基于单片机的模糊控制算法温度控制系统设计

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1、单片机原理及系统课程设计报告单片机原理及系统课程设计评语：考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩(100分)专业：自动控制班级：姓名：学号：指导教师：17单片机原理及系统课程设计报告基于单片机的模糊控制算法温度控制系统设计摘要：随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。为了更好地推广单片机在实际生活和生产中的应用,本文介绍一种应用AT89C51单片机设计的模糊控制的温度控制系统，该温度系统采用温度传感器DS18B20获得当前温度，利用AT89C

2、51单片机实现对温度的控制，系统能够实时显示当前的温度值，并可以通过按键设定将要控制的温度值。当检测到当前温度时，单片机计算出误差和误差变化率，通过查询根据模糊控制规则得出的控制表，找出正确有效的控制量代码，再按照对应的控制方法发出控制信号，根据实际温度与控制温度的的差值及差值变化率，找到最佳的控制量，控制电热丝和电风扇执行相应的动作。在本文中采用模块化结构，主要模块有：键盘设定模块、LED显示模块、双向晶闸管加温控制模块、风扇降温模块。本模糊控制的温度控制系统具有体积小、操作灵活、可靠性高、实用、成本低等特

3、点,适合住宅和各类温室温度的控制具有一定的实用意义。关键词：AT89C51DS18B20模糊控制双向晶体管17单片机原理及系统课程设计报告1设计目的这套模糊温度控制系统可以方便地实现温度测量、温度显示及控制等功能，并通过与单片机连接的键盘可以实时设定要测控温度，还可以连接相应的外围电路，在收到单片机发出的指令后对环境进行检测，再通过控温装置控制温度的升降。2设计方案及原理该温度控制系统的总体设计框图如图所示，主要由单片机、数字温度传感器DS18B20、七段数码显示管、键盘等组成。当传感器监测到温度信息后传输给

4、单片机，单片机对接收到的数据进行处理，将数据实时显示到共阴极的七段数码管显示器上，系统设置了所要控制的温度值，当现场温度超过或低于这个设定值时，系统就会控制电阻丝升温或风扇降温。系统框图如图1所示。图1系统组成框图3硬件设计3.1键盘设定模块本设计的键盘设定模块采用独立式键盘，设三个按钮，分别为设定/显示器/显示器，十位增加键和个位增加键，在设定控制温度的值时，可以通过按下设定/显示按键，再按下十位增加与个位增加按键进行设置，设置完成后即可松开设定/显示按键，LED显示实时的温度值，如要查看设定温度值，则可以

5、直接按下设定/显示按键，LED显示设定值，这样的设计不仅可以减少LED的成本，还可以电路变得简单，更适合操作。17单片机原理及系统课程设计报告3.2LED显示模块考虑到本系统的显示内容比较简单，而且亮度要求比较高，对显示器件的耐用性要求也比价高，所以本设计选用七段数码管来完成显示功能。系统通过软件的设计使得设定值与实际值可在同一数码管上显示，所以只用六位即可，大大节约了成本，也缩小了硬件体积。实时显示可以显示-55°C~128°C的温度范围，最后一位数码管显示符号C。设定显示时显示“SET/控制温度值”，其中

6、控制温度值为两位，可知该系统的温度控制范围是0°C~99°C。本设计选用共阴数码管，单片机P2口实现动态显示的位选功能，P0口实现段选功能，由于单片机I/O口的输出电流难以点亮数码管，所以在P0输出口需要串联74LS245来增加驱动能力。3.3双向晶闸管加温控制模块本设计的加温功能是采用交流调功电路实现，交流调功电路时将负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。这种电路常用于电炉的温度控制，因为像温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，所以

7、只要以周波数为单位进行控制就足够了。通常控制晶闸管导通的时候都是在电源电压过零的时候，这样，在交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。本设计采用过零触发芯片MOC3041实现对双向晶闸管的过零触发，从而控制晶闸管环路中负载电热丝RL的功率，电路见附图6所示，3.3风扇降温模块当加温电路产生超调，或者外界温度太高的时候，系统必须采取降温措施，以达到设定温度值。考虑到本系统的实际意义，仅采取风扇降温和自然降温相结合的方法即可，该电路采用光电耦合器，PNP晶体管以及继电器相

8、互配合实现风扇的控制，当光电耦合器输入端输入低电平信号时，4，6脚导通，此时晶体管Q1也导通，致使继电器线圈有足够大的电流流过，使其吸合，从而导通直流电动机环路，使其工作。其中R1起到限流作用，保护光电耦合器，光电耦合器又将单片机的工作电压5V电源与继电器以及直流电动机的驱动电源进行了有效的隔离，这样既可以防止强电流流入弱电流电器件将器件损坏，又可以避免一定的干扰。电阻R2,R3同样起到限流保护的作