一、 綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義
1.國內外研究動態
溫度控制器屬於資訊科技的前沿尖端產品，尤其是溫度控制器被廣泛用於工農業生產、科學研究和生活等領域，數量日漸上公升。溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據使用者所需溫度與設定溫度之差值來控制加熱器運作，從而達到改變使用者所需溫度的目的。近百年來，溫度控制器的發展大致經歷了以下階段：
(1)模擬、整合機械式溫度控制器；
(2) 電子式智慧型溫度控制器。目前，國際上新型溫度控制器正從模擬式向數字式、電子式由整合化向智慧型化、網路化的方向發展。
現今基於微控制器的溫度控制系統在生產、安全保護以及節約能源等方面發揮了著重要作用。近年來，國內基於微控制器的溫度控制系統在技術上得到迅速發展，效能不斷完善，功能不斷增強，適用範圍也不斷擴大，市場占有率逐年增長，進入21世紀後，智慧型的溫控系統正朝著高精度、多功能、匯流排標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬溫控器和網路溫控器、研製單片測溫控溫系統等高科技的方向迅速發展。 但是比起國外，我們仍處於起步晚，高度低，技術創新能力薄弱的狀況，技術密集型產品明顯落後於發達工業國家，自主研發產品少，缺乏核心技術是硬傷。
就單片而言，以歐美和日韓的技術最為成熟，他們幾乎霸佔了智慧型市場，並制定了相關的行業標準，在技術方面不斷的革新使產品不斷的更新換代，使之功能、精度、安全性等都不斷得到新的提公升。在這方面我們做的還遠遠不夠，與發達國家的差距還很大。我們在研究新技術的同時還要加強產業結構的調整，在產品的科技含量上下功夫，不斷地提高產品的科技附加值，使產品向著更加智慧型化、的方向發展，努力縮小同發達國家之間的差距。
2.選題的依據和意義
在人類的生活環境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在**，從事什麼工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀工業革命以來，工業發展與是否能掌握溫度有著密切的聯絡，在冶金、化工、建材、食品、石油等工業中，工藝過程所要求的溫度的控制效果直接影響著產品的質量。
在傳統的溫度控制系統中，對於不同場所、不同工藝、所需溫度高低範圍不同、精度不同，則採用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同，產品工藝不同、控制溫度的精度不同、時效不同，則對資料採集的精度和採用的控制演算法也不同，因而對溫度的控制方法多種多樣。因此我們需要乙個更加簡單、高效、穩定、適用性好的控制系統。
基於當前經濟結構的轉型和過程控制的智慧型化的要求，智慧型化的控制系統越來越受到人們的親睞，它在節省人力和物力的同時又安全可靠。微控制器作為可程式設計的控制器在小型的自動控制系統和檢測中發揮出越來越來大的作用。溫度作為系統經常需要測量、保持、和控制的乙個量，在化工、冶煉、電力，以至於日常生活中的空調機和電壓力鍋等，都需要對溫度進行檢測和控制。
但生產過程中經常遇到的溫度控制系統具有大的滯後性，單純採用pid演算法校正的溫度控制系統具有高頻擾動大、調整時間長、pid引數整定困難、有較大超調量等弊端。但以微控制器為核心的溫度控制系統，設計成乙個簡單實用的溫度控制系統。該系統具有控制引數整定方便、控制精度高、穩定性好、結構簡單、**低廉等優點。
克服了傳統控制的系統複雜、精度小、成本大的缺點。適於普遍性生產和應用，對人們的生活和生產效力的提高有很大作用。
本設計基於微控制器系統的溫度感測及溫度過程控制研究，是對溫度控制乙個很好的學習和提公升自身的知識水平的機會，反過來運用自己的知識為溫度控制的發展做點貢獻，為人類工業生產提供更加智慧型、更加便捷的環境。
二、 研究的基本內容，擬解決的主要問題
1． 研究的基本內容主要有
本文採用微控制器來實現對溫度的控制。它的主要組成部分有：at89s51微控制器、溫度感測器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路。它可以實時的顯示和設定溫度，實現對溫度的自動控制。
首先溫度感測器將溫度資訊變換為模擬電壓訊號後，將電壓訊號放大到微控制器可以處理的範圍內；然後經過低通濾波，濾掉干擾訊號送入微控制器；最後微控制器將檢測到的溫度資訊用十進位制數碼顯示溫度值並與設定值進行比較。如果不相符，數字調節程式根據給定值與測得值的差值按pid控制演算法設計控制量，觸發程式根據控制量控制執行單元將溫度維持在所需溫度。
2． 擬解決的主要問題
（1）如何測量溫度及溫度感測器的選擇。
（2）如何將所得訊號送入微控制器。
（3）如何實現將所得的溫度送顯。
（4）如何實現將所測溫度與設定溫度對比並且智慧型調節溫度。
（5）智慧型溫度控制的硬體電路設計。
三、 研究步驟、方法及措施
本設計的溫度控制器可分為三大部分：溫度檢測部分、溫度控制部分和顯示部分。
1.溫度檢測部分：溫度檢測是溫控系統的最關鍵部分，它只接影響整個系統的測量、控制精度。
例如熱電偶溫度感測器目前在工業生產和科學研究中已得到了廣泛的應用，它是將溫度訊號轉化成電動勢。目前熱電偶溫度感測器已形成系列化和標準化，主要優點是：它屬於自發電型感測器，測量溫度時可以不需要外加電源；結構簡單，使用方便，熱電偶的電極不受大小和形狀的限制；測量溫度範圍廣，高溫熱電偶測溫高達1800℃以上，低溫熱電偶可測-260℃以下，目前主要用在高溫測量工業生產現場中。
熱電阻溫度感測器是利用電阻值隨溫度公升高而增大這一特性來測量溫度的，目前應用較為廣泛的熱材料是銅和鉑。在銅電阻和鉑電阻中，鉑電阻效能最好，非常適合測量-200~+960℃範圍內的溫度。國內統一設計的工業用鉑電阻常用的分度號有pt25、pt100等，pt100即表示該電阻的阻值在0℃時為100ω。
隨著半導體積體電路技術的迅速發展，各種型別的整合溫度感測器應用越來越多。整合溫度感測器的工作原理是利用pn結的溫度特性製成的，同熱電偶、熱電阻等傳統的溫度感測器相比，整合溫度感測器主要特點有：靈敏度高；線性度好，一般不需要線性補償；測量重複性好；響應速度快。
但不足之處是測量溫度較窄，通常為-55~+150℃。根據本課題設計的要求，可選用整合溫度感測器。由於溫度感測器的直接輸出訊號一般都非常微弱，為了更好的測量和顯示，需要放大器、濾波器等電路對訊號進一步處理。
對放大器的要求是精度要高，輸入失調電壓和輸入失調電流要小，同時要求抑制共模干擾訊號的能力要強。
2. 溫度控制部分：實現對溫度控制的方法很多，有採用模擬電路實現的，也有採用計算機構成的智慧型控制。
模擬控制溫度的方法主要有開關式控制法、比例式控制法和連續式控制法。開關式控制是將檢測的溫度訊號和設定的溫度值通過比較器比較後，驅動一開關器件（一般是繼電器）控制加熱器的通斷。如當測量的溫度低於設定的溫度值時，驅動電路使繼電器接通加熱器的電源，使溫度上公升；當溫度高於設定的溫度時，驅動電路使繼電器斷開加熱器的電源，停止對加熱器的加熱，溫度將下降。
這樣繼電器反覆動作，溫度將被控制在設定值附近。
開關式溫度控制方法的優點是電路簡單，缺點是控制精度較低，並且在設定溫度附近，頻繁啟動繼電器，影響繼電器的使用壽命。比例式控制是選擇乙個固定的時間t作為控制週期，選擇控制週期的長短一般根據加熱的熱容量選取，熱容量大的可選擇控制周期長一些，一般選擇t=10~15秒。當溫度低於設定的溫度較多時，在乙個控制週期t內接通加熱器電源的時間就比較長（假設為t），隨著溫度的公升高，加熱時間t逐漸減少；當溫度高於設定的溫度時，加熱時間t等於零，溫度逐漸下降，最後使溫度接近穩定。
該方法控制溫度精度將大大提高。連續控制是根據測量溫度的大小自動連續調節加熱器電流的大小，當溫度大於設定的溫度時，可自動的控制減小加熱器的電流，反之則增大電流，可使溫度自動的保持在設定的溫度上，該方法控制穩定的精度最高，電路也比較複雜，同時要求乙個可控的功率器件實現對加熱器電流大小的控制。
3.顯示部分：該部分主要是使用a/d轉換器將模擬電壓或電流轉換成數字量。
最後再通過數碼管等顯示出來。實現a/d轉換的方法很多，常用的有雙積分式a/d轉換器、逐次逼近式a/d轉換器和並行比較式a/d轉換器等。
四、研究工作進度
1.理解課題，消化課題，查閱有關資料；
2.學習微控制器溫度控制系統相關知識，確定系統設計方案，並設計其硬體電路圖；
3.畫出電路原理圖，分析主要模組的功能及他們之間的資料傳輸和控制關係；
4. **除錯，撰寫**。
五、主要參考文獻
1. 張淑清.微控制器接**術及其運用.國防工業出版社,2023年第1版
2. 唐文彥.感測器.機械工業出版社,2023年第4版
3. 曹潤生,周澤魁.過程控制儀表.浙江大學出版社,2023年第2版
4. 鄭毛祥.微控制器應用基礎.人民郵電出版社,2023年第1版
5. 阮友德.電氣控制與plc.人民郵電出版社,2023年第1版
6. 朱定華.微控制器原理及接**術.電子工業出版社出版,2001第1版
7. 康華光.模擬電子技術基礎.高等教育出版社,2023年第5版
8. 閻石.數字電子技術基礎.清華大學出版社,2023年第5版
六、指導教師意見
指導教師簽字：
年月日七、系級教學單位審核意見：
審查結果： □ 通過 □ 完善後通過 □ 未通過
負責人簽字
年月日一、國內外現狀
現今基於微控制器的溫度控制系統在生產、安全保護以及節約能源等方面發揮了著重要作用。近年來，國內基於微控制器的溫度控制系統在技術上得到迅速發展，效能不斷完善，功能不斷增強，適用範圍也不斷擴大，市場占有率逐年增長，進入21世紀後，智慧型的溫控系統正朝著高精度、多功能、匯流排標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬溫控器和網路溫控器、研製單片測溫控溫系統等高科技的方向迅速發展。 但是比起國外，我們仍處於起步晚，高度低，技術創新能力薄弱的狀況，技術密集型產品明顯落後於發達工業國家，自主研發產品少，缺乏核心技術是硬傷。
就單片而言，以歐美和日韓的技術最為成熟，他們幾乎霸佔了智慧型市場，並制定了相關的行業標準，在技術方面不斷的革新使產品不斷的更新換代，使之功能、精度、安全性等都不斷得到新的提公升。在這方面我們做的還遠遠不夠，與發達國家的差距還很大。我們在研究新技術的同時還要加強產業結構的調整，在產品的科技含量上下功夫，不斷地提高產品的科技附加值，使產品向著更加智慧型化、的方向發展，努力縮小同發達國家之間的差距。
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