毕业设计设计题目名称：基于单片机的电阻炉温控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见摘要温度控制是工业对象中主要的控制参数，它的控制系统本身的动态属性属于纯滞后环节，比如机械、食品、化工等工业中，各种加热炉、反应炉等被广泛使用。

它对工件的处理温度要严格控制。

本论文主要是以围绕电阻炉为研究对象的设计。

此温度控制系统主要包括数据处理模块、温度传感器模块、温度控制和温度显示模块。

温度传感器采用了数字温度传感器，将采样的结果由模拟信号转换成数字信号。

单片机根据当前的炉内温度进行计算，控制PWM方波，由此来控制可控硅的通与断来调节电热丝的加热功率，从而可以让水的温度迅速达到预定值并且保持不变。

关键词:电阻炉、AT89C51、温度控制系统、单片机目录1 .概述1.1研究课题的意义 (7)1．2主要性能指标 (7)1.3主要工作任务 (7)2 .系统方案设计和工作原理2.1系统概述 (8)鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

2.2 工作原理………………………………………………………………2.3 炉温控制系统的原理…………………………………………………3．系统硬件设计3.1STC89C52构成的最小系统 (8)3.1.1 晶振回路 (9)3.1.2 复位电路 (9)3.2温度传感器模块 (10)3.2.1温度传感器DS18B20概述 (10)3.2.2温度传感器模块的硬件设计 (11)3.3 报警电路及电源电路设计 (12)3.4按键电路设计 (13)3.4.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (13)3.4.2矩阵键盘两种扫描方式 (13)3.5 显示电路设计 (14)3.5.1 LCD1602简介 (14)3.5.2 LCD1602管脚功能介绍 (15)3.5.3温度显示模块电路图 (17)3.6 电源系统设计.............. 错误!未定义书签。

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3.7 控制执行单元设计……………………………………………………3.8 继电器驱动电路设计 (18)3.8.1 固态继电器的分类与工作原理 (18)3.8.2固态继电器的硬件连接图 (19)4 .系统的软件设计4.1 主程序的设计 (20)4.2 液晶显示模块 (20)4.3温度模块软件设计 (21)4.3.1 DS18B20测温数据的读取程序设计 (21)4.3.2 DS18B20温度读取流程 (25)4.4中断服务函数 (26)4.5上位机软件设计 ........................... 27怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。

5.装置硬件介绍5.1处理器部分 (35)5.1.1关于AT89C52的说明 (40)5.1.2外部引脚的功能 (42)5.2关于8155部分5.2.1 关于8155的说明 (38)5.2.2外部管脚功能 (40)5.2.3 8155的工作方式与基本操作416 .系统抗干扰措施6.1软件抗干扰措施 (47)结束语 (48)致谢…………………………………………………………………..参考文献 (48)附录A 系统原理图 (42)附录B 系统总程序 (50)1 概述1.1 课题研究的意义随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。

如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造等诸多领域中，人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制等等。

而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电阻炉、电热水器、空调等家用电器，温度与我们都相关。

可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。

并随着电炉广泛应用于各行各业，其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。

为适应以上现实需要有必要设计一个基于单片机的性能良好、操作方便的温度控制系统。

1.2主要性能指标根据生活环境，设计本产品的技术指标为：①测温范围：0℃——+99.9℃。

②温度测量精度：在0～85℃时精度为±0.5℃。

③可设置上限报警值，当温度超限时，发出报警信号。

④电源工作范围：DC4.5～5.5V。

⑤能够按照设定的温度曲线控温。

1.3 主要工作任务在对各类温度传感器原理介绍的基础上，根据毕业设计实际的任务要求，完成温度传感器芯片的选型，系统芯片的选择，设计出电源电路、显示接口电路、键盘电路、单片机与上位机通信电平转换电路。

根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制[3]。

2 系统方案选择和工作原理2.1 系统综述本文所要研究的课题是基于单片机控制的水炉温度控制系统，主要是介绍了对水箱温度的测控，实现了温度的实时显示及控制。

用DS18B20、STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，由DS18B20检测炉内温度，并在LCD1602中显示。

控制器是用STC89C52单片机，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。

DS18B20可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。

从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，故不需要额外电源。

同时DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。

本设计主要实现温度测控，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动相应的功能。

而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再结合上位机通信部分来共同实现温度的监测与控制。

2.2 工作原理一个反馈系统，在干扰的情况下，被控量偏离给定值。

可以通过控制器来抵消干扰的影响。

大多数被控对象有纯滞后现象，所以就采用反馈控制来提高精度和系统的性能指标。

2.3 炉温控制系统的原理我设计的温度控制系统是以AT8951为核心，并囊括了数码显示管、报警、键盘以及转换电路等，该控制系统采用铂电阻测量入口温度与出口温度。

经数模转换后送入单片机与设计温度比较，其偏差经运算后输出，控制晶体管三相调功模块通断时间的不同以此来控制电热元件的时间，由此来控制加热电阻的加热温度。

控制系统控制继电器的姐通与断开控制加热电阻丝是否工作,从而来控制温度。

3 系统硬件设计3.1 STC89C52构成的最小系统STC89C52是一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。

该器件采用ATEML非易失内存的技术制造，可以和工业标准的80C51和80C52指令集、输出管脚相兼容。

因为把多功能8位CPU与闪速内存组合在单个芯片中，所以AT89C52是一种高效的微控制器，为许多嵌入式控制系统创造了一种灵活性高的方式。

它具有以下标准功能： 8k Flash，512 RAM， 32 位I/O 接口线，内置4KB EEPROM，，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构和全双工串行口。

3.1.1 晶振回路为STC89C52单片机正常工作需要的时钟电路创造稳定的工作频率这是晶振回路的目的。

根据STC89C52对单片机时钟周期的要求，回路要求的频率是11.0592MHz。

晶振回路电容、陶瓷谐振器晶振两部分组成。

担当单片机的时钟源。

他内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，这个放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1与XTAL0,在XTAL1和XTAL0端口接上时钟电源即可构成时钟电路。

本设计中采用内部时钟产生方式。

在XTAL0和XTAL1两端跨接晶振，和内部的反相器构成稳定的自激振荡器。

他发出的时钟脉冲可以直接送入单片机内定的时控制各部件。

电容C2和C1对频率有微调整作用。

电容C2和C1应安装在单片机芯片旁边，为了减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的运行。

晶振电路如图3-1所示图3-1 晶振电路3.1.2 复位电路电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.85～5.25V。

因为微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，所以在电源上电时，只有VCC超过4.75V且低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才可以被撤除，微机电路才能开始正常工作。

复位电路第二功能是手动复位。

手动复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平，一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。

当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。

复位电路如图3-2所示：图3-2复位电路3.2温度采集模块的硬件设计3.2.1温度传感器DS18B20概述温度传感器是将温度信号转换为电信号的装置，型号有很多，数字式温度传感器常用的有DS18B20等。

此设计采用的是DS18B20。