1、I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。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本
2、和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机
3、构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日III注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于
4、1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告
5、、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘 要随着控制理论和电子技术的发展，工业控制器的适应能力增强和高度智能化正逐步成为现实。其中以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强、简便易行而得到广泛应用。PLD 温度控制器作为一种重要的控制设备，在化工、食品等诸多工业生产过程中，得到广泛的应用。本文主要讨论在过程控制中得到广泛应用的数字 PLD 控制在单片机温度控制系统中的应用。本文详细阐述了基于单片机的温度控制系统的硬件组成、接口电路及程序编译。并且充分考虑到系统的可靠性，采取相应的保护措施。通过设计表明本文所论述的基于单片机的温度控制系统的设计的合理性及有效性。关键字：单片
6、机；PLD 温度控制器；温度控制系统VAbstractAlong with control theory and electronics technical development, the orientation ability of the industrial controller the to build up and high intelligence turn to just and gradually become reality. Among them with list slice machine for the core carry out of the number co
7、ntroller get an extensive application because its physical volume is small, low cost and strong function and simple to easily go. The PLD temperature controller is a kind of important control equipments, at chemical engineering, and food.etc. many industrial production line in, get an extensive appl
8、ication. This text mainly discusses in the process to control in the number PLD control of getting the extensive application the application within the machine temperature control system is at the list slice.This text elaborated in detail the hardware controlling system according to the temperature
9、of the list slice machine constitute, connects a peoples electric circuit and procedure to edit and translate. And full in consideration of the credibility of the system adopt homologous protection measure. Pass a design enunciation originally what text discusses according to list the temperature of
10、 the slice machine control system of the rationality and usefulness of design.Key words: The list slice machine, PLD temperature controller , temperature controls system目 录1 绪论 .11.1 概述 .11.2 温度测控技术的发展 .11.3 系统方案设计思路 .21.4 论文主旨及章节安排 .22 单片机 技术简介 .42.1 单片机介绍 .42.2 MCS-51 单片机组成及结构 .42.3 MCS-51 单片机的指令系
11、统 .52.4 单片机温度控制系统的组成及工作原理 .62.5 AT89C52 概 述 .63 温控原理及温控传感器选择 .113.1 PID 控制温度控制器原理 .113.2 温度传感器简介 .123.3 设计内容及性能指标 .123.4 温度传感器的选择 .133.5 温控传感器介绍 .133.5.1 DS18B20 简单介绍 .133.5.2 DS18B20 使用中的注意事项 .143.5.3 DS18B20 内部结构 .153.5.4 DS18B20 测温原理 .173.5.5 提高 DS1820 测温精度的途径 .184 硬件实现 .214.1 系统硬件结构 .214.2 主控模块设
12、计 .214.3 输入通道设计 .224.4 电路设计 .224.5 硬件抗干扰措施 .244.6 硬件调试 .255 论文总结 .266 鸣谢 .27参考文献 .28附录 1：程序 .29基于单片机的数字温度控制系统设计11 绪论1.1 概述温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标(F)、摄氏温标（C） 、热力学温标(K)和国际实用温标。从分子运动论观点看，温度是物体分
13、子平均平动动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义。对于个别分子来说，温度是没有意义的。自然界中任何物理过程、化学过程都和温度有着密不可分的联系；在日常生活中，温度也是关乎人们生活的方方面面。因此，温度的测量和控制在国民经济各个领域中都受到了相当大程度的重视。然而在实际生产实践环境中，由于系统内外热交换难以控制，以及其他方面干扰，因此对温度的测量起到不可预测的干扰。为了能准确的测量与控制温度，因此就需要采用某些手段来达到热平衡效果。由于在大部分情况下，增温比降温来的容易，因此，对温度的控制精度在一般情况下是不允许出现实际温度超过控制的目标的温度，这对控制温度的影响是很大的。因为
14、种种原因，想要达到高精度控制温度是很困难的，而且不同环境下又需要不同策略，因而就要从最初入手进行分析。下面先介绍下温度测控技术的发展。1.2 温度测控技术的发展近年来温度测量理论已发展的相当成熟，但在实际上如何能保证快速实时的对温度进行采样、确保数据的正确传输、并对所测温度场进行较精确的控制，仍然在不停的研究中。温度测控技术包括了温度测量与温度控制这两个方面。在温度测量技术中，主要有接触式测量与非接触式测量两种：（1）接触式测量：也就是通过接触对物体进行温度测量。它的优点是简单、可靠、廉价、测量精度高。但又由于检测元件热惯性的影响，响应时间长，对某些热容量小的物体则难以精确的测量。又由于某些材
15、质关系，并不能对所有的物体进行接触式测量。（2）非接触式测量：这类测量通常是通过对热辐射的检测来实现温度测量。其优点是不破坏被测量场，可以测量热容量小的物体，也适合对运动物体进行温度测量，不惧腐蚀，还可以测量区域温度分布，响应时间较快。但它的缺点也同样明显，那就是测量的精确度不高、误差大。因此，在实际测量过程中，要通过判断测量对象的特性从而来选择测量的方式。通常在工业生产中，温度控制器可以分为以下几种：1、定值开关控温法：即通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定值之间的关系，从而对系统加热装置进行通断控制。由于这种方法无法克服温度变化过程中的滞后性，被控对象温度波动太大，控制精度低，故而不
16、适合用于高精度温度测量。2、PLD 线形控温法：这种方法是基于 PLD 调节控制原理。PLD 控制是最早发展起来的控制方法之一，因其算法简单、可靠性高等优点，从而被广泛采用于工业控制过程中。尤其适合用于建立精确的数学模型的确定性控制系统。但PLD 控温法主要的精确度主要取决于三个 PLD 参数（比例值、积分值、微分值） ，当对象特性发生改变时，三个控制参数也将进行相应的改变，不然就将难以保证其控制品质。3、智能温度控制法：此种方法是基于 PLD 线形控温法上建立的方法，通过一系列自动调整 PLD 参数的方法，从而实现智能控制。从理论上说，此种方法可以完全的消除稳态误差。而第三代温控仪表就是基于
17、智能控稳技术而研制的自适应 PLD 算法的温度控制仪表。目前我国国内温控仪表的发展相对其他国家而言，在性能上还有不小的差距，主要的差别就在于控制算法上面。我国的温控仪表在自适应性上比较差，温度控制精度比较低，当然这与许多方面的原因而造成的。1.3 系统方案设计思路本篇论文是基于单片机的数字温度控制系统设计，通过 MCS-51 单片机来对温控硬件系统进行设计。通过对硬件电路的设计以及程序控制，从而达到系统温度控制。秉承着设计的合理化，简洁化，可靠化，模块化，高效化，并且能使设计出的系统体积小，成本低，功能强，抗干扰能力强并尽可能达到高精度的要求。1.4 论文主旨及章节安排本文主旨即是通过对单片机
18、技术的理解以及单片机程序编辑从而达到温度控制设计的目的，主要针对系统进行硬件设计，电路设计，程序设计以及抗干扰性设计，并对其进行调试。本文主要章节安排：第一章 绪论：主要是对本文一些先行背景知识进行介绍，并就设计思路进行简要概括。同时对本文的主要工作进行简介。第二章 单片机技术简介：主要就单片机技术进行初步的讲解，从而一步步深化，并对硬件设计做出铺垫。基于单片机的数字温度控制系统设计3第三章 硬件实现：就基于单片机技术对温度控制系统进行设计，主要包括硬件设计，电路设计，程序设计以及抗干扰性设计。并对所设计的系统进行调试。第四章 论文总结：通过对系统的设计对大学四年来的知识做一个概括性的总结，并
19、对所设计系统的设计与展望，同时表达对论文指导老师的敬意。第五章 参考文献：主要罗列出在我做论文期间所翻阅的书籍及各类文章。2 单片机技术简介2.1 单片机介绍单片机是将计算机的中央处理器（CPU） 、随机存取存储器（RAM） 、只读存储器（ROM） 、多中输入输出接口（I/O） 、定时器/记数器（TIMER/Counter） 、中断(Interruption)系统等集成在一块芯片上，因此，被称为单片机微型计算机，简称单片机。单片机是针对控制与检测应用而设计的，又称为微控制器(MCU)。另外，由于它可以很容易的嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此也叫嵌入式微控制器。单片机具有以下几个特点:（1）
20、集成度高、功能强。单片机在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM、I/O 接口等资源，在芯片上还包含了中断系统、串行通信接口、定时器/计数器等功能部件，芯片功能强、体积小、集成度高。（2）具有较高的性价比。单片机尽可能的把应用所需要的各种资源集成在一块芯片内，性能高，但是价格却相对低廉。（3）抗干扰能力强。单片机是面向工业检测控制环境设计的，因此，抗噪声干扰能力较强。程序固化在 ROM 类型的存储器中不易被破坏；许多资源集成在一个芯片上，可靠性高。自 20 世纪 70 年代单片机问世以来，它共经历了 5 个发展阶段。（1）第一阶段：单片机的萌芽阶段，由 Intel 公司推出了 4 位微处理器I
21、ntel4004，并且配有随机存储器，只读存储器和移位寄存器芯片，构成了第一台 MCS-4 微型计算机。随后又研制了 8 位微处理器 Intel8008。（2）第二阶段：初级单片机阶段，1976 年 Intel 公司推出了真正意义上的单片机 MCS-48 系列，采用了 8 位 VPU、8 位并行 I/O 接口8 位定时记数器，RAM 和 ROM 等集成于一块半导体芯片上的单片结构。（3）第三阶段：高性能单片机阶段，这一阶段推出的高性能 8 位单片机，不仅存储容量和寻址范围大，而且普遍带有串行口、多级中断处理系统、多个16 位定时器/记数器，有的单片机的片内还带有 A/D 转换接口。指令系统普遍增设了乘除法。（4）第四阶段：8 位单片机巩固发展及 16 位单片机推出阶段。（5）第五阶段：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等方面全方位的向更高水平发展。
