E01基于51单片机的数码管温度报警系统

1、简介
一种基于51单片机的数字温度计。该设计采用数字温度传感器DS18B20,此传感器读取被测量温度值,并进行转换。将转换后的数据送到单片机处理,再通过数码管显示出来。同时,手动设置温度的上下限值,当实时温度超出时,对应的工作指示灯亮,蜂鸣器报警。

2、主要功能
a.通过数码管显示当前温度值,温度测量范围:0-99摄氏度。

b.通过独立按键设置温度上下限值,第一次按下设置键设置温度上限值,第二次按下设置键设置温度下限值,再按加减键就可以修改温度值并具有掉电保存功能。

c.当温度低于下限或高于上限温度时,蜂鸣器和LED灯同时报警。

d.按键具有连加、边减的功能,在设置参数时按键按着不动可以实现连加、连减的功能,设置起来非常方便。

3、环境搭建
资料清单:C程序+仿真+设计报告+使用说明+元件清单+操作视频
仿真版本:Proteus8.6及以上版本
编译平台:Keil C51
编程语言:C语言

4、源程序
使用keil C51软件(内附安装包)实现程序编写与编译。

#include <reg52.h>	         //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char  //无符号字符型 宏定义	变量范围0~255
#define uint  unsigned int	 //无符号整型 宏定义	变量范围0~65535
#include "eeprom52.h"

//数码管段选定义      0     1    2    3    4    5	6	 7	  8	   9	
uchar code smg_du[]={0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0xa1,0x21,0xea,0x20,0xa0,
				  	 0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71,0xff};	 //断码
//数码管位选定义
uchar code smg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchar dis_smg[8] = {0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0x92,0x82,0xf8};	
uchar smg_i = 3;    //显示数码管的个位数
sbit dq   = P2^4;	//18b20 IO口的定义

bit flag_lj_en;		 //按键连加使能
bit flag_lj_3_en;	 //按键连3次连加后使能  加的数就越大了 
uchar key_time,key_value;      //用做连加的中间变量
bit key_500ms  ;
sbit beep = P2^3;  //声光报警接口
uchar f_pwm_l ;	  //越小越慢

uint temperature ;  //
bit flag_300ms ;
uchar menu_1;       //菜单设计的变量
uint t_high = 300,t_low = 100;	   //温度上下限报警值 
uint number;

/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<q;i++)
		for(j=0;j<120;j++);
}
/***********************小延时函数*****************************/
void delay_uint(uint q)
{
	while(q--);
}
/***********************数码显示函数*****************************/
void display()
{
	static uchar i;   
	i++;
	if(i >= smg_i)
		i = 0;	
	P1 = 0xff;			 //消隐 
	P3 = smg_we[i];	 		 //位选
	P1 = dis_smg[i];		 //段选	        

}
/******************把数据保存到单片机内部eepom中******************/
void write_eeprom()
{
	SectorErase(0x2000);
	byte_write(0x2000, t_high % 256);
	byte_write(0x2001, t_high / 256);
	byte_write(0x2002, t_low % 256);
	byte_write(0x2003, t_low / 256);
	byte_write(0x2055, a_a);	
}

/******************把数据从单片机内部eepom中读出来*****************/
void read_eeprom()
{
	t_high  = byte_read(0x2001);
	t_high <<= 8;
	t_high  |= byte_read(0x2000);
	t_low   = byte_read(0x2003);
	t_low <<= 8;
	t_low   |= byte_read(0x2002);
	a_a      = byte_read(0x2055);
}

5、proteus8.6仿真
采用proteus8.6软件(内附安装包)实现仿真设计,如下图所示。proteus软件一般存在高低版本兼容问题,该仿真是通过proteus8.6导出的,所以请尽量使用proteus8.6打开文件,低于proteus8.6的版本不能够正常使用,高于proteus8.6的版本除了proteus8.8/8.9理论上可以正常使用。
当前温度:
在这里插入图片描述
设置温度上限:
在这里插入图片描述
设置温度下限:
在这里插入图片描述
当温度高于上限时,蜂鸣器和LED灯报警:
在这里插入图片描述
当温度低于下限时,蜂鸣器和LED灯报警:
在这里插入图片描述

6、设计资料清单
设计资料主要包括C程序+仿真+设计报告+使用说明+元件清单+操作视频等,设计报告主要包括硬件电路、软件设计、仿真调试等等,仅供参考。由于不定期更新,最新的资料包不一定与下面图片完全一致,但主要资料都有。

在这里插入图片描述

7、获取方式
百度网盘链接:https://pan.baidu.com/s/1XmZkyQ0bL2vHGZ6L-SS_dQ?pwd=nr9a
有偿获取,非诚勿扰🙏

<think>好的,我现在需要帮助用户设计一个基于单片机的工业热熔炉温度控制系统。首先,我得理清楚用户的具体需求。用户提到的是工业热熔炉,这通常需要较高的温度控制和稳定性,可能涉及到高温环境,所以传感器的选择和系统的可靠性非常重要。 首先,系统的基本组成部分应该包括温度采集、控制算法、执行机构和用户交互。参考用户提供的引用,特别是引用[1]中的电加热炉设计,里面提到了热电偶传感器和PID算法,这可能是一个好的起点。热电偶适合高温测量,但可能需要考虑其精度和抗干扰能力。另外,引用[2]中提到的MLX90614是非接触式红外传感器,可能适用于某些不适合接触式测量的场景,但工业热熔炉是否需要非接触式呢?可能需要根据具体应用环境决定。 接下来是控制部分,PID算法是经典的温度控制方法,但用户可能需要更复杂的算法,比如模糊PID或者自适应控制,尤其是在面对非线性或时变系统时。引用[3]中的案例提到了Arduino和LVGL库,但工业应用可能需要更可靠的单片机,比如STM32系列,因为它们的处理能力和稳定性更强。 执行机构方面,用户提到引用[4]中的PWM控制,这常见于调节加热元件的功率。工业环境中可能需要大功率的执行机构,比如可控硅或固态继电器,这里需要考虑驱动电路的设计,比如光电解耦和放大电路,如引用[1]所述,以确保安全和隔离。 用户交互部分可能需要设置目标温度、显示当前温度及报警功能。引用[3]中的案例提供了界面设计的思路,比如动态更新和警告机制,这在工业系统中也很重要,尤其是历史记录和实时反馈。 然后,我需要考虑系统的供电和隔离。工业环境中的220V供电是常见的,但需要设计可靠的电源模块,以及光耦隔离保护单片机免受高压干扰,如引用[1]提到的。此外,通信接口可能需要考虑,比如RS485或CAN总线,用于与其他设备连接。 可能还需要考虑系统的抗干扰措施,比如硬件滤波、软件数字滤波,以及布线的屏蔽,确保在工业环境中稳定运行。温度控制系统的校准也是关键,特别是传感器可能存在漂移,需要定期校准或自动校准功能。 最后,测试和验证部分,如何在实验室模拟工业环境,进行长时间运行测试,确保系统可靠。可能需要设计多级保护机制,比如超温断电、故障自诊断等,提高安全性。 现在,用户的问题可能还涉及到具体实现步骤,比如如何选择单片机型号,如何编写PID控制代码,如何设计电路等。需要将这些部分整合成一个清晰的步骤,确保用户能够理解并实施。</think>### 基于单片机的工业热熔炉温度控制系统设计 #### 1. **系统核心组成** - **温度采集模块** 采用热电偶(如K型,量程0-1300℃)或红外传感器(如MLX90614,非接触式[^2])采集温度信号,配合信号调理电路(放大、滤波)提升精度。 - **控制核心** 选择STM32系列单片机(如STM32F407,支持浮点运算和PWM输出),运行PID算法实现闭环控制[^1]。 - **执行机构** 采用固态继电器(SSR)或可控硅(SCR)驱动加热元件,通过PWM调节占空比控制功率输出[^4]。 - **人机交互** 集成LCD显示屏(如TFT模块)、按键(设置目标温度)和报警指示灯,支持历史温度存储与查询[^3]。 #### 2. **关键设计步骤** 1. **硬件设计** - 电源模块:220V交流转5V/3.3V直流,需加入隔离变压器和光耦隔离(如PC817)保护单片机。 - 信号调理:热电偶输出需经AD620放大器放大,并通过RC低通滤波消除工频干扰。 - 驱动电路:单片机PWM信号经光耦隔离(如MOC3063)触发可控硅,控制加热回路通断。 2. **控制算法实现** - **PID参数整定**:通过Ziegler-Nichols法或试凑法确定$K_p$、$K_i$、$K_d$。 示例代码片段: ```c float PID_Control(float setpoint, float actual) { static float integral = 0, prev_error = 0; float error = setpoint - actual; integral += error * dt; float derivative = (error - prev_error) / dt; prev_error = error; return Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative; } ``` - **抗饱和处理**:限制积分项累积范围,防止执行器饱和。 3. **软件功能设计** - 温度曲线设定:支持多段升温程序(如预热、恒温、降温阶段)。 - 安全保护:超温自动切断加热,故障代码显示(如E01传感器故障)。 - 通信接口:通过RS485或CAN总线上传数据至上位机[^3]。 #### 3. **工业环境适配** - **抗干扰措施** 硬件:传感器信号线使用屏蔽双绞线,电源入口加磁环滤波。 软件:采用中位值平均滤波法处理采集数据。 - **散热设计** 控制器外壳需安装散热风扇,功率器件(如可控硅)加装散热片。 #### 4. **测试验证** - 实验室测试:使用电炉模拟热熔炉,验证PID响应速度与超调量。 - 现场调试:记录24小时连续运行数据,分析温度波动范围(目标±2℃内为合格)。 --- ###
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值