单片机实现的温度控制系统硬件设计与优化

"基于单片机的温度控制系统的硬件设计毕业论文设计" 这篇毕业论文主要探讨的是如何利用单片机设计一个温度控制系统，特别是在工业生产中常见的温度控制问题。论文的核心是构建一个基于单片机（如AT89C51）的硬件系统，能够实时监测、控制并显示温度值，实现自动控制目标。 硬件设计主要包括以下几个关键组成部分： 1. 键盘：用户通过键盘设定所需的温度设定值，这是系统控制的基础。 2. AD采样：AD574芯片用于将采集到的模拟温度信号转换为数字信号，以便单片机能够处理。这个过程是实时监控温度变化的关键步骤。 3. PWM控制：通过脉宽调制（PWM）技术来调节加热或冷却设备的功率，以调整系统温度。PWM可以通过改变脉冲宽度来改变平均输出电压，进而改变系统输出，实现温度的精确控制。 4. 显示：使用LED显示器来展示设定温度和实际检测到的温度，提供直观的用户反馈。 在温度控制系统中，由于存在较大的时间延迟和纯滞后特性，往往会导致系统过调和振荡，影响控制系统的稳定性。为解决这个问题，论文提出了采用史密斯预估器进行纯滞后补偿的技术。史密斯预估器可以预测未来系统的输出，提前进行控制动作，从而减少超调和振荡，提高系统的稳定性。 论文还建立了温度控制系统的数学模型，为控制系统的设计提供了理论依据。同时，设计了一个硬件电路框图，展示了各个组件之间的连接和交互方式。此外，通过PROTEUS软件进行硬件仿真，确保设计的合理性；使用MATLAB/SIMULINK验证了数字控制器的设计正确性，进一步证明了方案的可行性。 关键词涉及的方面包括温度控制、单片机应用、纯滞后现象以及史密斯预估器的应用，这些都是该系统设计中的核心概念和技术。这一设计可以被直接应用于工业控制领域，实现对温度的有效管理和控制。