代码收藏家 单片机设计基于单片机炉温温度恒温控制系统
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前言 概要 功能设计 设计思路 软件设计 效果图 程序 文章目录
前言
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单片机设计精品实战案例✅
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概要
基于单片机炉温温度恒温控制系统设计概要如下：
一、系统概述
本系统旨在实现对炉内温度的精确控制，以满足各种工业生产和实验室研究的需求。该系统采用单片机作为核心控制器，结合温度传感器、控制算法以及执行机构等部件，实现对炉温的实时监测和精确控制。
二、系统组成
单片机：选用性能稳定、功耗低、具有足够IO端口和扩展能力的单片机，如AT89C51或MCS-51等，负责接收温度传感器的信号，根据控制算法计算出控制量，并输出控制信号给执行机构。
温度传感器：选用精度高、响应速度快的温度传感器，如热电偶或热敏电阻等，实时检测炉内温度，并将温度信号转换为电信号输出给单片机。
执行机构：根据控制信号调节炉内的加热功率，从而实现对炉温的控制。常见的执行机构包括可控硅、继电器或电机等。
显示模块：采用液晶显示屏或LED数码管等显示设备，实时显示炉内温度、设定温度以及工作状态等信息。
三、功能特点
实时监测：通过温度传感器实时监测炉内温度，确保温度数据的准确性和实时性。
精确控制：采用PID（比例-积分-微分）等控制算法，根据当前温度与目标温度之间的偏差计算出控制量，并输出给执行机构，实现炉温的精确控制。
稳定性高：系统具有良好的稳定性和可靠性，能够在各种复杂环境下稳定运行。
操作简便：通过简单的用户界面，用户可以方便地设置目标温度、查看实时温度以及调整控制参数等。
四、系统设计与实现
硬件设计：设计适当的电路结构，包括电源电路、复位电路、时钟电路等，以满足系统的工作需求。同时，根据所选单片机和温度传感器的特性，设计相应的信号调理电路，将温度传感器的输出信号转换为单片机可处理的数字信号。
软件设计：编写数据采集程序，实时读取温度传感器的输出信号，并进行必要的滤波和去噪处理，以提高温度数据的准确性。根据实际需求选择合适的控制算法，如PID控制算法等，并编写相应的控制程序。同时，设计简洁直观的用户界面，方便用户进行操作和监控。
系统测试与优化：完成系统设计和编程后，需要进行系统测试以验证其功能和性能。测试包括硬件测试和软件测试两部分。根据测试结果，对系统进行必要的优化和改进，以提高系统的整体性能。
五、应用前景
基于单片机的炉温温度恒温控制系统具有广泛的应用前景，可用于各种工业加热炉、实验室研究设备等领域，实现对炉温的精确控制和稳定控制，提高生产效率和产品质量。同时，该系统也可作为教学和科研实验的优质平台，助力相关领域的创新发展。
功能设计
测温，温度可设定，继电器电路，数码管显示。此系统用于控温，当设定温度高于实际温度时，继电器吸合加热单元加热，当实际温度大于设定温度时，继电器释放。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图
程序
#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit beep = P1^7;
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;
uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;
#include "lcd1602.h"
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void write_74hc595(unsigned int num)
{
int i;
ST = 0;
for(i=0; i<16; i++)
{
SH = 0;
if (num & 0x0001)
{
DS = 1;
}
else
{
DS = 0;
}
SH = 1;
num >>= 1;
}
ST = 1;
}
unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
int i;
unsigned int ret=0;
if (num > 16)
return 0xFFFF;
for(i=0;i<num;i++)
{
ret |= 1<<i;
}
return ret;
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
init_1602();
write_string(1,0,"Jin: Chu:");
write_string(2,0,"Car: P:");
write_sfm2(1,4,num_jin);
write_sfm2(1,12,num_chu);
write_sfm2(2,4,num_car);
write_sfm2(2,12,16-num_car);
write_74hc595(0);
while(1)
{
key();
}
}
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目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ1928499906
