**温控系统设计

	
	承接设计任务
	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 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，.维力安智能科技___r**温控系统设计，再通过数码管显示温度数值。 （2）技术指标 ① 温度测试范围：0℃~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，* 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）* 2 位数码管显示温度的十位数值，* 3 位数码管显示温度的个位数值及小数点，* 4 位 数码管显示温度测量值的小数点后**位数值。 2、  提高要求 （1）功能要求 ① 实现温度自动控制功能，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对象温度控制：可通过单片机控制加热器进行温度自动调节，并可设置和显示温度恒定数值，控制 对象为大功率电阻； （2）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：±1℃ ③ 研究合适的温度控制算法。

	根据设计任务设计几种实现方案，经比较从中优选确定一种实现方案。 2．说明所选电路的组成及工作原理，并绘出原理框图。 3．设计各单元电路，计算元器件参数并选择元器件类别型号。
	
画出实际电路图，并用 Protues 软件进行电路仿真。 5．列出元器件清单。 6．组装并调试方案电路，记录调试步骤及结果。 7．设计单片机程廴序，完成数据采集、处理和显示。 8．对电路功能及技术指标进行测试，记录测试数据。

	系统方案设计图
	温度测量与温度传感器
	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，无锡维力安智能科技有限公司,维力安智能科技,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、**、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，测温器易影响被测对象的温度场分布，测温上限受到测温器件材料性质的限制，故所测温度不能太 高。 温度传感器是把温度转换为电量的测温器。常用的温度传感器有：金属热电阻和半导体热敏电阻、热
	单片机 开发板
	AD 转换
	参考电压源
	温度 传感器
	模拟信号 调理
	驱动 电路
	加热 元件
	

	4
	电偶、PN 结型传感器和集成温度传感器、石英晶体温度传感器、涡流式温度传感器、电容式温度传感器 等。 采用集成温度传感器测量温度，具有省电、体积小、线性好、成本低等优点，而且能满足一般测温工 作（－50℃~＋150℃）的需要，因此本设计使用集成温度传感器，型号为 LM35（电压输出型）。 传感器使用说明见附件 1：《LM35 数据手册》。
	4.3 模拟信号调理
	1．调零与调满度 半导体温度传感器有一个共同的特点，.维力安智能科技___r**温控系统设计，即其输出电压或电流与**温度成正比或线性关系。因为常用 的温标为摄氏温度，而且为便于亍测量，希望在 0℃（传感器插入冰水中）时，测温电路输出显示为 0，在 100℃（传感器插入沸水中）时，测温电路输出显示为 100。因此，半导体测温电路中需要设计调零电路和 调满度（也称调灵敏度）电路。 2．放大与电平平移 模拟传感器输出的信号通常为非标准双极性或单极性小信号，为实现数据采集，需适应 A/D 转换器输 入电平要求，因此要对模拟信号进行放大和电平平移。
	4.4  模拟信号 A/D 转换
	模拟信号需经 A/D 转换后，才能被采集到单片机中，完成后续的处理。 4.5 数码管显示 4 位数码管显示，电路设计参考硬件资料。
	4.6 软件**层流程图
	1．软件**层流程图 软件的部分**层流程图如图 42 所示。
	

	开始
	系统初始化
	温度数据采集
	按键检测处理
	系统状态设置
	温度数据显示
	

	5
	图 4.2  软件**层流程图
	2．软件组成框图 主要包括主控程序、硬件接口程序、人机接口程序、处理算法程序、通用模块程序等，每个程序又由若 干子程序或模块组成。软件的部分组成框图如图 5.3 所示。
	

	图 4.3  软件组成框图
	4.7  加热器应用技术
	为实现温度的自动调节，实验装置需要设计一个加热器，并对其温度进行实时检测和闭环控制。实验项 目采用单片机外接驱动电路控制大功率电阻，作为简易的加热装置。
	

	4.8 设计资料
	附件 1：LM35 数据手册 附件 6：Proteus 入门教程 附件 7：Multisim10 仿真软件简介与使用
	主控程序
	硬件接口程序 ADC初始化子程序
	按键检测子程序
	数码管显示子程序
	LED 显示子程序
	中断处理模块
	PWM 控制子程序
	

	

	…
	人机接口程序 按键处理子程序
	系统显示子程序
	温度刷新子程序
	

	

	… 处理算法程序 温度处理子程序
	温度控制子程序
	PID 计算子程序
	

	

	…
	

	

	…
	系统软件