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摘 要

利用AT89C51单片机、ADC0809 A/D转换器设计了恒温控制系统。本系统通过温度传感器采集数据，经A/D转换器转换为数字信号后送入单片机，判断其所采集的温度数据是否为设定值，当控制环境温度高于设定值时，系统驱动制冷设备工作，当控制环境温度低于设定值时，系统驱动加热设备工作，当控制环境温度为设定值时，不做动作。本系统使用键盘设定温度，控制误差小于±2摄氏度，具有结构简单、控制可靠、实用性强，且成本低等优点，市场应用前景广阔。

关键词：单片机，温度传感器，恒温控制

Abstract：Use AT89c51, ADC0809 A/D converter sensor temperature control system is designed. This system through the temperature sensor to collect data, converted to A digital signal by A/D converter after into single chip microcomputer, judge whether the collected temperature data for the set point, when the control environment temperature is higher than the set value, system driver refrigeration equipment work, when the control environment temperature is lower than the set value, system driver heating equipment work, when the control temperature is set point, don"t do the action. This system USES the keyboard set temperature, control error is less than ± 2 degrees Celsius, has simple structure, reliable control, strong practicability, and low cost advantages, broad application prospect in the market.

Keywords：Single chip microcomputer, temperature sensor, constant temperature control

目录

1 引言 5

2 系统总体结构框图及其主体硬件介绍 6

2.1 系统总体结构框图 6

2.2 ADC0809 A/D转换器 7

2.2.1 基本结构 7

2.2.2 ADC0809应用说明 9

2.3 单片机的选择 9

2.3.1 AT89C51概要 9

2.3.2 主要特点 9

2.3.3 特性概述 10

2.3.4 主要端口 10

2.3.5 芯片擦除 12

3 系统硬件设计 14

3.1 时钟电路设计 14

3.2 复位电路设计 15

3.3 按键输入电路设计 16

3.4 显示器的选型 17

3.5 继电器控制加热电路设计 17

3.6 继电器控制制冷电路设计 19

3.7 温度采集电路设计 19

4 系统软件设计 21

4.1 程序流程图 21

4.2 模数转换器子程序设计 21

4.3 数码管显示子程序设计 23

4.4 中断子程序设计 24

4.5 程序清单 24

5 系统调试和仿真 31

5.1 硬件测试 31

5.1.1 离线检查 31

5.1.2 检查CPU时钟电路 31

5.2 软件调试 31

5.3 Proteus软件仿真 32

结论 33

参考文献 35

致谢 36

1 引言

一般的温度控制装置已广泛应用于国内外电气行业和日常生活,其品种、控制方法和控制手段,不是一个新概念。然而,温度控制技术在工程应用的专业性和高指数方面也有很大的发展空间,我们需要进一步发展和探索实际问题。在一些重点实验室的一些特殊的实验中,温度控制系统的恒温控制很严格,其要求的温度控制范围很广,同时要求在不同实验时间可以调节温度,由此开发了一些恒温控制系统。

单片机是一家集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统的设备,能非常简便的实现数字信息处理和控制。因此,单片机广泛用于现代工业控制。单片机具有控制体积小、重量轻、价格低、可靠性高、经济、灵活和许多其他优势,因此,如果可以使用单片机进行温度测量和控制,将大大提高温度测量和控制的可靠性和灵活性。单片机控制温度测量过程是借助传感器、A/D转换器和扩展接口和致动器。在闭环控制过程、实时参数过程的实时采集传感器和A/D转换器,并由单片机自动记录、处理数据、执行调整。因此需要扩展和进一步进行单片机开发,由此形成了单片机温度控制系统。

在这篇文章中,使用了单片机进行温度控制系统的设计,使温度控制系统更可靠、更敏感、更灵活、更具有广泛的控制温度和更有应用价值。

温度控制广泛应用于社会生活的各个领域,如家用电器、材料、电力电子、汽车、等。常用的控制方法、使用的电路和测量方式根据应用程序和所需的性能指标是不同的。

在最近的十年里,温度控制方法形成了一个快速发展。已从传统的直接控制转变成PID控制、模糊控制、神经网络控制。

1、PID控制比例、积分、微分控制。这种控制由于其结构简单,实用,价格低廉,在广阔区域内的使用过程中可以达到令人满意的控制,所以被广泛应用。方法是由热电偶温度控制系统将实时采集值与设定值相比,其差异作为数据输入PID功能块。PID控制算法根据比例、积分、微分系数来计算相应的输出控制参数,使用修改错误控制变量的方法实现闭环控制,使控制连续的过程。

2、人工神经网络最主流的是一种人工智能技术,是一种数学模型方法，采用的是模拟生物神经细胞结构和内存处理信息的信息处理方法。它使用大量的简单处理单元广泛连接到各种各样的复杂网络中,不同的拓扑算法和误差反向传播算法(BP算法)是使用的最广泛的。

3。模糊控制是一个过程基于模糊逻辑控制算法的控制方法,主要由嵌入式操作人员的经验和直觉知识。它适用于控制不容易获得准确的数学模型和不确定或经常变化的数学模型。

4。使用模糊语言和规则模糊模型来描述系统的动态特性和性能指标。其特点是不需要知道被控对象的精确模型,容易控制不确定和非线性对象,控制对象的参数变化具有较强的稳定性,强烈抑制控制系统干扰。然而,模糊控制是控制系统的局限性分析,缺乏系统的设计方法步骤,规则库缺乏完整性,没有明确的控制结构。PID控制器结构简单、清晰,能满足大量的工业过程中的控制要求,特别是强大的性能更好的适应范围广泛的工艺条件的变化。本质上是线性PID控制和模糊控制与智能,属于非线性领域,因此,结合模糊控制和PID的优势。在过程中分析运行状态(温度偏差和温度梯度)来确定PID控制器参数,使用PID控制确定控制作用。主要问题是得到模糊规则调整PID参数合理。其实质是一种模糊规则通过调整PID的参数自适应控制,即一般PID控制系统的基础上,以及模糊控制规则。

(5)。基于遗传算法(GA)的Algoriths。GA)是一种模拟达尔文的遗传选择和自然选择的生物进化过程的全局优化搜索算法。这将是在生物进化过程中适者生存法则和集团内部染色体随机信息交换机制,结合正确的编码机制和适应度函数的选择操作被称为染色体二进制串l或0。介绍了交叉和变异等育种方法在解决空间问题的全局随机搜索优化,全局最优收敛的方向平行。温度控制系统的设计基于遗传算法将温度传感器信号放大器,数字单片机,它与给定的温度与单片机相比,使用遗传算法优化三个PID参数,然后控制输出。

2 系统总体结构框图及其主体硬件介绍

2.1 系统总体结构框图

在系统启动后,根据预定的温度、单片机控制加热器最大功率工作。第一,在最短的时间内到预定的温度,以确保系统的动态性能。温度测量电路将采集到的信号传输到单片机,单片机通过串口实时显示温度,然后传输到上位机,并与设定的温度比较后产生预期偏差信号,然后通过PID控制算法偏差计算相应数量的PWM控制信号,然后通过控制电路输出到执行机构,控制温度变化。

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