溫度控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

篇一：溫度控制器實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告溫度控制器實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告一、功能及性能指標(biāo)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)基本要求，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾種基本功能?？梢赃M(jìn)行溫度設(shè)定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫到給定溫度值。可以調(diào)整pid控制參數(shù)，滿足不同控制對象與控制品質(zhì)要求?？梢詫?shí)時(shí)顯示給定溫度與水溫實(shí)測值?？梢源蛴〗o定溫度及水溫實(shí)測值。系統(tǒng)主要性能指標(biāo)如下：溫度設(shè)定范圍40°C~90°C，最小區(qū)分度1°C。溫度控制靜態(tài)誤差W1°C。(3)雙3位led數(shù)碼管顯示，顯示溫度范圍0.0C~99.0C。(4)采用微型打印機(jī)打印溫度給定值及一定時(shí)間間隔的水溫實(shí)測值。二、 總體設(shè)計(jì)方案水溫控制系統(tǒng)的控制對象具有熱儲存能力大，慣性也較大的特點(diǎn)，水在容器內(nèi)的流動(dòng)或熱量傳遞都存在一定的阻力，因?yàn)榭梢詫⑺鼩w于具有純滯后的一階大慣性環(huán)節(jié)。一般來說，熱過程大多具有較大的滯后，它對于任何信號的響應(yīng)都會(huì)推遲一些時(shí)間，使輸出與輸入之間產(chǎn)生相移。對于這樣存在大的滯后特性的過度過程控制，一般可以采用以下幾種控制方案。1)、輸出開關(guān)量控制、比例控制(p控制))比例積分控制(ip控制)、比例積分加微分控制(ipd控制)結(jié)合本例題設(shè)計(jì)任務(wù)與我們采用比例積分加微分(pid)控制。其特點(diǎn)是微分的作用使控制器的輸出與偏差變化的速度成比例，它對克服對象的容量滯后有顯著地效果。在比例基礎(chǔ)上加入微分作用，使穩(wěn)定性提高，同時(shí)積分作用可以消除余差。采用pid的控制方式，可以最大限度地滿足系統(tǒng)對諸如控制精度，調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求。三、 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測、信號處理、輸入運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過程。因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足檢測、控制應(yīng)用類型的功能要求。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的只能化控制以及提供完善的人機(jī)界面及多機(jī)通信皆空提供了可能。而這些功能在常規(guī)數(shù)字邏輯電路中往往難以實(shí)現(xiàn)。所以本機(jī)采用以單片機(jī)為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)(ddc)。1、軟、硬件功能劃分在絕大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)功能的軟件、硬件劃分往往是由應(yīng)用系統(tǒng)對控制速度的要求決定的，在沒有速度限制的情況下可以考慮以軟件換取硬件電路的簡化，以求降低硬件成本。(1)速度估算(2)軟件、硬件功能劃分。為了簡化系統(tǒng)硬件、降低硬件成本、提高系統(tǒng)靈活性和可靠性，有關(guān)pid運(yùn)算、輸入信號濾波及大部分控制過程都可由軟件來完成，硬件的主要功能是溫度信號的傳感、放大、a/d轉(zhuǎn)換及輸出信號的功率放大。另外，人機(jī)通道功能由系統(tǒng)軟件、硬件配合完成，以降低軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性及縮短系統(tǒng)的研制周期。2.統(tǒng)一功能劃分、指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成系統(tǒng)由4個(gè)主要的功能模塊組成，總體框圖如下圖所示：(1)單片機(jī)基本系統(tǒng)。它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，完成整個(gè)系統(tǒng)的信息處理及協(xié)調(diào)控制功能。向前通道。它是信息采集的通道，主要包括傳感器、信號放大、a/d轉(zhuǎn)換等電路。向后通道。它是實(shí)現(xiàn)控制信號輸出的通道，單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號經(jīng)功率放大電路放大控制電爐的輸入功率，以實(shí)現(xiàn)水溫控制的目的。(4)人機(jī)對話通道。主要由鍵盤、led顯示和打印機(jī)組成。四、硬件開發(fā)(1)單片機(jī)基本系統(tǒng)如圖所示(2)人機(jī)對話通道主要由行列式鍵盤、led顯示器組成。采用可編程鍵盤、顯示接口芯片8279。8279負(fù)責(zé)鍵盤的掃描、消抖處理和顯示輸出工作，大大減輕了cpu的負(fù)擔(dān)也簡化了軟件的編程。電路圖如下圖所示：五、軟件設(shè)計(jì)整個(gè)溫度控制系統(tǒng)軟件包括主程序(包括初始化、顯示)、鍵盤輸入中斷服務(wù)程序，主程序如下：orgOOOOhljmpstartorg0300hstart:acalldelayacalli8279acallsetramloop1:acalladacalldisplayacalldelayacalldelay篇二：單片機(jī)溫度控制器實(shí)驗(yàn)報(bào)告南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院2010/2011學(xué)年第1學(xué)期課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱基于cpu的8led溫度顯示控制器的設(shè)計(jì)專業(yè)通信工程學(xué)生班級070018學(xué)號07001836姓名指導(dǎo)老師林建中實(shí)驗(yàn)日期2010年11月19日題目：基于單片cpu的8led溫度顯示控制器的設(shè)計(jì)一,實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，proteus軟件的mcs51單片機(jī)仿真學(xué)習(xí)根據(jù)提供的參考工程，在proteus平臺自己重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路所需要的電器原理圖，并在此基礎(chǔ)上編寫相對應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)其功能，學(xué)習(xí)proteus軟件的使用，其中包括原理圖器件的選取，原理圖的電氣連接，程序的編寫編譯以及運(yùn)行，并能查出其錯(cuò)誤等?；疽螅河脽崦綦娮杌驕囟葌鞲衅髯鳒囟忍筋^，通過ad轉(zhuǎn)換器變換，把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成bed碼在led上顯示。顯示精度±0。5°C能記錄和回放溫度參數(shù)，記錄間隔可任意設(shè)定（Is到lh，步長Is）回放數(shù)據(jù)速度可設(shè)定畫出溫度變化曲線。發(fā)揮部分：l顯示精度提高到±0。lC2顯示精度提高到±0。0lC3與實(shí)際溫度計(jì)溫度比較，找出溫度顯示誤差曲線，在報(bào)告中描出，并分析誤差來源4實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)補(bǔ)賞二，實(shí)驗(yàn)儀器微型計(jì)算機(jī)一臺三，實(shí)驗(yàn)原理溫度測量通?？梢杂脙煞N方式來實(shí)現(xiàn)，一種是用熱敏電阻之類的器件，由于感溫效應(yīng)，熱敏電阻的阻值能夠隨溫度變化，當(dāng)熱敏電阻接入電路，測量過它的電流或其兩端的電壓就會(huì)隨溫度變化發(fā)生響應(yīng)的變化，在將溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)化后，發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行處理，通過顯示電路，就可以將被測溫度顯示出來。這種設(shè)計(jì)需要用到a/d轉(zhuǎn)換電路，其測溫電路比較麻煩。第二種方法是用溫度傳感器芯片。溫度傳感器芯片能把溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，直接發(fā)送給單片機(jī)，轉(zhuǎn)換后通過顯示電路既可以顯示。四，基本芯片及其原理單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是指在一塊芯片體上集成了中央處理器cpu、隨機(jī)存儲器ram、程序存儲器rom或eprom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行i/o接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有a/d及d/a轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出部件、dma通道、浮點(diǎn)運(yùn)算等特殊功能部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場合，因此，確切的稱謂是微控制器，單片機(jī)只是習(xí)慣稱呼。（l）單片機(jī)的特點(diǎn)1） 有優(yōu)異的性能價(jià)值比。2） 集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各個(gè)功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取措施，適合于惡劣環(huán)境下工作；也易于產(chǎn)品化。3） 控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有及其豐富的轉(zhuǎn)移指令、i/o口邏輯操作及位處理指令。一般來說，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度高于同意檔次的微機(jī)。4） 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置都比較典型、規(guī)范，而且非常容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。（2）單片機(jī)并行i/o接口的擴(kuò)展查詢式鍵盤屬于獨(dú)立式鍵盤，鍵盤的各個(gè)按鍵之間彼此是獨(dú)立的且是最簡單的鍵盤電路。每個(gè)鍵地接入一根數(shù)據(jù)輸入線。如圖所示。注意：由于每一個(gè)按鍵均需要一根i/o口線，當(dāng)鍵盤按鍵數(shù)量比較多時(shí)，需要的i/o口線也較多，因此獨(dú)立式鍵盤只適合于按鍵較少的應(yīng)用場合。一般情況下，按鍵數(shù)等于占用i/o端口數(shù)。查詢式鍵盤的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：圖2-5查詢式鍵盤的接口電路查詢式鍵盤可以工作在多種方式下，中斷方式、程序查詢方式、定時(shí)查詢發(fā)送和中斷查詢方式。在中斷模式下，按鍵的數(shù)量受到外部中斷源的限制。在有特殊需要的場合，還可以借用內(nèi)部的定時(shí)器中斷。所以在這種模式下，按鍵的數(shù)目小于外部中斷源和單片機(jī)定時(shí)器數(shù)量之和。程序查詢和定時(shí)查詢類似，都是通過讀i/o狀態(tài)，當(dāng)有鍵被按下時(shí)相應(yīng)的i/o口線變?yōu)榈碗娖?，而未被按下的鍵對應(yīng)的i/o口線保持為高電平，這樣通過讀i/o口狀態(tài)可判斷是否有鍵按下和哪一個(gè)鍵被按下。溫度傳感器及其原理溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱熱電偶傳感器。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；金屬熱電阻式傳感器簡稱為熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡稱為熱敏電阻。溫度傳感在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、民用生活等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。電阻式傳感器廣泛被用于-200?960°C范圍內(nèi)的溫度。是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的性質(zhì)而工作的,用儀表測量出熱電阻的阻值變化，從而得到與電阻值對應(yīng)的溫度值。電阻式傳感器分為金屬熱電阻傳感器和半導(dǎo)體熱電阻傳感器兩大類。前者稱為熱電阻，后者稱為熱敏電阻。對于熱敏電阻，需要了解以下幾點(diǎn)：測溫原理及特性ntc熱敏電阻研制的較早，也較成熟。最常見的是由金屬氧化物組成。根據(jù)不同的用途,ntc又可以分為兩大類。第一類用于測量溫度。它的電阻值與溫度之間呈負(fù)的指數(shù)關(guān)系。第二類為負(fù)的突變型，當(dāng)其溫度上升到某設(shè)定值時(shí)，其電阻值突然下降，多用于各種電子電路中抑制浪涌電流，起保護(hù)作用。典型的ptc熱敏電阻通常是在鈦酸鋇陶瓷中加入施主雜質(zhì)以增大電阻溫度系數(shù)。熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻具有尺寸小、響應(yīng)速度快、阻值大、靈敏度高等特點(diǎn)，因此它在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。熱敏電阻的溫度補(bǔ)償熱敏電阻可以在一定的溫度范圍內(nèi)對某些元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償。熱敏電阻可以用于溫度控制：溫度傳感器的作用是將溫度經(jīng)過熱敏電阻rt轉(zhuǎn)換為電壓信號。在本課題中溫度范圍的計(jì)算原理：首先把a(bǔ)/d轉(zhuǎn)換中電位器旋鈕順時(shí)針旋到底，即模擬信號的輸入不衰減，選取兩個(gè)溫度狀態(tài)tl、12,分別測量出其模擬輸出電壓vl、v2；根據(jù)0809的輸入范圍在0到5伏,即可計(jì)算出溫度極限。0伏時(shí)對應(yīng)的溫度tl：tl-(vl-0)(12-t1)/(v2-v1)。5伏時(shí)對應(yīng)的溫度th:tl-(vl-5)(t2-t1)/(v2-v1)本實(shí)驗(yàn)中近似計(jì)算th為150攝氏度，tl為-50攝氏度。程序溫度的計(jì)算原理：首先用溫度范圍除以0到256(即每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)的溫度增長率)，然后乘以模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即得到升高的溫度，在和最低溫度相加，就可以得到實(shí)際的溫度值。其公式為：tl+ax(th-tl)/256tl:顯示的最低溫度th:顯示的最高溫度ax:模擬電壓所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量led顯示器結(jié)構(gòu)與原理led顯示器由7條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp將7段發(fā)光二極管陰極連在一起，成為共陰極接法，當(dāng)某個(gè)字段的陽極為高電平時(shí)，對應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。共陽極接法是將led的所有陽極并接后就連到+5v上，當(dāng)某一字段的陰極為0時(shí)，對應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。五，顯示設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖：三張圖分別代表，實(shí)驗(yàn)連接圖，實(shí)驗(yàn)時(shí)間記錄圖，溫度記錄控制圖篇三：溫度控制器實(shí)驗(yàn)報(bào)

目錄第言...1節(jié)...-2-引1.1溫度控制器的概述...-2-1.2設(shè)計(jì)目的，任務(wù)及要求.....-2-第2節(jié)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).....-22.1芯片的選擇...-2-2.2.系統(tǒng)工作原理...-4-2.3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能.....-5-2.3.1溫度控制器總體電路圖.....-5-2.3.2單元電路功能簡介... 錯(cuò)誤！未定義書簽。第3節(jié)方案的設(shè)計(jì)之系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)...-5-3.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)...5-3.1.1主程序流程圖...5-第4節(jié)性能測試和結(jié)果分析...-6-4.1溫度校準(zhǔn)... -6-4.2溫度報(bào)警及風(fēng)機(jī)控制 錯(cuò)誤！未定義書簽。第5節(jié)實(shí)訓(xùn)體會(huì) -6-參考文獻(xiàn) -7--1-溫度控制器的設(shè)計(jì)第1節(jié)引言隨著對電器在節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面的要求不斷提高，越來越多的智能控制技術(shù)引入到電器中。嵌入式智能家用電器也簡稱為智能家用電器。在這種家用電器中，人機(jī)界面友好方便，由單片機(jī)對家用電器的基本功能進(jìn)行控制，同時(shí)還模擬人的智能活動(dòng)過程。在控制過程中結(jié)合各種智能活動(dòng)進(jìn)行必要的處理，大大提高了家用電器的品質(zhì)和性能，產(chǎn)生了更加優(yōu)秀的控制效果，使人們得到更理想的服務(wù)。帶時(shí)間顯示的溫度控制器的概述溫度控制器由單片機(jī)模塊，數(shù)碼管顯示模塊，按鍵模塊，dsl8b20的溫度傳感模塊，風(fēng)機(jī)控制及溫度報(bào)警五大模塊組成?？蓪?shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)檢測，超過溫度上下限報(bào)警并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻等功能。其中可以通過各個(gè)按鈕控制設(shè)定各個(gè)數(shù)值（溫度上下限）。本設(shè)計(jì)目的，任務(wù)及要求基本功能要求：完成溫度進(jìn)行測量，測量范圍+20~+80度；將溫度測量值在六位led數(shù)碼管顯示模塊顯示；可以通過按鍵進(jìn)行溫度上下限報(bào)警設(shè)定；超過溫度上下限報(bào)警并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻；系統(tǒng)掉電時(shí)記錄當(dāng)前溫度并在下次啟動(dòng)時(shí)顯示第2節(jié)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)芯片的選擇在確定我們小組的主題任務(wù)后，我們小組進(jìn)行了各個(gè)芯片的選擇工作。1傳感器的選擇采用dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器dsl8b20。測量溫度范圍為-55°c~+125°c,在-10~+85°c范圍內(nèi)，精度為土0.5°c。2單片機(jī)的選擇采用宏晶科技生產(chǎn)的stc89c52rc單片機(jī)作為控制器。2.1.3顯示器的選擇采用led數(shù)碼管設(shè)備顯示常用電子元器件方案的確定：經(jīng)過我們小組4人的討論，考慮到功能，以及合理性等要求，我們最終決定本次設(shè)計(jì)使用到的元器件包括：stc89c52芯片、數(shù)碼管顯示器、dbl8b20。其中stc89c52系統(tǒng)的核心，它主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分的協(xié)調(diào)工作。在其外圍接上復(fù)位電路，顯示器，上拉電阻，按鈕等。工作原理ds18b20簡介ds18b20特點(diǎn)單線結(jié)構(gòu)，只需一根信號線和cpu相連。不需要外部元件，直接輸出串行數(shù)據(jù)?？刹恍枰獠侩娫?，直接通過信號線供電，電源電壓范圍為3.3v?5v。測溫精度高，測溫范圍為：一55°C?+125°C，在-10°C?+85°C范圍內(nèi)，精度為土o.5°C。測溫分辨率高，當(dāng)選用12位轉(zhuǎn)換位數(shù)時(shí)，溫度分辨率可達(dá)0.0625Co數(shù)字量的轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換時(shí)間可通過簡單的編程來控制：9位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間為93.75ms：10位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間187.5ms：12位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms。7?具有非易失性上、下限報(bào)警設(shè)定的功能，用戶可方便地通過編程修改上、下限的數(shù)值。8.可通過報(bào)警搜索命令識別哪片ds18820采集的溫度超越上、下限。ds18b20的讀寫操作介紹(一)rom操作命令：1?讀命令(33h):通過該命令主機(jī)可以讀出ds18820的rom中的8位系列產(chǎn)品代碼、48位產(chǎn)品序列號和8位crc校驗(yàn)碼。該命令僅限于單個(gè)ds18b20在線的情況。選擇定位命令(55h)：當(dāng)多片ds18820在線時(shí)，主機(jī)發(fā)出該命令和一個(gè)64位數(shù)，ds18820內(nèi)部rom與主機(jī)一致者，才響應(yīng)命令。該命令也可用于單個(gè)ds18820的情況。查詢命令(0f0h):該命令可查詢總線上ds18b20的數(shù)目及其64位序列號。跳過rom序列號檢測命令(occh)：該命令允許主機(jī)跳過rom序列號檢測而直接對寄存器操作，該命令僅限于單個(gè)ds18820在線的情況。報(bào)警查詢命令(0ech):只有報(bào)警標(biāo)志置位后，ds18b20才相應(yīng)該命令。存儲器操作命令：寫入命令(4eh)：該命令可寫入寄存器的第2、3、4字節(jié)，即高低溫寄存器和配置寄存器。復(fù)位信號發(fā)出之前，三個(gè)字節(jié)必須寫完。讀出命令(0beh):該命令可讀出寄存器中的內(nèi)容，復(fù)位命令可終止讀出。開始轉(zhuǎn)換命令(44h)：該命令使ds18b20立即開始溫度轉(zhuǎn)換，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行時(shí)，主機(jī)這時(shí)讀總線將收到o；當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，主機(jī)這時(shí)讀總線將收到1。若用信號線給ds18820供電，則主機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，必須提供至少相應(yīng)于分辨率的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間的上拉電平。回調(diào)命令(088h)：該命令把eerom中的內(nèi)容寫到寄存器th、tl及配置寄存器中。ds18820上電時(shí)能自動(dòng)寫入。5?復(fù)制命令(48h)：該命令把寄存器th、tl及配置寄存器中的內(nèi)容寫到eerom中。6讀電源標(biāo)志命令(084h)：主機(jī)發(fā)出該命令后，ds18b20將進(jìn)行響應(yīng)，發(fā)送電源標(biāo)志，信號線供電發(fā)。，外接電源發(fā)1ods18820的復(fù)位及讀寫時(shí)序：1?復(fù)位：對ds18b20操作之前，首先要將它復(fù)位。復(fù)位時(shí)序?yàn)椋褐鳈C(jī)將信