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. 基于單片機的溫度控制 系統(tǒng)設計文獻綜述 前言 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人們需要對工業(yè)生產(chǎn)中有關溫度系統(tǒng)進行控制，如鋼鐵冶煉過程需要對剛出爐的鋼鐵進行熱處理，塑料的定型及各種加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中溫度進行實時監(jiān)測和精確控制 溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學、環(huán)境保護、化工、石油等領域最常遇到的一個物理量。而且，很多領域的溫度可能較高或較低，現(xiàn)場也會較復雜，有時人無法靠近或現(xiàn)場無需人力來監(jiān)控。如加熱爐大都采用簡單的溫控儀表和溫控電路進行控制, 存在控制精度低、超調(diào)量大等缺點, 很難達到生產(chǎn)工藝要求。且在很多熱處理行業(yè)都存在類似的問題，所以，設計一個較為通用的溫度控制系統(tǒng)具有重要意義。這時我們可以采用單片機控制，這些控制技術會大大提高控制精度，不但使控制簡捷，降低了產(chǎn)品的成本，還可以和計算機通訊，提高了生產(chǎn)效率. 單片機是指芯片本身，而單片機系統(tǒng)是為實現(xiàn)某一個控制應用需要由用戶設計的，是一個圍繞單片機芯片而組建的計算機應用系統(tǒng)，這是單片機應用系統(tǒng)。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點，因此，應用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機應用系統(tǒng)。 1. 陳巖《基于ARM 的遠程控制溫控系統(tǒng)的設計》一個基于ARM的遠程控制系統(tǒng)的設計.該系統(tǒng)以無線尋呼網(wǎng)絡接收POCSAG編碼的控制命令字,同時利用DIMF信號發(fā)送器將要反饋的數(shù)據(jù)通過公用電話網(wǎng)絡以DTMF編碼傳送回去,從而實現(xiàn)了一個功能完整的遠程控制系統(tǒng),彌補了以往遠程控制系統(tǒng)的不足同。 2．金凱鵬 胡即明《基于模糊PID 算法遠程溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)》針對實時溫度控制對象, 算法遠程溫度控制系統(tǒng)是一套遠程控制系統(tǒng),并結合了模糊PID控制算法,利用其電路組成和設計原理,實現(xiàn)了對遠程溫度系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能.采集端主要實現(xiàn)溫度采集、數(shù)碼顯示、溫度設定、無線編碼發(fā)射、加熱開關控制等功能;監(jiān)控部分主要實現(xiàn)無線解碼接收、溫度顯示、報警等功能模塊.本系統(tǒng)實現(xiàn)了實時控制與無線傳輸結合. 3. 王曉員《基于單片機多點溫度控制的硬件構建設計》針對目前許多塑料反應爐溫度控制不準確的現(xiàn)狀,進行了基于MCS-51系列單片機多點溫度控制的硬件構建的設計.采用數(shù)字化溫度傳感器DS18820,TLC2543型號的12位開關電容運次逼近模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器.成本低、可靠性高 4. 王芳《利用單片機實現(xiàn)溫度智能控制》溫度控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),它是用溫度傳感器將檢測到實際爐溫A/D轉(zhuǎn)換,送入到計算機中,與設定值進行比較,得出偏差.對此偏差按PID算法進行修正,求得對應的控制量控制可控硅驅(qū)動器,調(diào)節(jié)電爐的加熱功率,從而實現(xiàn)對爐溫的控制. 5. 李曉偉 鄭小兵 周磊 李建軍《基于單片機的精密溫控系統(tǒng)設計》基于單片機的精密溫控系統(tǒng)是一種基于單片機的精密溫控系統(tǒng).該系統(tǒng)采用單片機為核心控制部件進行PID運算,數(shù)字式溫度傳感器DS18B20芯片測量溫度,大功率放大器OPA548驅(qū)動半導體致冷器TEC實現(xiàn)溫度控制,精度達到0.1℃.關鍵字;單片機;溫度控制;PID控制 6. 儲海兵 譚功全 曹亢 任善榮《單片機溫度控制實驗系統(tǒng)》以單片機AT89C51為核心的溫度控制實驗系統(tǒng).它使用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度,經(jīng)過PID算法計算輸出PWM波控制固態(tài)繼電器調(diào)節(jié)熱阻絲發(fā)熱功率,最終控制被控對象溫度.另外,該系統(tǒng)還擴展了人機接口和串口通信.整個系統(tǒng)不但成本低廉、而且使用和擴展方便,為廣泛深入應用提供了借鑒 7. 葉丹《基于單片機的自適應溫度控制系統(tǒng)》人體生物組織活性檢測要求較高的溫度準確度和穩(wěn)定度,針對該應用設計了一個溫度控制器;用現(xiàn)代控制理論分析了該系統(tǒng);建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型,并推導出其狀態(tài)空間方程.從而提出了先使溫度快速穩(wěn)定在目標溫度附近,然后通過自調(diào)整參數(shù)達到目標溫度的自適應溫度控制方案.仿真計算的結果證明了方案的可行性和對環(huán)境溫度變化的適應能力.最后以PIC16C72A單片機為核心,具體實現(xiàn)了一個使用該控制方案的溫度控制系統(tǒng).實驗結果表明該方案可以取得滿意的準確度和穩(wěn)定度. 8. 張小娟《一種基于模糊控制的溫度控制系統(tǒng)設計》針對被控對象存在的滯后、時變、非線性等特點,將模糊控制算法引入除氧器控制系統(tǒng),改善了系統(tǒng)的控制效果,并設計了以PIC18F252單片機為核心,實現(xiàn)了該控制方案.該控制方法在除氧器溫度控制系統(tǒng)的應用中,取得了良好的效果.文中使用MATLAB軟件對PID控制、帶自調(diào)整因子模糊控制分別進行了仿真研究,仿真結果表明,帶自調(diào)整因子模糊控制能滿足調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量小且穩(wěn)態(tài)誤差在1043 ℃內(nèi)的控制要求. 9. 美國加里福尼亞大學Zadeh教授《模糊集合論》標志著模糊數(shù)學的誕生。模糊自動控制是以模糊數(shù)學為理論基礎，即以模糊集合論，模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數(shù)字控制，屬于智能控制方法。 10. 陳偉 邢梅香 《基于SOC單片機的模糊溫度測控系統(tǒng)設計》提出一種基于SOC單片機的模糊溫度測控系統(tǒng)的設計方案.采用SOC型單片機MSP430F149為控制核心,利用MSP430F149片內(nèi)資源,實現(xiàn)溫度采集信號的放大、ADC轉(zhuǎn)換處理、PWM驅(qū)動控制等功能,以最小的硬件結構完成模糊溫度閉環(huán)控制.同時,應用RS-485通訊協(xié)議,實現(xiàn)上位機與底層控制節(jié)點之間可靠的數(shù)據(jù)通訊. 11. 趙麗娟 《基于單片機的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)》溫度測控在工業(yè)領域具有廣泛的應用,隨著傳感器技術和單片機技術等不斷發(fā)展,為智能溫度測控系統(tǒng)精度的提高和穩(wěn)定性改善等提供了條件.本文介紹了一種基于單片機的溫度閉環(huán)控制裝置,通過對機內(nèi)數(shù)字PID參數(shù)的設置,達到對不同受控對象的不同溫度要求進行高精度控制. 設計了一種基于89C51單片機和DS1820數(shù)字溫度傳感器的智能溫度測控系統(tǒng),可實現(xiàn)溫度控制、故障分析以及通過GSM移動通信模塊進行遠程報警等功能.系統(tǒng)具有結構簡單、穩(wěn)定可靠、操作方便等特點,有廣闊的應用前景. 12. 彭秋紅 沈占彬《基于單片機溫度控制系統(tǒng)的硬件設計》數(shù)字式溫度傳感器的結構、性能及系統(tǒng)資源,分析了計算機與單片機控制模塊的通信方方式,建立了控制系統(tǒng)多點通訊協(xié)議.在以單片機AT89C2051為核心單元的基礎上,搭建了溫度控制系統(tǒng). 硬件方面有8155接口電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，溫度傳感器DS18B02進行設計，然后把它們整合成為一個整體，完成對溫度進行控制的硬件部分。在軟件設計方面，對主程序，中斷服務程序，采樣子程序，數(shù)字濾波程序進行編寫 13. 張艷艷《基于PID算法和89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)》 溫度控制系統(tǒng)廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中,但目前的溫度控制系統(tǒng)很多不能達到很好的效果.單片機系統(tǒng)功能強大、使用靈活,可以實現(xiàn)較為精準的控制;而PID算法實現(xiàn)一種模糊控制,可調(diào)試性強;以89C52單片機為控制核心的PID溫度控制能使系統(tǒng)具有較高的精確度和穩(wěn)定性.通過原理分析、軟硬件設計以及實驗測試,表明該溫度系統(tǒng)非常穩(wěn)定并且精確,可廣泛地應用于各類溫控場合. 14. 喬和 陳彬《基于ARM的智能溫控系統(tǒng)設計》針對電阻爐溫度控制純滯后、大慣性環(huán)節(jié)控制的特點,傳統(tǒng)的PID控制可以獲得較好的穩(wěn)態(tài)響應特性,但控制上會造成較大的系統(tǒng)超調(diào),無法滿足控制精度.應用參考模型自適應方法設計控制器,分析并給出了系統(tǒng)的數(shù)學模型,用超穩(wěn)定理論設計了參考模犁自適應PID控制系統(tǒng),并給出白適應率.以ARM單片機為核心,設計并分析了電阻爐智能溫度控制系統(tǒng)硬件電路,由K型熱電偶和數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片MAX6675組成溫度檢測電路,采用固態(tài)繼電器來作為溫控元件,利用開關特性來控制電路的斷開和接通爐溫控制主電路.實驗結果表明該控制系統(tǒng)超調(diào)量小,跟蹤速度快,可靠性高,結構緊湊、工作穩(wěn)定. 15. 胡如龍《基于AVR單片機的全自動熱飲機控制器的設計》一種全自動熱飲機控制器的設計,提供了溫度控制、開關量的輸出控制、水位檢測控制、數(shù)據(jù)保存等關鍵部件的設計思路及方案,還討論了系統(tǒng)的軟件設計流程;給出了相應的硬件電路圖和軟件流程圖,并對這種設計下的各部件工作狀況進行了試驗,得出了一些關于自動熱飲機設計的規(guī)律;實用證明,該控制器具有實現(xiàn)成本低,控溫精度高,易于實現(xiàn)等優(yōu)點,實現(xiàn)了熱飲泡制的全自動控制和管理, 16. Yuan N ,Yeo TS《Analysis of Sca-ttering from Composite Conducting and Dielectric Target susing the Precorrected-FFT》傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)溫度控制方式已不能滿足高精度，高速度的控zhi如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點是溫度波動范圍大，由于它主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。 成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內(nèi)技術還不十分成熟，形成商品化并廣泛應用的控制儀表較少，因此不適合用此種方法作加熱爐的溫控系統(tǒng)。 17. Alexander《Street MQ1 The microelect ronics and computer systems laboratory》結合加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐等以溫度控制為主的工業(yè)控制系統(tǒng)對產(chǎn)品工藝、溫度的精度要求，再考慮不同的加熱系統(tǒng)溫控方法，考慮各種熱爐溫控方法的優(yōu)缺點，選擇最佳的方案，而單片機作為工業(yè)溫度控制系統(tǒng)的溫控核心在工業(yè)生產(chǎn)中較為合適。用單片機對熱爐溫度進行控制，不僅精度高，反映速度快，對環(huán)境要求不高，價格便宜并且易于實現(xiàn)等優(yōu)點，能夠大規(guī)模的運用和生產(chǎn)，能很好的完成對溫度的監(jiān)測和控制。 18. Augustine《Intelligent temperature controller based on single chip microcomputer control equipment 》一種基于單片機控制的智能式溫度控制儀器.該儀器集成了信號的變換、處理、控制功能,使用了∑-△原理的高精度A/D轉(zhuǎn)換及標準0～10 mA電流型輸出D/A轉(zhuǎn)換,輔助以鍵盤和數(shù)碼管的人機界面,可以應用在需要精密溫度控制的各種領域.該儀器輸入標準鉑電阻溫度傳感器RTD(Resistance Temperature Detector)信號,采用比例積分微分PID(Proprotional Integral Differential)控制算法,輸出0～10 mA電流控制功率加熱元件.兼顧整機的精度和價格等因素,采用了80C196單片機系統(tǒng)結合專用集成電路進行設計.CPU系統(tǒng)采用GAL進行譯碼, 結　　論 綜上所述，本次設計設計敘述了基于單片機對工業(yè)生產(chǎn)中溫度的控制與設計，該系統(tǒng)包括硬件組成和軟件的設計，硬件設計上主要是通過溫度傳感器對溫度進行采集，把溫度轉(zhuǎn)換成變化的電壓，然后由放大器將信號放大，通過A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬溫度電壓信號轉(zhuǎn)化為對應的數(shù)字溫度信號電壓。其硬件設計中最為核心的器件是單片機89C51，它一方面控制A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字溫度電壓值經(jīng)計算機處理得到相應的溫度值，送到LED顯示器，以數(shù)字形式顯示測量的溫度。整個系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言對單片機MT89C51實現(xiàn)其控制功能。整個系統(tǒng)結構緊湊，簡單可靠，操作靈活，功能強大，性能價格比高，較好的滿足了現(xiàn)代生產(chǎn)和科研的需要。 還來不及享受美麗的錦瑟華年，就已經(jīng)到了白發(fā)遲暮，一生匆匆而過。生命，就是這樣匆匆，還來不及細細品味，就只剩下了回憶。 　　生命匆匆，累了就選擇放下，別讓自己煎熬痛苦，別讓自己不堪重負。放下該放下的，心才會釋放重負，人生才能安然自如。 　　人生就是一個口袋，里面裝的東西越多，前行的腳步就越沉重。總覺得該得到的還沒有得到，該擁有的卻已經(jīng)失去，苦苦追尋的依然渺茫無蹤。心累，有時候是為了生存，有時候是為了攀比。 　　只有放下羈絆前行腳步的重擔，放下陰霾繚繞的負面情緒，才能感受到“柳暗花明又一村”的豁然開朗，領悟到“一蓑煙雨任平生”的超然物外。 　　人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要執(zhí)拗于一時的成敗得失！ 　　很多時候，我們用汗水滋養(yǎng)夢想，可是，夢想是豐滿的，現(xiàn)實是骨感的。每個人都渴望成功的鮮花圍繞自己，可是，誰都不是常勝將軍，都會猝不及防地遭遇人生的滑鐵盧。唉聲嘆氣只會讓自己裹足不前，一蹶不振只能讓自己沉淪墮落。 　　如果真的不能承受其重，就放一放，重新審視前方的道路，選擇更適合自己的方向。 　　有些東西，本就如同天上的浮云，即使竭盡全力，也未必能攬之入懷?；蛘呒词沟玫剑参幢啬芴岣咝腋Ｖ笖?shù)。所以與其為得不到的東西惶惶終日，不如選擇放下，為心減負，輕松前行。 　　一人難如百人愿 ,不是所有的人，都會欣賞和喜歡自己。所以，我們不必曲意逢迎他人的目光，不用祈求得到所有人的溫柔以待。 　　真正在意你的人，不會對你無情無義，不在意你的人，你不過是輕若鴻毛的可有可無。做最好的自己，靜靜地守著一江春水的日子，讓心云淡風輕，怡然自若。 　　人生本過客，何必千千結。不是所有的相識都能地久天長，不是所有的情誼都能地老天荒。有些人終究是走著走著就散了，成為我們生命中的過客。 　　愛過，恨過，都會裝點我們原本蒼白的人生，感謝曾經(jīng)在我們生命中出現(xiàn)過的人。如果無緣繼續(xù)紅塵相伴，就選擇放下吧，給自己和對方都留一段美好的回憶和前行的空間。 　　魚總是自由自在地在水中快樂游弋，是因為魚只有七秒鐘的記憶，只在一瞬間，魚便忘記了所有的不愉快。所以，忘記所有的不愉快，才能為美好的情緒留出空間，才能讓心情燦然綻放。 　　林清玄說：一塵不染不是不再有塵埃，而是塵埃讓它飛揚，我自做我的陽光。是呀，世事喧囂紛擾，放下紛擾，做一個陽光快樂的人，做自己快樂的主人！ 還來不及享受美麗的錦瑟華年，就已經(jīng)到了白發(fā)遲暮，一生匆匆而過。生命，就是這樣匆匆，還來不及細細品味，就只剩下了回憶。 　　生命匆匆，累了就選擇放下，別讓自己煎熬痛苦，別讓自己不堪重負。放下該放下的，心才會釋放重負，人生才能安然自如。 　　人生就是一個口袋，里面裝的東西越多，前行的腳步就越沉重。總覺得該得到的還沒有得到，該擁有的卻已經(jīng)失去，苦苦追尋的依然渺茫無蹤。心累，有時候是為了生存，有時候是為了攀比。 　　只有放下羈絆前行腳步的重擔，放下陰霾繚繞的負面情緒，才能感受到“柳暗花明又一村”的豁然開朗，領悟到“一蓑煙雨任平生”的超然物外。 　　人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要執(zhí)拗于一時的成敗得失！ 　　很多時候，我們用汗水滋養(yǎng)夢想，可是，夢想是豐滿的，現(xiàn)實是骨感的。每個人都渴望成功的鮮花圍繞自己，可是，誰都不是常勝將軍，都會猝不及防地遭遇人生的滑鐵盧。唉聲嘆氣只會讓自己裹足不前，一蹶不振只能讓自己沉淪墮落。 　　如果真的不能承受其重，就放一放，重新審視前方的道路，選擇更適合自己的方向。 　　有些東西，本就如同天上的浮云，即使竭盡全力，也未必能攬之入懷。或者即使得到，也未必能提高幸福指數(shù)。所以與其為得不到的東西惶惶終日，不如選擇放下，為心減負，輕松前行。 　　一人難如百人愿 ,不是所有的人，都會欣賞和喜歡自己。所以，我們不必曲意逢迎他人的目光，不用祈求得到所有人的溫柔以待。 　　真正在意你的人，不會對你無情無義，不在意你的人，你不過是輕若鴻毛的可有可無。做最好的自己，靜靜地守著一江春水的日子，讓心云淡風輕，怡然自若。 　　人生本過客，何必千千結。不是所有的相識都能地久天長，不是所有的情誼都能地老天荒。有些人終究是走著走著就散了，成為我們生命中的過客。 　　愛過，恨過，都會裝點我們原本蒼白的人生，感謝曾經(jīng)在我們生命中出現(xiàn)過的人。如果無緣繼續(xù)紅塵相伴，就選擇放下吧，給自己和對方都留一段美好的回憶和前行的空間。 　　魚總是自由自在地在水中快樂游弋，是因為魚只有七秒鐘的記憶，只在一瞬間，魚便忘記了所有的不愉快。所以，忘記所有的不愉快，才能為美好的情緒留出空間，才能讓心情燦然綻放。 　　林清玄說：一塵不染不是不再有塵埃，而是塵埃讓它飛揚，我自做我的陽光。是呀，世事喧囂紛擾，放下紛擾，做一個陽光快樂的人，做自己快樂的主人！ .