基于单片机的烘箱温度控制器设计目录1.项目概述 (1)1.1.该设计的目的及意义 (1)1.2.该设计的技术指标 (2)2.系统设计 (3)2.1.设计思想 (3)2.2.方案可行性分析 (4)2.3.总体方案 (5)3.硬件设计 (6)3.1.硬件电路的工作原理 (6)3.2.参数计算 (7)4.软件设计 (8)4.1.软件设计思想 (8)4.2.程序流程图 (9)4.3.程序清单 (10)5.系统仿真与调试 (11)5.1.实际调试或仿真数据分析 (11)5.2.分析结果 (13)6.结论 (12)7.参考文献 (13)8.附录 (14)1.项目概述：1.1．该设计的目的及意义温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。
而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。
在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。
它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。
而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以51系列单片机为控制核心，对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。
通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。
1.2．该设计的技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。
炉温可以在一定围由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。
若测量值高于温度设定围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。
当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。
通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度围。
（1） 1KW 电炉加热(电阻丝)，最度温度为120℃(软件实现)（2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃（软件实现PID）（3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃(LED)。
（4）温度超过设置温度±5℃，发出超限报警，升温和降温过程不作要求。
（5）升温过程采用PID算法，控制器输出方式为PWM输出方式，降温采用自然冷却。
（6）功率电路220 VAC供电，强弱电气电隔离2.系统设计2.1.设计思想以87C51单片机为整个温度控制系统的核心，为解决系统出现一时的死机的问题，需构建复位电路，来重新启动整个系统。
要想控制温度，首席必须能够测量温度，就需要一温度传感器，将测量得到的温度传给单片机，经单片机处理后，去控制继电器等器件实现电炉的断与通来达到温度期望值，当温度超过设定上下限值时，可以通过中断信号，控制指示灯的亮灭，来提醒温度过高或过低，以便采取必要的措施，来阻断或导通电炉进行加热或者冷却，以使温度保持在设定值，更可以通过LED显示设定值和温度实时值，可以设定一功能键，来切换是显示设定值还是温度实时值，另外如果想更改设定温度值，可以通过设定加减键来实现温度设定值的增减，而温度的控制过程可以通过软件编程实现最优控制，比如PID算法。
2.2.可行性方案分析实现温度控制的方法主要有以下几种。
1.方案一：采用纯硬件的闭环控制系统。
该系统的优点在于速度较快，但可靠性比较差控制精度比较低、灵活性小、线路复杂、调试、安装都不方便。
且要实现题目所有的要求难度较大。
2.方案二：FPGA/CPLD或采用带有IP核的FPGA/CPLD方式。
即用FPGA/CPLD完成采集，存储，显示及A/D等功能，由IP核实现人机交互及信号测量分析等功能。
这种方案的优点在于系统结构紧凑，可以实现复杂的测量与与控制，操作方便；缺点是调试过程复杂，成本较高。
3.方案三：单片机与高精度温度传感器结合的方式。
即用单片机完成人机界面，系统控制，信号分析处理，由前端温度传感器完成信号的采集与转换。
这种方案克服了方案一、二的缺点，所以本课题任务是基于单片机和温度传感器实现对温度的控制。
2.3. 总体方案（1）系统结构框图：3.硬件设计 3.1.硬件电路的工作原理3.1.1单片机选择单片机是整个控制系统的核心，要满足大存、高速率、通用性、价格便宜等要求，本设计选择87C51作为主控芯片。
87C51是INTEL 公司MCS-51系列单片机中基本型产品，它采用INTEL 公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的体系结构和指令系统。
它结合了HMOS 的高速和高密度技术及CHMOS 的低功耗特征，是80C51BH 的EPROM 版本，电改写光擦除的片4kB EPROM 。
87C51置中央处理单元、128字节部数据存储器RAM 、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片时钟振荡电路。
快速脉冲编程，如编写4kB 片ROM 仅需12秒。
此外，87C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。
在空闲模式下冻结CPU 而RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下，保存RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片其它功能。
87C51有PDIP 和PLCC 两种封装形式。
单 片 机 87C51 引 脚 图 主要功能特性：· 标准MCS-51核和指令系统· 4kB 部ROM （外部可扩展至64kB ） · 32个可编程双向I/O 口 · 128x8bit 部EPRAM(可扩充64kB 外给定值 87C51 单片机驱动电路 晶闸管主电路 被控对象 输出温度 采 样 电 路部存储器)· 2个16位可编程定时/计数器· 时钟频率0-16MHz· 5个中断源· 5.0V工作电压· 可编程全双工串行通信口· 布尔处理器· 2层优先级中断结构· 电源空闲和掉电模式· 快速脉冲编程· 2层程序加密位· PDIP和PLCC封装形式· 兼容TTL和CMOS逻辑电平(1)电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：接+5V电源正端；Vss（20脚）：接+5V电源正端。
(2)外接晶振引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。
在单片机部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。
XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。
在单片机部，接至片振荡器的反相放大器的输出端。
当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。
对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。
(3)控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4种形式。
RST/VPD（9脚）：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。
当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。
当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（+5V）为部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
ALE/ P （30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的地址信号。
PSEN(29脚):片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。
当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。
当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。
EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。
当EA 端保持高电平时，单片机访问片程序存储器4KB（MS—52子系列为8KB）。
若超出该围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。
当EA端保持低电平时，无论片有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。
对于片含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V的编程电源Vpp。
(4)输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口P0口（39脚～22脚）：这8条引脚有两种不同功能，分别适用于两种不同情况。
第一种情况是89S51不带片外存储器，P0口可以作为通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据。
第二种情况是89S51带片外存储器，P0.0-P0.7在CPU访问片外存储器时用于传送片外存储器的低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读写数据。
P1口（1脚～8脚）：这8条引脚和P0口的8条引脚类似，P1.7为最高位，P1.0为最低位。
当P1口作为通用I/O口使用时，P1.0-P1.7的功能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。
P2口（21脚～28脚）：这组引脚的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同，既它可以作为通用I/O口使用。
它的第二功能和P0口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高8位地址。
P3口（10脚～17脚）：P3.0～P3.7统称为P3口。
它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。
引脚第二功能P1.1 TXD(串行口输出端)P1.2 INT0(外部中断0请求输入端，低电平有效) P1.3 INT1(外部中断1请求输入端，低电平有效) P1.4 T0（定时器/计数器0计数脉冲端）P1.5 T1（定时器/计数器1计数脉冲端）P1.6 WR（外部数据存储器写选通输出端，低电平有效）P1.7 RD（外部数据存储器读选通输出端，低电平有效）3.1．2.温度传感器的选择本系统采用DALLAS半导体公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20采集温度数据，DS18B20属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。
它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。
1、DS18B20的主要特性1.1. 适应电压围更宽，电压围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电1.2. 独特的单线接口方式，DS18B20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1.3. DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路1.4. 温围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃1.5.可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温1.6. 在9位分辨率时最多在93.75ms把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms把温度值转换为数字，速度更快1.7. 用户可分别设定各路温度的上、下限2、DS18B20的外形和部结构DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。