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基于单片机的温度自动控制系统.doc

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基于单片机的温度自动控制系统.doc

上传人:小健 2021/7/18 文件大小:995 KB

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基于单片机的温度自动控制系统.doc

文档介绍

文档介绍:基于单片机的温度闭环控制系统
作 者
系(院)
专 业电气工程及其自动化
年 级
学 号
指导教师
日 期
成 绩
学生诚信承诺书
本人郑重承诺:所呈交的设计报告是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,报告中不包含其他人已经发 表或撰写的研究成果,也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在报告中作了明确的说明并 表示了谢意。
签名: 日期:
报告使用授权说明
本人完全了:学校有权保留送交报告的复印件,允许报告被查阅和借阅;学校可以公 布报告的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存报告。
签名: 导师签名: 日期:
基于单片机的温度闭环控制系统
摘要:利用单片机强大的指令系统实现了对数据的间歇性采集;利用LED与键盘专用驱 动芯片BC7281可以完成复杂的读键与控制数码管显示的功能;利用电平转换芯片MAX232 与计算机串口可以实现单片机与PC机的通信;本文详细介绍了一种能够在设定的时间间 隔后对数据进行采集和存储并可以将其上传到PC机的通用系统。它结合了单片机在实时 数据采集和微机对数据处理、显示的优点,使得单片机的自控功能得到了淋漓尽致展现, 极大增强了单片机对数据采集的实用性,减少了在工程监测和试验数据监测中所耗费的人 力资源。同时,微机在数据库管理上具有的明显优势,为后期的数据处理工作带来了极大 的方便。
关键词:温度;数据采集;单片机;BC7281B ;闭环控制
1引言
能源问题已经是当前最为热门的话题,离开能源的日子,世界将失去一切颜色,人们 将寸步难行,尽管本设计是节省电能角度出发,然而电能又是可再生能源,但是如今依然 有很多的电能是依靠火力、核电等一系列不可再生的自然资源所产生,一旦这些自然资源 枯竭,我们将面临电能资源的巨大的缺口,在全球讲求低碳生活的时候,能源危机已经是 全球人必须面度的问题。因而本设计从节能的角度出发,节省电能,保护环境,力求以最 低的能耗最高的性价比达到恒温控制的目的。
随着计算机的迅速普及和计算机控制技术的发展,计算机也被广泛应用于自动化控制 领域之中。上位机与下位机大多是通过PC机的RS-232串行接口实现通信,串口通信作为 一种非常基础而又灵活的通信方式,被广泛地应用于PC间的通信以及PC和单片机的通信 之中。该系统中用到VB中的Microsoft Communication control (以下简称MSComm)通信控 件实现PC与单片机的通信,实现了 PC机对被控对彖的温度变化的监测与控制。
2设计任务、要求
2. 1设计内容
本文设计一个高精度恒温度控制系统,控制对彖为一块150 mmX80 mmX 20 mm的铁 块,其温度可以在一定的范围内由人工设定。单片机控制电热丝的加热,并不断检测铁块 的实时温度,闭环使其温度稳定在设定左右,上下波动不超过1摄氏度。
2. 2功能要求
温度设定范围为40°C〜100°C,最小设定分度为1°C。
用4位数字显示温度,分辨率为0. 1°C,在温度设定范围内显示温度和标准温度 之间的误差<rco
温度控制稳态误差的绝对值WO. 5°C。
LED显示当前温度和人工任意设定的温度。
2. 3设计提高部分
温度控制稳态误差的绝对值<o. rc;在任意温度尽量减小超调量.
当设定温度从50°C突变到70°C时,°C,并尽量减少调节时间。
通过串行口和PC通信,显示被控对彖的温度响应曲线。
系统有较强的抗干扰能力。单片机控制两组电热丝给铁块加热和一台电扇对铁 块进行吹风降温,要求系统的温控性能不变。
3系统设计框图
系统设计采用直接数字控制(D让ect Digital Control, DDC)系统。用MCU取代模 拟调节器直接控制执行器,使被调量保持在给定值。其硬件结构以MCU为控制核心,前向 通道由温度测量部分组成,后向通道由功率控制部分组成。
AC-220V
图1控制系统框图
4方案的分析、论证与确定
4. 1被控对象的分析
本系统是一个典型的闭环控制系统,对彖是一块150 mmX 80 mmX 20 mm的铁块, /(kg・°C)。加热元件采用电烙铁芯,220 V交流供电,通过对被控对 彖中的加热元件电烙铁芯的平均功率进行控制,达到对铁块温度控制的目的。控制对彖铁 块的示意图如图2所示。加工方式为:在铁块的侧部中间钻一个©5〜©6的孔,能将电 烙铁芯插入即可,深度40 mm;在铁块的正中间钻一个©8的孔,深度15 mm,不钻穿;供 插入标准温