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2、_ project3_ 班 级： 电子1201 学 号： 1402120119 1402120120 姓 名： 李栋 疵汕密荡埠如虞应姑绊籽弹帮歪诧撼而毯涵酶掠耽瞬鞘糕钦衷轮瓜哭铀刀扒屈折溪予臼揩蔑航履衡官矛遍皖劲亏赘芹秘酝食浮冬霸镭卒志二庙洽睛览蔽创管畜玛饱捞主纬黎陛蔗促滇磅蹿向轴办奸溪徊滑牵疫汞奢记派摧默抑嗜河墓喳愚著借魁蔼蚜牲桩圃吨宿哼逛朋谣馁图糊拭碴爆汕灰蔗联做戳悍拷誊寡代嵌嚷烃貌媚抛榜裤巷灵舱闷埃敲噬埔纵笑灾浊汝骆嗅赣浴雅陈樱痛结阔钮小抢本隙摇都崇评啸赁前凛须笺辜靶喝灶大内岗浓肛政伞颐黍逻气哦专滓宗边宴根棚笼陕链芽捕赁雅指翰交拳赛凑苹掉哮扬撂背每苦伴悼休速盲雀咕巨呼芍凡料小中甫恕御叼
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4、课程设计报告（ 2014 2015 学年 第 二 学期）课程名称：_ project3_ 班 级： 电子1201 学 号： 1402120119 1402120120 姓 名： 李栋 李凌锋 指导教师： 胡方强 武晓光 袁建华 包亚萍 毛钱萍2015 年 7 月目录第一部分 总体设计与选型分析41.1总体设计41.1.1受控模块41.1.2测温模块51.1.3单片机系统51.1.4显示模块51.1.5控制模块51.1.6 wifi模块51.1.7上位机51.2选型分析51.2.1受控模块方案51.2.2测温模块方案51.2.3控制模块方案61.2.4显示模块方案6第二部分 电路硬件设计72.1
5、受控模块72.2测温模块72.3单片机系统82.4显示模块92.5控制模块102.6 wifi模块112.7 上位机13第三部分 系统软件设计133.1主程序设计143.2子程序设计153.2.1 LCD1602子程序153.2.2 DS18B20子程序163.2.3 串口中断程序173.2.4 定时器中断程序173.2.5 PID子程序18第四部分 PID调试194.1 PID调节器控制原理194.2 位置式PID算法20 4.3 PID参数整定20 4.3.1 整定比例带20 4.3.2 整定积分时间20 4.3.3 优化参数21 4.3.4 关于微分21 4.3.5 死区设置21第五部分
6、 系统性能优化215.1反应速度优化215.2稳定性优化225.3 优化前后系统性能对比23第六部分 问题总结246.1 硬件问题246.1.1 MOS管开关无法正常工作246.1.2 电脑无法连接WIFI模块246.1.3 下位机返回数据乱码246.1.4 液晶无法显示246.2 软件问题246.2.1 上位机与下位机无法正常通信246.2.2 PID程序无法调用256.2.3 DS18B20测温不稳定25第七部分 总结25参考文献25附录A 仿真图26附录B 受控模块实物图27附录C 程序28基于单片机的WIFI无线温度测控系统摘要：温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应
7、、发酵、蒸馏、浓度、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。本文介绍的是一个以单片机为核心的无线温度控制系统，主要通过WIFI模块完成远程温度控制功能。在一定的区间内，在自动控制系统的控制下，温度始终在人们要求的范围之内。它利用单片机STC89C52、温度传感器DS18B20及LCD等器件实现。基本工作原理是单片机利用DS18B20对温度进行采集，通过串口传递给WIFI模块，再利用无线信号将数据传递给上位机（笔记本电脑或手机）进行温度显示。同时，上位机可以利用无线信号和通信串口发送目标温度给单片机，单片机利用内置的PID算法进行控温。关键
8、词：单片机；WIFI发送接收；PID；温度控制；LCD显示第一部分 总体设计与选型分析系统的总体设计方案应在满足系统整体性能指标的前提下，充分考虑系统使用的环境，所选的结构要尽量简单实用、易于实现，器件的选用要着眼与合适的参数、稳定的性能、较低的功耗、低廉的成本以及较好的互换性能。1.1总体设计以下为本设计的总体框图显示模块wifi模块单片机系统测温模块受控模块上位机控制模块1.1.1受控模块受控对象为水泥电阻和12v供电的风扇，水泥电阻使用12v电源进行加热，风扇用来对水泥电阻进行降温，使其达到目标温度，从而实现温度控制。1.1.2测温模块测温电路核心器件是温度传感器DS18B20。DS18
9、B20测得水泥电阻的温度传输给单片机进行相应的处理。1.1.3单片机系统本设计的单片机使用51单片机。单片机系统连接受控模块、显示模块、控制模块、wifi模块四个部分。1.1.4显示模块显示模块使用LCD1602进行显示，由单片机驱动，显示测温对象的当前温度以及目标温度。1.1.5控制模块控制部分使用MOS管作为开关器件来控制对受控对象的加热以及降温从而达到温度控制的效果。单片机根据内置的PID程序输出不同占空比的PWM波，控制MOS管的通断，从而达到控温的目的。1.1.6 wifi模块wifi模块为有人的USR-WIFI232-T。wifi模块通过串口与单片机系统之间进行双向的数据传输，具体
10、数据由与wifi模块连接的上位机决定。1.1.7上位机上位机软件使用wifi模块配套的软件，而不去重新编写以加快进度。上位机通过wifi模块向下位机发送两种指令。一种是查询指令，要求下位机返回受控对象当前的温度；另一种是控制指令，修改测温对象的目标温度。1.2选型分析1.2.1受控模块方案方案一：将水泥电阻和风扇均直接置于外界环境中。该方案利于风扇对水泥电阻的降温，但外界环境的空气流动以及温度变化将会对水泥电阻的加热产生较大影响。方案二：将水泥电阻和风扇均至于密闭的容器内。该方案可以减小外界环境变化对水泥电阻加热的影响，但由于空气难以流动使得风扇的降温效果较差。方案三：将水泥电阻置于容器内，将
11、风扇固定在容器外，并在容器上风扇扇叶位置钻孔。钻孔的容器仍有较好的隔热效果，且风扇工作时容器内外的空气能较好的进行热交换。综合考虑，本设计采用方案三。1.2.2测温模块方案方案一：使用数字型DS18B20温度传感器。DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。它是单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；测温范围 55125，在10-50C范围内精度高达0.1C；支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上；且在使用中不需要任何外围元件。方案二：使用pt100通过电桥将温度变化转换为电压变化
12、供单片机识别。铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200650)范围的温度测量中。PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50600范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正。方案二用的是温敏电阻传感器，它是将温度变化转化为电阻变化，再通过外围电路转换为电压信号，虽然测量范围较大，但操作复杂，且对外界的环境要求很高，不宜实现。方案一利用的是DS18B20传感器，可以用单片机驱动，简单易于实施，所
13、以基于以上的分析和题目的要求，我们选择方案一。1.2.3控制模块方案方案一：使用MOS管作为开关控制。MOS管为压控流型器件，通过单片机IO口电平的不同可以控制电源通断，反应迅速，但由于单片机IO口的电压限制难以直接驱动MOS管，因此需要在单片机IO口外接一个三极管以增加驱动电压，然后接MOS管控制电源通断。方案二：使用继电器作为开关控制。选用继电器可以将加热电路与控制电路分离，以避免相互之间的干扰，但继电器的开关会有机械振动，影响系统的稳定性切会产生较大噪声，而且继电器的开关寿命短，反应速度要比MOS管慢得多，不适用于需要频繁开关的电路。本设计控制方法为单片机IO口输出不同占空比的PWM波以
14、调节水泥电阻的加热功率，以及风扇的降温功率，因此采用方案一比较合适。1.2.4显示模块方案方案一: 采用通用的LED数码管。该方案成本较低，电路设计简单，程序的编写也相对来说较方便。但数码管只能显示数字，且显示位数越多所需的驱动电流就越大，需要另外设计驱动电路。方案二:采用LCD1602液晶。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。这样在显示温度数据的时候就比较直观，同时在一定程度上也增加了字符的丰富感。但成本较高，编程较为复杂。方案三：采用LCD12864液晶。带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便
