - 1.1 研究背景与意义 .- 1 - 1.2 研究现状 .- 1 - 1.3 研究内容 .- 2 - 2 系统设计方案.- 2 - 2.1 总体方案 .- 2 - 2.2 模块系统 .- 3 - 2.2.1 主控电路.- 3 - 2.2.2 采集模块电路.- 3 - 2.3 系统硬
7、件构成 .- 4 - 3 系统硬件电路设计.- 5 - 4 软件设计.- 6 - 4.1 整体系统的设计 .- 6 - 4.2 控制系统的设计 .- 7 - 4.3 显示系统的的设计 .- 7 - 4.3.1 液晶显示界面图.- 8 - 5 系统硬件调试.- 8 - 5.1 系统硬件调试 .- 8 - 6 总结与展望.- 10 - 参考文献： .- 11 - 附录 A .- 12 - 源程序 .- 12 - 附录 B .- 26 - 致谢.- 26 -振荡天平腔体恒温控制设计1 1 引言引言 1.1 研究背景与意义振荡天平是通过振荡法测量微小质量改变的设备，现广泛应用到 PM10 和PM2.5
8、 的监测中1-3。也可以应用到结合微反研究过程的研究4。振荡天平(TEOM)主要是利用空气通过 PM2.5 滤膜以后，大于 100nm 的颗粒沉积到滤膜上，滤膜的质量发生改变。由于振荡锥的质量改变以后其共振频率也随之发生改变，我们就可以利用测量频率的变化来反推质量的改变1。为了精确反映单位体积内的颗粒物的含量，就需要单位时间内通过滤膜的空气不仅要流量恒定而且要恒温，保持 TEOM 工作腔体的工作温度恒定是确保 PM2.5 等测量的先决条件。 1.2 研究现状利用自动控制技术控制仪器的温度应用和产品有很多种形式，这些应用也达到了相当高的精度。工业控制领域，代宁光等利用 PID 算法对滚筒设备物料
9、进行控制，精度达到了25，姚庆文通过模糊控制的方法对锅炉温度进行调控达到了较好的效果6 ,此外在工业领域中还广泛的应用到渗碳炉、恒温水(油)浴箱、塑料制件和马弗炉的温度控制中8-11。温度控制用于家禽孵化也能提高家禽的孵化率，减少人工干预的程度12。在精密科学仪器中，温度控制显得更为重要，贾方秀等激光测距仪的脉冲电流供电温度控制系统中的温控设计和吕飞等设计的基于 ADN8831 的温度控制系统能达到0.01的控制精度13,14。另外温度也可以广泛的应用医药等领域15-17,并为这些仪器和产品的稳定工作作出最基本得保障。研究温度控制问题,为准确控制温度,使振荡天平腔体保持恒温,针对传统法人工方式
10、难以保证恒温,提出设计一种利用单片机的温度控制系统。以 89C51 单片机为核心,结合 Pt100 对腔体进行在线控制,并采用软件控制算法对温度进行智能控制。结果表明,系统温度控制精度达到了预期的设计目标,温度 501,具有较高的控制精度。 1.3 研究内容本文研究课题为振荡天平中 50恒温腔体的控制原理，通过 Pt100 采集模拟数据经 ADC 转换为数字数据后输入单片机中，编写程序使单片机控制继电器的通断，由于继电器和加热带连接，因此单片机最终控制的是加热带的温度，本文研究加热带的温度上升到 50左右时的温度控制，通过不断的检测数据和不断的控制使加热带的温度最后精确到 501。2 2 系统
11、设计方案系统设计方案 2.1 总体方案振荡天平腔体恒温控制设计图图 1：系统原理图：系统原理图温度采集装置把采集到的数据输入到数据处理装置，经过电桥和运放被处理的数据被输入到单片机中显示在显示屏上，同时单片机通过执行内部程序来控制加热装置。2.2 模块系统 2.2.1 主控电路图图 2：主控电路：主控电路单片机接收来自转换器的的采集数据，然后把数据显示在液晶显示屏幕上，当温度远低于摄氏度则单片机控制继电器继续给加热带加热，如果显示温度在50以上时继电器自动断开，数据采集、数据处理和单片机控制不停循环使得温度控制器的温度精确在 502，实现了最初的温度设定的要求。图中的复位电路是在检测时方便对电路的刷新；晶振提供单片机工作时所需的工作频率；排阻接
