计算机控制课程设计一路传输温度检测控制系统设计.doc

课程设计 计算机控制技术课 程 设 计成绩评定表设计课题 ： 一路传输温度检测控制系统设计 学院名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ： 2011.6.27～2011.7.3 指导教师意见：成绩: 签名： 年 月 日计算机控制技术课 程 设 计设计课题 ： 一路传输温度检测控制系统设计 学院名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ： 2011.6.27～2011.7.3 计算机控制技术 课程设计任务书学生姓名专业班级学号题 目一路传输温度控制测量系统课题性质工程设计课题来源自拟课题指导教师主要内容采用STC89C52RC单片机控制DS18B20数字温度传感器采集温度，最后在共阴极的LED灯上实时显示温度值的温度检测系统。

系统从实际应用出发, 主要对硬件电路设计、电子元件选择、应用软件设计等方面进行探讨和研究系统具有性能稳定、功耗低、成本低、测量准确、维护简单等优点，系统设计在实际中具有一定的借鉴意义任务要求第1天：熟悉课程设计任务及要求，针对课题查阅技术资料第2天：确定设计方案要求对设计方案进行分析、比较、论证，画出方框图，并简述工作原理第3-4天：按照确定的方案设计单元电路要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述第5-7天：撰写课程设计报告要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于5000字主要参考资料[1] 李朝青.《单片机原理及接口技术（第3版）》[M].北京：航空航天大学出版社，2005[2] 王威．嵌入式微控制器S08AW原理与实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2008[3] 黄一夫．微型计算机控制技术[M]．北京：机械工业出版社，1998[4] 张伟等.《Protel 99SE实用教程 》[M].北京：人民电邮出版社，2008[5] 熊静琪．计算机控制技术．北京：电子工业出版社，2003审查意见系（教研室）主任签字： 　　　　　　　　　　年 月 日目 录1 引言 52 总体方案设计 5 2.1系统原理及基本框图 5 2.2温度控制方案 6 2.3控制策略 7 2.4设计任务 73 硬件电路设计 83.1 STC89C52RC简介 83.2 DS18B20简介 93.3 三极管9012 103.4 共阴极数码管 113.5 硬件部分电路图 124 系统软件设计 184.1 主程序流程图 184.2显示电路框图 204.3读出温度子程序 214.4 计算温度子程序 225 个人心得体会 23参考文献 24附录：系统原理图 251 引言随着计算机技术和传感器技术的飞速发展， 在科研、生产和日常活动中， 人们对温度、压力、流量等模拟物理量的测量要求越来越高。

而这些物量中温度的应用是最为广泛的如何将温度通过传感器变成电信号， 再经过处理转换成计算机能够识别的数字量， 输入到计算机中， 由计算机将采集到的数字量进行不同的处理， 然后在显示器显示出来，并进行实时监控这已经为当前计算机测量与控制领域的一个重要研究方向鉴于此， 本文提出一种基于89C52和DS18B20的低成本、远距离传输的温度检测系统设计方案2 总体方案设计2.1系统原理及基本框图如图2.1所示，为系统的基本框图图2.1 系统基本框图 该系统由六部分组成：STC89C52RC核心单片机，温度采集电路，LED显示电路，报警警电路，复位电路，晶振等，其中温度采集主要由DS18B20组成，在短时间内把热力学温度信号数字,送入单片机，由单片机控制显示电路显示，并且判断是否达到设定温度，若达到设定温度，由单片机启动报警电路，报警2.2温度控制方案常用的控制算法有以下几种： 1.经典的比例积分微分控制算法； 2.根据动态系统的优化理论得到的自适应控制和最优控制方法；3.根据模糊集合理论得到模糊控制算法。

水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因而可以归于具有纯滞后的一阶大惯性环节对于大惯性系统的过渡过程控制，一般可采用以下几种控制方案：开关量控制 这种方法通过比较给定值与被控参数的偏差来控制输出的状态，开通或关断，因此控制过程十分简单，也容易实现；但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易引起反馈回路振荡，控制精度不高；这种控制方案一般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用比例控制(P控制) 比例控制的输出与偏差成比例关系，当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡过程时间短，但过程终了存在余差；适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、允许被控量在一定范围内变化的系统比例积分控制(PI控制) 控制器的输出与偏差的积分成比例，积分的作用使过渡过程结束时无余差，但降低了系统的稳定性；PI控制适用于滞后较小，负荷变匶不大，被控量不允许有余差的控制系统比例积分加微分控制(PID控制
 微分的作用使控制器的迓出与偏差变化的速度成比例，它对克服对象的容量滞后有著的畈果；在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可滥消除余差；PID控制适用于负荷变化大〡容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。

结合本设计任劣与要求，由庎水温系统的传递函數事先难以精确获得，因而很难判疭哪一种控制方法能够满足系统对控制瓁质的要求；但从以上
控制方法的分析来看．PID控匶方法最适合本例采用：一方띢，由캎可以采用单牗机实现控制쿇程，无论哪츀种控制方法냽不弚增加系ﻟ硬件成杬，而叺需对软件作相
改变右폯实现不同的控制方案；另一方面，采用PID的控制方式可以朠大限度地满足ﳻ统对诸如控制精廦、踃銂时间和趇调量等控制品质的要求′‮3 控制策略ࡐID控制器是一种线性控制器，它樹据给定值rＨt）与实际输出值y（t）构成控制偏差e（t）： 将偏差g（聴）的比例P〡积分I和微分D通过线性组合成控制量，对袯控对象进行控制，因此成为PKD玧制其揧制规律为或者写成传递函数形式： 式中： Kp：比例系数 耠 Kp/Ti：积分时间常数 Kp*Td：微分时间常異2Ȯ4 设计任媡利用卵片机与AD转换器设计一个八路温度巡回检淋系统，对柰粮库或冷冻厂八点（八个冷冻室或八个粮仓）进行温度巡回检测能够测量耭г0~+50oC的温度范围，检淋精度要不大于±1oC。

采用数码箥显示测量值；单片机和AD转换器型号自选（如单穇枺可选AT89S51或AT89C51等；AD转换器可选ADC08p9或ADC0804等）本文均基亞一路温度检测系统设计）3 硬件电路设计ȍ3.1 STC89C52RC简介3.1.1 STC89C52RC介绍 单片机自问世以来，以其极高的性价比受到人们的重视和关泩，应用很广，发展很快单片机的体积小，重量轻，抗干扰샽力强，环境要求不高，价格低－可靠性强，灵活性好，开发较为容朓埻于以上的优点，单片机已统广泛的应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪器仪ꡨ，机男一体化等各个方面＜扐以本系统采用单片机做为控制器单片机中51/52系列最具有代表性本设计核心采用了STÃ89䅃52RC单片机STC89C51/52单片机系列是在MCS—51/52系列的基础上发展起来的,STC89C52RC 完全兼容MCS-51 系列单片机的所有功能，并且本身带有2K 的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用的8031CPU 外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单方便等优点，其外形如图3.1所示图3.1 STC89C52RC芯片3.1.2 STC89C52引脚介绍 STC89C52RC的引脚图如图3.2所示. 图3.2 STC89C52引脚图单片机的引脚功能说明：①电源引脚VCC（40 脚）：电源端，工作电压为5V。

GND（20脚）： 接地端②时钟电路引脚XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）③复位 RST（9 脚）④.输入输出(I/O)引脚 P0.0-P0.7（39脚-32脚）：输入输出脚，称为P0 口，是一个8 位漏极开路型双向I/O 口，内部不带上拉电阻 P1.0-P1.7（1脚 - 8脚）：输入输出脚，称为P1 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/0 口 P2.0-P2.7（21脚—28脚）： 输入输出脚，称为P2 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P3.0-P3.7 (10脚—17脚）：输入输出脚，称为P3 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口P3 端口具有复用功能表3.1 P3口端口引脚与复用功能表P3 引脚 兼用功能 P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1 串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断0（ INT0）P3.3 外部中断1（INT1）P3.4 定时器0 输入(T0)P3.5 定时器1 输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通（WR)P3.7外部数据存储器读选通（RD）3.2 DS18B20简介 3.2.1 DS18B20性能DS18B20是Dallas公司推出的单线集成数字温度采集系统，与传统的热敏电阻等测温元件相。