加热器自动温度控制设计分析报告

摘要

温度是重要的物理量，温度的测量和控制，在工业生产和科研工作中都非常重要。本文介绍了一种以STC89C52单片机为检测控制中心的数字式水温自动控制系统。温度测量部分采用单总线集成温度传感器DS18B20，使系统简单可靠，且易于操作。温度设置部分采用四个独立按键组成，显示部分采用四位共阴数码管显示，使系统变得简便而高效。温度控制采用PID数字控制算法，通过计算偏差值来控制光耦合和可控硅的通断，从而控制加热器的加热程度。实际调试表明，采用PID算法能使温度稳定在设定值附近。

前言

温度控制已成为工业生产、科研领域中很重要的一个环节, 能否成功地将温度控制在需要的范围内关系到整个工作的成败。由于控制对象的多样性和复杂性, 导致采用的温控手段也具有多样性。采用PID 控制原理研制

成适合用于小型电加热器的温度控制器。该控制器能够达到很好的控制效果, 若精心选择PID 的各种参数, 温度控制的精度可以达到±0.05℃。

温度控制的目的就是将电加热器的工作温度以一定的精度稳定在一定的范围内, 这就要求根据电加热器工作时的实际情况(如产热量大小等) 采取一定的措施,来控制电加热器的加热程度。

在温控系统中, 首先将需要控制的被测参数温度由传感器转换成一定的信号后再与预先设定的值进行比较, 把比较得到的差值信号经过一定规律的计算后得到相应的控制值, 将控制量送给控制系统进行相应的控制, 不停地进行上述工作, 从而达到自动调节的目的。当控制对象的精确数学模型难以建立时, 比较成熟且广泛使用的控制方法是采用按差值信号的比例（Proportionality），积分(Integration)和微分(Differentiation)进行计算控制量的方法, 即PID 算法。

1硬件系统设计

1.1 系统总体框图

系统总体设计思路为：当系统上电后，数码管会显示当前的温度，然后等待按键输入设定值，设定完毕后，系统开始温度自动控制过程，如果当前温度高于设定温度，系统会断开光耦器件及可控硅使水温冷却，如果当前温度低于设定温度，若低于2度以上，系统会采取全加热的方式，如果温差小于2度，则采用PID算法进行控制加热。定时器0每半秒钟会进行一次温度采样然后与设定值进行比较，比较出来的值将会决定定时器1控制的可控硅器件的通断时间长短，从而实现对温度的精确控制。系统的总体框图如图1.1所示，具体连接电路如图1.2所示。

1.2 单片机系统

随着集成电路技术的发展，单片微型计算机（单片机）的功能也不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。

主控制器

单片机

STC89C52

温度显示

温度传感器DS18B20 时钟振荡及复位电路双向可控硅加热器

水温设置

1.2.1 单片机STC89C52

STC89C52是一种高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，

MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T 可选。

STC89C52的主要特性如下：

温度控制器的设计

目录第一章课程设计要求及电路说明 (3) 1.1课程设计要求与技术指标 (3) 1.2课程设计电路说明 (4) 第二章课程设计及结果分析 (6) 2.1课程设计思想 (6) 2.2课程设计问题及解决办法 (6) 2.3调试结果分析 (7) 第三章课程设计方案特点及体会 (8) 3.1 课程设计方案特点 (8) 3.2 课程设计心得体会 (9) 参考文献 (9) 附录 (9)

第一章课程设计要求及电路说明 1.1课程设计要求与技术指标温度控制器的设计设计要求与技术指标： 1、设计要求（1）设计一个温度控制器电路；（2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（3）撰写设计报告。 2、技术指标温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。

1.2课程设计电路说明 1.2.1系统单元电路组成温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 1.2.2设计电路说明主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块. 显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。

第二章课程设计及结果分析 2.1课程设计 2.1.1设计方案论证与比较显示电路方案方案一：采用数码管动态显示使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。方案二：采用LCD液晶显示采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。测温电路方案方案一：采用模拟温度传感器测温由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。方案二：采用数字温度传感器经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.1.2设计总体方案根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下：

温度控制器的设计与制作共13页

温度控制器的设计与制作一、功能要求设计并制作一个温度控制器，用于自动接通或断开室内的电加热设备，从而使室内温度达到设定温度要求，并能实时显示室内温度。当室内温度大于等于设定温度时，控制器断 ?时，控制器接通电加热设备。开电加热设备；当室内温度比设定温度小2C 控温范围：0~51C? 控温精度：≤1C? 二、硬件系统设计 1．硬件系统由七部分组成，即单片机及看门狗电路、温度检测电路、控制输出电路、键盘电路、显示电路、设置温度储存电路及电源电路。（1）单片机及看门狗电路根据设计所需的单片机的内部资源（程序存储器的容量、数据存储器的容量及I/O口数量），选择AT89C51-24PC较合适。为了防止程序跑飞，导致温度失控，进而引起可怕的后果，本设计加入了硬件看门狗电路IMP813L，如果它的WDI脚不处于浮空状态，在1.6秒内WDI不被触发（即没有检测到上什沿或下降沿），就说明程序已经跑飞，看门狗输出端WDO将输出低电平到手动复位端，使复位输出端RST发出复位信号，使单片机可靠复位，即程序重新开始执行。（注：如果选用AT89S51，由于其内部已具有看门狗电路，就不需外加IMP813L）（2）温度检测电路温度传感器采用AD590，它实际上是一个与绝对温度成正比的电流源，它的工作电压为4~30V，感测的温度范围为-550C~+1500C，具有良好的线性输出，其输出电流与温度成正比，即1μA/K。因此在00C时的输出电流为273.2μA，在1000C时输出电流为373.2μA。温度传感器将温度的变化转变为电流信号，通过电阻后转变电压信号，经过运算放大器JRC4558运算处理，处理后得到的模拟电压信号传输给A/D转换部分。A/D转换器选用ADC0804，它是用CMOS集成工艺制成的逐次逼近型模数转换芯片，分辨率8位，转换时间100μs，基准电压0~5V，输入模拟电压0～5V。（3）控制输出电路控制信号由单片机的P1.4引脚输出，经过光耦TLP521-1隔离后，经三极管C8550直接驱动继电器WJ108-1C-05VDC，如果所接的电加热设备的功率≤2KW，则可利用继电器的常开触点直接控制加热设备，如果加热设备的功率>2KW，可以继电器控制接触器，由接触器直接控制加热设备。（4）键盘电路键盘共有四个按键，分别是S1（设置）、S2（+）、S3（-）、S4（储存）。通过键盘来设置室内应达到的温度，键盘采用中断方式控制。（5）显示电路显示电路由两位E10501_AR数码管组成，由两片74LS164驱动，实现静态显示，74LS164所需的串行数据和时钟由单片机的P3.0和P3.1提供。对于学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的输出方式，通过串行口输出显示数据（实时温度值或设置温度值）；对于没学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用模拟串行口的输出方式，实现显示数据的串行输出。（6）设置温度存储电路为了防止设定温度在电源断电后丢失，此设计加入了储存电路，储存器选用具有I2C总线功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通过键盘设置的室内设定温度都通过储存器储存起来，即使是电源断电，储存器存储的设定温度也不丢失，在电源来电后，单片机自动将设

室内加热器使用说明书

3.开关：在待机状态下，按下控制面板“⊙”，或遥控上的开/关键，此时本机吹出凉风，再次按下此键，本机进度待机状态。档位选择:在工作状态下，按下控制面板“● 摇头：在工作状态下，按下控制面板“□”或遥控器上的摇头开关，可进行90°范围左右摇头；温度设定：按下控制面板“－或+ ”或遥控器上的摇头开关，可以设定10-49℃范围温度调节，当室温达到所设定的温度时，本机自动停止工作，当室温降到设定温度以下时，本机自动启动工作；时间设定：按下控制面板“○”或遥控器上的时间设定键，可以将工作时间设定在1-8小时，达到设定时间后，本机自动进入待机状态。 4.需要关闭本机请按下控制面板“⊙”或遥控器上的开/关键，此时工作指示灯闪烁，本机自动保持冷风状态30秒，以确保机器内余热散尽，保护内部元器件。注意事项 1.在本机没有组装好请不要接通电源，以免发生危险。 2.本机只适合在室内使用，严禁在室外使用。 3.本机不得直接安放在电源插座下面使用，使用前须先检查所用的电源是否与本机铭牌上的标示相符，电源线以及

插头是否破损。电源线请勿曲折、拉扯。电源线为专用电源线，请勿随意更换。 4.请单独使用额定电压10A以上的插座，并有良好接地措施。请确保电源插座与插头接触良好，切不可任意调换插头接地片：若动作30分钟后插头烫手(约超过50℃)，请更换插座，以免发生危险。避免与其它大功率电器共用插座。 5.禁止在存放有易燃、易爆等物品的场所以及浴缸、淋浴间等有水淋的场所使用或储藏，以免发生火灾、触电等安全事故。禁止在长期潮湿、灰尘多的地方、有油烟的厨房等场所使用或储藏，以免发生漏电、火灾等事故。 6.严禁在有大量灰尘、粉尘的环境下使用。室内无人应关闭电源。 7.本产品不适用与肢体、感官或智力上有缺陷的人士或缺乏经验和常识的人士使用，除非有他人能确保安全，对其进行监督，并提前阅读使用方法。 8.首次使用会有少量白烟和异味出现，属于正常现象。 9.使用本产品时勿让儿童靠近，以免发生危险。 10.请勿将本产品放在窗帘及室内家具旁边使用，放置时应离墙及家具50厘米以上，严禁在本产品上烘烤物品。 11.为免造成高温过热，禁止在机体上覆盖任何物体。

加热器温度控制设计

过程控制大作业 1确定被控对象我的课题是以加热器为被控对象，设计一个加热器出口水温控制系统。 2课题的背景和研究意义温度是工业对象中的主要被控参数之一，在工业企业中如何提高诸如电炉这样的温度控制对象的运行性能一直是现场技术人员努力解决的问题。温度控制对于大型工业控制、制冷和制热等工程具有广阔的应用前景。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。 3生产过程和工艺流程当前国内小型加热器一般分为两种类型，电加热式和燃油加热式。我选用立式盘管燃油式加热器为例，由燃油供给系统、鼓风系统、燃烧器、加热管、控制系统等组成。它的工艺流程如下：首先盘管加热器的受热面是一组盘管。给水从加热器的底部进入内盘管，水沿内盘管螺旋上升至加热器上部，随即进外盘管，水沿外盘管螺旋下降至加热器底部。水在内外盘管中受热，最后从加热器底部排出同时燃油对加热器进行加热，使加热器达到一定温度，这样就可以改变流过加热器盘管的水的温度，来控制出水口水温。 4分析被控对象特性，建立数学模型对于被控对象的特性，我选择通过实验方法应用Matlab软件仿真出来并建立其数学模型。通过得出的实验数据确定被控对象的数学模型：W s = 2 e- i.5s。 4.5s+1

5控制方案对于加热器出口水温的控制系统，我们可以选用水出口温度为被控参量，燃料流量为控制变量，来进行分析。同时该系统也属于温度控制系统，具有滞后较大、纯滞后时间较长、扰动幅值大、负荷变化频繁、剧烈等特点。对于动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度较大，控制质量要求高的生产过程，用简单控制系统无法实现良好的性能，也满足不了工艺控制精度要求，而串级控制系统属于复杂控制系统，主要用于对象容量滞后较大、纯滞后时间较长、扰动幅值大、负荷变化频繁、剧烈的被控过程，所以这时可以考虑用串级控制系统。系统的结构示意图如下：水出口視度8 工作原理：如果出现外部干扰，使稳态工况遭到破坏，串级控制系统立即开始控制工作。根据扰动施加点的位置不同，分 3 种情况：( 1) 扰动作用于副回路；( 2) 扰动作用于主过程；( 3)扰动同时作用于副回路和主过程。在这里主要介绍第二种情况。假设此时系统的控制方框图如下:

电加热炉温度控制系统设计

湖南理工学院南湖学院课程设计题目：电加热炉温度控制系统设计专业:机械电子工程组名：第三组班级：机电班组成员:彭江林、谢超、薛文熙

目录 1 意义与要求 (2) 1.1 实际意义 (2) 1.2 技术要求 (2) 2 设计内容及步骤 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 详细设计 (3) 2.2.1 主要硬件介绍 (3) 2.2.2 电路设计方法 (4) 2.2.3 绘制流程图 (7) 2.2.4 程序设计 (8) 2.3 调试和仿真 (8) 3 结果分析 (9) 4 课程设计心得体会 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................ 10-27

1 意义与要求 1.1 实际意义在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。 1.2 技术要求要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统，并用软件仿真。功能要求如下：（1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度；（2）能对所要求的温度进行设定；（3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。 2 设计内容及步骤 2.1 方案设计要想达到技术要求的内容，少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。其中单片机用作主控制器，控制其他器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中进行数值对比；LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示电加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断

简易水温控制器设计报告

简易水温控制器设计报告目录一．设计要求 (2) 二．设计作用、目的 (2) 三.设计的具体实现 (3) 1.系统概述 (3) 2.单元电路设计、仿真与分析 (4) 四.心得体会及建议 (21) 五.附录 (23) 六.参考文献 (25)

简易水温控制器设计报告一．设计要求设计一个简易的水温控制器，在市电的情况下，能够检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。（1）.当温度小于t1时，两个电阻丝同时通电加热，将容器内的水加热；（2）.当水温大于t2，但小于t1时，仅一根电阻丝通电加热；（3）.当水温大于t2时，两根电阻丝都不通电；（4）.用显示电路显示出开关通断情况；（5）.电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（6）.根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程；（7）.利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。二．设计作用、目的模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过课程设计，要求达到以下目的。（1）.通过水温控制器的设计，使我们能够巩固和加深对模拟电子电路基本知识的理解，了解日常电子产品的设计与应用；（2）.培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入研究有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。（3）.通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元

器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。（4）.了解与课题有关的电子电路及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。三.设计的具体实现 1.系统概述水温控制器电路的总体框图如图所示。它由水温检测电路、比较电路、电阻丝开关电路，显示电路和电源电路5部分组成。图1 简易水温控制电路的总体框图水温检测电路的功能是利用温度传感器的特性检测水温的变化，在这里利用可变电阻代替热敏电阻，同时将温度信号转化为电信号。比较电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用滞回比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和对水温的加热。显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。

室内加热器使用说明书

室内加热器使用说明书 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

产品介绍 1.塔是外观设计；时尚豪华； 2.优质PTC陶瓷发热体，热高效，更可靠； 3.智能8小时定时； 4.自动温控，过热保护； 5.90度旋转，广角送暖； 6.远距离遥控，方便舒心； 7.三档选着，满足不同需求； 8.倾倒自动断电，安全可靠。型号规格使用方法 1.将本产品电源插头插入220V～50Hz,10A的电源插座中 2.使用前，请先打开“手动电源开关”，此时开关指示灯亮，机体处于待机状态。 3.开关：在待机状态下，按下控制面板“⊙”，或遥控上的开/ 关键，此时本机吹出凉风，再次按下此键，本机进度待机状态。档位选择:在工作状态下，按下控制面板“●

摇头：在工作状态下，按下控制面板“□”或遥控器上的摇头开关，可进行90°范围左右摇头；温度设定：按下控制面板“－或+”或遥控器上的摇头开关，可以设定10-49℃范围温度调节，当室温达到所设定的温度时，本机自动停止工作，当室温降到设定温度以下时，本机自动启动工作；时间设定：按下控制面板“○”或遥控器上的时间设定键，可以将工作时间设定在1-8小时，达到设定时间后，本机自动进入待机状态。 4.需要关闭本机请按下控制面板“⊙”或遥控器上的开/关键，此时工作指示灯闪烁，本机自动保持冷风状态30秒，以确保机器内余热散尽，保护内部元器件。注意事项 1.在本机没有组装好请不要接通电源，以免发生危险。 2.本机只适合在室内使用，严禁在室外使用。 3.本机不得直接安放在电源插座下面使用，使用前须先检查所用的电源是否与本机铭牌上的标示相符，电源线以及插头是否破损。电源线请勿曲折、拉扯。电源线为专用电源线，请勿随意更换。 4.请单独使用额定电压10A以上的插座，并有良好接地措施。请确保电源插座与插头接触良好，切不可任意调换插头接地片：若动作30分钟后插头烫手(约超过50℃)，请更换插座，以免发生危险。避免与其它大功率电器共用插座。

过程控制课程设计--加热器温度控制

课程设计任务书设计依据、要求及主要内容：一、设计任务加热器出口温度在阶跃扰动DC作用下，其输出响应数据如下： t/s012345678 y 4.0 4.0 4.2 4.5 4.8 5.1 5.4 5.7 5.8 t/s91011 y 5.85 5.9 6.0 6.0 试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。二、设计要求采用MATLAB仿真；需要做出以下结果：（1）超调量（2）峰值时间（3）过渡过程时间（4）余差（5）第一个波峰值（6）第二个波峰值（7）衰减比（8）衰减率（9）振荡频率（10）全部P、I、D的参数（11）PID的模型（12）设计思路三、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。四、参考资料

[1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社，2004 [2] 邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000 [3] 过程控制教材目录一设计内容 1.1总体思路 1.2.设计要求二数学模型的建立 2.1 PID参数K、T、Τ的确定 2.2传递函数的确定三控制系统的设计 3.1原系统方框图 3.2 PID温度控制器原理 3.3 控制规律与控制变量的确定 3.4 过程控制系统设备的选择四系统仿真及其分析 4.1仿真波形图 4.2系统的性能指标五课程设计心得体会六参考文献

单片机智能温控器课程设计

单片机课程设计说明书专业：机械设计制造及其自动化设计题目：智能温控器设计者：指导老师：设计时间：

一、课题名称：一个基于51单片机的智能温控器课程设计二、主要技术指标及工作内容和要求：本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个控制温度设定按键（增大/减小），四位数码管分别显示设定温度和实际温度，量程为0~99度，打开电源开关后设定温度初始化为26度。 1，按键输入采用中断方式，两个按键分别接INT0和INT1。 2，采用铂电阻（Pt100)温度传感器进行温度测量，模数转换采用ADC0809。 3，单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作，死区设为2度：当P<=S-1时，控制R接通电加热回路; 当P>S+1时，控制R断开电加热回路；当S-1

温度控制器课程设计要点

郑州科技学院《模拟电子技术》课程设计题目温度控制器学生姓名专业班级学号院（系）信息工程学院指导教师完成时间 2015年12月31日

郑州科技学院模拟电子技术课程设计任务书专业 14级通信工程班级 2班学号姓名一、设计题目温度控制器二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日指导教师签名：年月日

本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。关键词：温度传感器比较器继电器

室内加热器CCC认证

北京鑫金证国际技术服务有限有限公司 Golden Certification Consulting 技术专业·作业迅速目前，室内加热器产品种类繁多、琳琅满目，主要有红外石英管取暖器、红外卤素管取暖器、红外反射式取暖器、红外线浴霸、电热油汀、暖风机、对流式取暖器、电热膜取暖器及复合式取暖器等品种。方法/步骤 1、红外辐射式取暖器。该类产品依靠电热辐射元件及反射装置向空间特定方向发射主波段为2.5～15μm的红外辐射来实现传热功能。目前市场上常见的红外辐射式取暖器主要包括石英管取暖器、卤素管取暖器、红外灯取暖器（浴霸）、陶瓷反射式取暖器（又称小太阳）及板状远红外电暖器等。 2、强制通风式取暖器（又称暖风机）。该类产品利用取暖器内的风机将室内的冷空气从进气口吸入，流经电热元件加热升温后再由排气口送出热风，从而达到加热目的。目前强制通风式取暖器的产品形式有壁挂式、台式、立式等。 3、对流式取暖器。这种取暖器外壳上方为排气口，下方为进气口。通电后电热元件周围的空气被加热上升，从排气口流出，而取暖器外部的冷空气则自然地从进气口流入补充。如此反复循环，使室内温度得以提高。 4、散热式取暖器。又叫电热油汀。这种取暖器腔体内充有导热油，外表有大面积的散热片，当接通电源后，内置电热元件周围的导热油被加热，然后通过散热片向空间散发热量，达到取暖目的。由于其散热过程主要包括红外辐射，因而它属于低温辐射型取暖器。电热油汀一般采用可调式双金属温控器来控制温度。 5

北京鑫金证国际技术服务有限有限公司 Golden Certification Consulting 技术专业·作业迅速 5、电热膜取暖器。包括高温电热膜取暖器和低温电热膜取暖器两种，属于辐射型取暖器。此类产品采用电热膜为发热材料，将电能转化为热能，主要以辐射的方式传递热量。 6、复合式取暖器。采用辐射、对流、强制通风方式中任何两种以上组合方式传递热量，达到加热房间的目的。例如：同时装有红外线灯泡和PTC电热组件，兼有换气、吹风、照明等功能的浴室取暖器，就是一种辐射与强制通风方式组合的复合式取暖器。它既能通过红外线灯泡直接辐射人体取暖，同时又可通过PTC电热组件送出热风来提高室温，从而达到人体迅速升温和浴室内温度均匀分布的目的。选购注意事项： 1、选购知名企业生产的名牌产品，这些企业的产品质量较好，有可靠的维修服务保障。 2、检查产品标识，产品的规格、型号和商标应与说明书一致，应有国家强制性认证标志（即3C标志）、生产企业名称、产品出厂检验合格证、执行标准代号等。 3、检查外观装配质量，开关、旋钮应灵活可靠。最好现场通电试验一下产品的使用效果。 4、选择功率适合房间面积的产品，由于家用电表容量一般在3A-10A，最好选功率在2000W 以下的室内加热器，以免功率过大发生断电或其它意外。 5、根据使用环境、房间面积和自己的实际需要来选择最合适的产品： ▲一般6～12㎡居室和4～5 ㎡浴室可选用600～1200W的取暖器，12～15㎡居室和5～7㎡浴室可选用1200～2000W的取暖器。 ▲如果需要直接对人体或局部空间进行定向加热，可选择辐射型取暖器；若需要加热整个室内空间，则可选择对流型取暖器，以自然对流或强制对流循环的热空气来温暖房间每一角落。

管式加热炉温度控制系统设计

过程控制系统课程设计报告书管式加热炉温度控制系统设计学院：自动化班级：15级自动化4班指导老师：陈刚组员：重庆大学自动化学院 2019年1月

任务分配过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计

目录任务分配 (2) 过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计 (2) 1摘要 (4) 2模型简介 (4) 2.1背景 (4) 2.2模型假设 (4) 2.3系统扰动因素 (5) 3控制方案 (5) 3.1传统PID控制方法 (5) 3.2串级控制系统 (6) 3.3 方案选择 (7) 4串级控制器的设计 (7) 4.1主副控制器设计 (7) 4.1.1主、副回路的设计原则 (7) 4.1.2主、副调节器的选型 (7) 4.1.3主、副调节器调节规律的选择作用 (8) 4.2串级控制器的参数整定 (8) 5系统的仿真和改进 (9) 5.1串级控制系统仿真 (9) 5.2基于Smith预估计补偿器的串级控制系统 (11) 六．总结 (14) 七．参考文献 (15)

1摘要当今世界，随着市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，作为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈重，无论是在大规模的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起十分重要的作用。为了能将课程所学理论知识初步尝试应用于实践。本设计针对管式加热炉系统的控制问题展开了研究。通过将实际加热炉模型化，通过实验法建立锅炉的数学模型。针对物料温度控制问题，在对比了简单的单回路PID控制方法、串级控制两种方法的优劣性后，选择了串级控制的方法控制物料温度。综合应用过程控制理论以及MATLAB仿真技术，通过经验模型及参数整定，得到系统响应曲线。通过反复实验，调整参数，使控制效果比较理想。关键词：管式加热炉系统、串级控制、MATLAB仿真 2模型简介 2.1背景管式加热炉是石油工业中重要装置之一，加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。 2.2模型假设管式加热炉的主要任务是把原质油或重油加热到一定的温度，保证下一道工序正常进行。假设有一个加热炉系统，系统参数设定为： 1.物料以恒定速度进入管道，流速为10L/s，管道直径为10cm，不考虑物料浓度变化、压力变化等其他条件。 2.物料在加热炉内的长度为L=5m,假定物料受热均匀，并在t=10s后上升至指定温度。 3.假定燃气混合浓度不变，物料温度上升只受燃料流量影响。 4.不考虑环境温度、燃料值等影响，主要考虑燃料流量的扰动。

模电课设—温度控制系统设计

目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)

摘要本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。关键词：温度；测量；控制。

Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control

电加热器-使用说明书

JR—0.432 型电加热器使用说明书

目录用途、基本参数和结构说明 1. 用途 2. 基本参数 3. 结构概述二、使用与维护说明 1. 使用说明 2. 工作时维护三、设备保温

用途、基本参数和结构说明 1. 用途本产品用于空分设备的纯化器，系利用电加热发热元件（点加热管），来加热气体（污氮气），用于再生纯化器分子筛。 2. 基本参数 3. 结构概述：加热器发热元件由15根不锈钢外壳的棒状电加热管组成，通过管板，折流板将其固定在加热器中。每根电加热管的一端分别连接到相应的接线铜排上，铜排上接上380V电源，通过功率控制器来调节气体的出口温度。气体自上而下通过电加热管而得到加热，为减少热量损失，壳体外须进行绝热保温。本电加热器具有结构简单、使用方便、易于维护，使用寿命长，安全可靠等优点。更换电加热管，将顶部保护罩拆开，拆去电热管连接软电线，松去电热管压紧螺母，便可更换损坏的电加热管。二、使用与维护说明 1. 使用说明：（1）工作前先检查加热器是否漏气，特别是接线柱部分，如有漏气先消除后再使用。（2）使用检查接地装置是否可靠（3）使用前对电热管进行绝缘检查，其对地绝缘电阻＜1M p ,否则将电热管在150~200C左右烘箱内干燥7~8小时，使其绝缘达到要求后，才能使用。I （3）接线后，将接线端用胶布或水玻璃等将接线端封好，以保护接线端不易氧化。（4）使用前检查安全膜是否良好。

2. 工作时维护：（1）本加热器必须先通入气源，在气量达到要求，流速稳定后才可通电，决不可在未通气或气量极少的情况下，开启加热器，以免因电加热管过热而损坏。在使用过程中如突然停气，应立即切断电源。（2）工作中经常检查电热管使用情况，接线是否良好、绝缘是否达到要求。（3）工作中定期清除灰尘及氧化皮等杂物。（4）经常检查安全膜是否处于完好状态。（5）按加热要求控制出口温度及通断电操作。（6）定期检查、校正温度及测量控制仪表。（7）经常检查保温层完好状态。三．设备保温本设备在用户现场安装完毕，试压合格后，对设备及管道进行保温

加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计

第一章系统分析与控制方案的确立 1.系统分析图1.1所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。 T1出口支路1 炉膛支路2 燃料被加热物料图1.1加热炉出口温度系统由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。 2.串级控制系统的设计加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统有效地提高控制质量，以满足工业生产的要求，系统的串级控制结构图如图1.2所示。

图 1.2 加热炉出口温度串级控制系统结构图串级控制系统的工作过程，就是指在扰动作用下，引起主、副变量偏离设定值，由主、副调节器通过控制作用克服扰动，使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出其结构方框图，如图 1.3 所示。图 1.3 加热炉出口温度串级控制系统结构方框图 (1) 主被控参数的选择应选择被控过程中能直接反映生产过程中的产品产量和质量，又易于测量的参数。在加热炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统中加热炉出口温度为系统的主被控参数，因为加热炉出口温度是整个控制作用的关键，要求出口物料温度维持在某给定值上下。如果其调节欠妥当，会造成整个系统控制设计的失败。 (2) 副被控制参数的选择从整个系统来看，加热炉的炉膛温度虽然不是我们要控制的直接目标，但是炉膛温度会很大程度上影响出口物料的温度，因此我们选择炉膛温度为副被控参数。 (3) 控制器的选择主控制器的选择：主被控变量是工艺操作的主要指标（温度），允许波动的度副控制器调节阀主控制器主检测、变送仪表副检测、变送仪表炉膛出口温度

温度控制器实验报告

单片机课程设计实验报告 ——温度控制器班级：学号：电气0806 姓名： 08291174 老师：李长城合作者：姜久春李志鹏

一、实验要求和目的本课程设计的课题是温度控制器。 ●用电压输入的变化来模拟温度的变化，对输入的模拟电压通过 ADC0832转换成数字量输出。输入的电压为0.00V——5.00V，在三位数码显示管中显示范围为00.0——99.9。其中0V对应00.0，5V对应99.9 ●单片机的控制目标是风机和加热器。分别由两个继电器工作来模拟。系统加了一个滞环。适合温度为60度。 ◆当显示为00.0-50.0时，继电器A闭合，灯A亮，模拟加热器工作。 ◆当显示为为50.0-55.0时，保持继电器AB的动作。 ◆当显示为55.0-65.0时，继电器A断开，灯A熄灭，模拟加热器停止工作。 ◆当显示为65.0-70.0时，保持继电器AB的动作 ◆当显示为70.0-99.9时，继电器B闭合，灯B亮，模拟风机的工作。二、实验电路涉及原件及电路图由于硬件系统电路已经给定，只需要了解它的功能，使用proteus 画出原理图就可以了。实验设计的电路硬件有： 1、AT89S52 本温度控制器采用AT89C52单片机作为CPU,12MHZ晶振

AT89C52的引脚结构图： AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置

温度控制系统毕业设计

摘要在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could