温度；PID 控制；8031单片机；Pt100温度传感器；ADC0809转换器
摘要
温度是电热水暖控制的主要被控参数之一，可是由于温度自身的一些特点,如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等,给控制过程带来了难题。本文研究合适的控制方案对电热水暖温度进行控制，技术要求是调节时间短，超调量为零且稳态误差在±1℃内。对电热水暖这样一个被控对象进行控制，有很多方案可选。首选的方案是 PID 控制，因为它简单，容易实现，在大多数情况下可以满足性能要求，目前，PID 控制仍占 80%以上。它有可消除稳态误差的优点。PID 控制的性能取决于参数的整定情况，对那些对象模型复杂和模型难以确定的控制系统，具有很大的局限性，而且它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不一定能满足调节时间短、超调小的技术要求。本文设计了以8031单片机为核心的温度控制器，选用 Pt100 为温度传感器，采用ADC0809 为 A/D 转换器件,同时由过零触发光电耦合器件 MOC3061 和晶闸管 BTA20 构成驱动执行单元，由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。在进行硬件设计的同时，也设计了相应软件程序流程图。
目 录
第一章.硬件电路设计方法及原则 - 1 -
1.1 硬件电路设计单片机的发展和应用 - 1 -
1.2 单片机应用系统硬件电路的组成及设计原则 - 2 -
1.2.1单片机硬件电路的组成 - 2 -
1.2.2单片机硬件设计的原则 - 2 -
1.3 单片机应用系统的可靠性设计 - 3 -
第二章 单片机系统设计方案与分析 - 5 -
2.1硬件电路的整机结构 - 5 -
2.2系统设计中用到的元器件介绍 - 6 -
2.2.1 8031单片机 - 6 -
2.2.2 A/D转换器的选择 - 7 -
2.2.3地址锁存器的选择 - 9 -
2.2.4 2864A芯片 - 10 -
2.2.5 8155可编程接口芯片 - 10 -
2.2.6 X25045芯片简介 - 12 -
2.2.7 DAC0832转换器 - 14 -
2.3 5V直流稳压电源电路设计 - 15 -
2.4 单片机系统设计 - 16 -
2.4.1 看门狗电路设计 - 16 -
2.4.1.1 看们狗电路简介 - 16 -
2.4.1.2 X25045看门狗电路设计 - 17 -
2.4.2 ADC0809与8031的接口 - 20 -
2.4.2.1以查询方式实现与8031的接口 - 20 -
2.4.2.2以中断方式与8031单片机的接口 - 21 -
2.4.3 DAC0832与8031的接口电路 - 21 -
2.4.4 LED动态显示电路 - 23 -
2.4.5 独立式按键电路 - 24 -
第三章 温度检测与控制系统设计方案 - 25 -
3.1 系统所用到的元器件介绍 - 25 -
3.1.1 固态继电器 - 25 -
3.1.2 BT102发光二级管 - 27 -
3.1.3 温度传感器PT100 - 27 -
3.2 温度检测电路设计 - 29 -
3.3 温度控制电路设计 - 33 -
3.4 报警电路设计 - 34 -
3.5 硬件电路图及工作原理 - 35 -
第四章.系统软件程序控制 - 39 -
4.1软件可靠性设计 - 39 -
4.1.1 数字滤波技术 - 39 -
4.1.2 CPU的抗干扰方法 - 40 -
4.2 系统软件程序设计 - 41 -
4.2.1软件程序流程图 - 41 -
4.2.2 温度控制程序 - 42 -
4.2.3 PID计算子程序清单 - 43 -
4.2.4 ADC0809与8031的接口程序 - 49 -
4.2.5 DAC0832与8031的接口程序 - 51 -
4.2.6 与单片机接口的声音报警电路程序 - 53 -
4.2.7 看门狗电路程序设计 - 54 -
4.2.8 6位动态LED显示程序 - 59 -
4.2.9 独立式按键的软件实现 - 61 -
4.3.0 系统程序流程总图 - 63 -
第五章.单片机应用系统的调试 - 64 -
5.1 单片机应用系统中常见的故障 - 64 -
5.1.1 单片机应用系统常见的硬件故障 - 64 -
5.1.2 单片机应用系统中常见软件的错误类型 - 65 -
5.2 单片机应用系统的仿真调试 - 65 -
参考文献 - 67 -
设计总结 - 68 -
致谢 - 69 -
参考文献
1.《模拟电子技术基础》……周良权、傅恩锡、李世馨第二版 高等教育出版社.
2.《单片机与控制技术》……杨宁、胡学军 北京航空航天大学出版社.
3.《全国大学生电子设计竞赛训练教程》……黄智伟、王彦、陈文光、朱卫华 电子工业出版社.
4.《数字电子技术基础简明教程》……清华大学电子学教研组、余孟尝..第二版.高等教育出版社.
5.《单片机原理与应用》……朱月秀、濮阳槟、骆经备 科学出版社.
6.《自动控制理论》浙江大学、邹伯敏 机械工业出版社.
7.《单片机原理及系统设计》……胡汉才清华大学出版社.
8.《MCS-51系列单片机系统及其应用》蔡没琴、张为民、沈新群、张荣娟 高等教育出版社.
9.《单片机应用文集》……何立民 北京航空航天大学出版社.
10.《单片微机系统设计》……吕京建、韩长凤 能源出版社.
11.《单片机控制工程实践技术》……付家才 化学工业出版社.
