温度检测与控制电路设计

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1、课程设计报告课程名称综合电子设计题目温度检测与控制电路设计指导教师设计起止日期2013.4.22---2013.5.3系别自动化专业自动化学生姓名班级/学号成绩摘要随着社会的发展和科技的进步以及测温仪器在各个领域的应用，智能化是现代温控系统发展的主流方向，特别是近年来，温度控制系统已应用到生活的各个方面，但是温度控制一直是一个热门领域，是与人们息息相关的问题。温度是科学技术中一个基本物理量。在工业生产等许多领域，温度常常是表征对象和过度状态的重要物理量。各个工程应用领域对温度的要求越来越高。在众多的生产过程中

2、，对温度的控制效果直接影响到了产品的质量以及成本等问题。因此及时、准确的得到温度信息并进行可靠、准确、快速的控制，同时兼顾到系统灵活性、方便性、以及便于数据的读取与安装是一个非常重要的环节。本文通过温度传感器LM35CZ对电阻加热器的温度进行测量。其中以STC5A60S2单片机为核心部件，外加温度采集电路、串口通讯电路、加热控制电路等。并通过LED界面显示，以容易控制的功率电阻作为加热器件并以PWM控制加热程度。此次课设中既可以对当前温度进行实时显示又可以对温度进行控制，以使达到用户需要的温度，并使其恒定在这

3、一温度。人性化的界面设计使设置温度简单快速，实时曲线的显示方式具有直观性。建立在PID理论上的控制算法，使控制精度完全能满足此系统的要求。通过对系统软件和硬件设计的合理规划，发挥单片机自身集成众多系统级功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了硬件成本，系统操控简便。 一、功能介绍1、基本要求（1）功能要求①采用模拟温度传感器设计温度检测电路，并完成模拟信号调理；②采用Multisim（或Protues）软件进行模拟电路仿真；③采用51单片机（内置ADC）采集温度信号，再通过数码管显示温度数值；（2）技术

4、指标①温度测试范围：－40℃~110℃②温度测试精度：±2℃③温度测试分辨率：0.2℃④温度显示方式：4位数码管显示，第1位数码管显示符号（零下温度显示“—”号，零上及低于100℃不显示，100℃以上显示“1”），第2位数码管显示温度的十位数值，第3位数码管显示温度的个位数值及小数点，第4位数码管显示温度测量值的小数点后第一位数值。2、拓展要求（1）具有温度检测和温度控制两种工作状态，并可手动切换工作状态；（2）环境温度检测：功能及技术指标同基本要求；（3）加热器温度控制：可通过单片机控制加热器进行温度自动调

5、节，并可设置和显示温度恒定数值，控制对象为大功率电阻；（4）可通过按键调整系统状态和功能：•K1：显示控制：循环显示当前检测的温度数值和设置的恒定温度数值；•K2：状态控制：温度测试状态（点亮L1指示灯），温度控制状态（点亮L2指示灯），恒定温度设置状态（点亮L3指示灯）；•K3：减小温度设置数值（设置状态有效）；•K4：增大温度设置数值（设置状态有效）。（1）温度超限时，点亮超限报警灯（L4），并鸣响蜂鸣器。3、技术指标①温度控制数值可在40℃~70℃之间设置；②温度控制精度：±5℃；③研究合适的温度控制算

6、法。4、限定条件．模拟电路电源：±12V；．电路设计软件：AltiumDesigner（或ProtelDXP）；．单片机开发软件：KeilUV3v8.02；．电路仿真软件：Multisim或Proteus。5．主要器件：温度传感器：LM35CZ；运放：LM324或LM358任选其一；单片机模块：含STC5A60S2单片机1片、4位数码管、4个独立按键、4个LED灯、下载线；加热单元：220Ω/1W电阻；单片机开发板，集成温度传感器，运放等元器件；PC机，信号源，万用表，示波器，稳压电源，模拟电路实验箱。6．除

7、单片机模块外，其它电路在一块万用板上焊接好并调试正常，通过杜邦头跳线与单片机模块连接。一、方案论证与比较图1.系统总体设计方框图1． 控制器方案一：采用模拟运算放大器组成PID控制系统。对于水温控制是足够的。但要附加显示、温度设定等功能，要附加许多电路，稍显麻烦。 方案二：采用ATMEL公司的STC5A60S2作为系统控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。 基于以上分析拟订方案二，由基于以上分析以及现有器件限制选

8、择方案一作为控制核心，对温度采集和实时显示以及加热装置进行控制。这样的系统搭建简单，稳定并且调试方便。 2．检测模块 温度测量方法可分为接触式和非接触式两类，接触式的测温方法是基于物体的热交换现象。选定某一测温器，与被测物体相接触，进行充分的热交换，待两者温度一致时，测温器输出的大小即反映被测温度的高低。接触式测温的优点是简单、可靠、测量精度高；缺点是测温时有较大的滞后，对运动物体测温较困难，测温器