基于单片机的水温控制系统

目录

第1节引言 (3)

1.1水温控制系统概述 (3)

1.2 本设计任务和主要内容 (4)

第2节系统设计原理与方案论证 (5)

2.1 总体框图 (5)

2.2 总体方案论证 (5)

2.3 各部分电路方案论证 (6)

第3节硬件电路设计与计算 (8)

3.1 温度采样和转换电路 (8)

3.2 温度控制电路 (9)

3.3 单片机控制部分 (10)

3.4 键盘及数字显示部分 (10)

第4节实验测试 (12)

4.1 循环显示“HELLO888” (12)

4.2 键盘及数字显示结合 (13)

4.3 温度设定和传送电路 (15)

4.4 PWM 电压输出电路 (20)

第5节课程设计总结 (23)

5.1 此次水温控制系统设计过程中遇到的问题及其解决方法 (23)

5.2 设计体会及对该设计的建议 (23)

参考文献 (24)

第1节绪论

水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。

本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法 MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统 PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。

1.1水温控制系统概述

温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。

在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。

在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。用高新技术来解决工业生产问题，排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务，以此来加强工业化建设，提高人民的生活水平。

1.2本设计任务和主要内容

1.基本要求

一升水由1kW的电炉加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。

2.主要性能指标

①温度设定范围：40~90o C，最小区分度为1o C。

②控制精度：温度控制的静态误差1o C

≤。

③用十进制数码显示实际水温。

3.扩展功能

①具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。

②采用适当的控制方法实现当设定温度或环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。

③温度控制的静态误差0.2o C

≤。

第2节系统设计原理

2.1水温控制系统总体框图

图2-1 单片机控制系统原理框图

该水温控制系统主要由AT89C51单片机控制系统、前向通道（温度采样转换电路）、后向通道（温度控制电路）、键盘显示电路等四部分组成，其总体设计框图如上图所示。

2.2总体方案论证

（一）、方案论证与比较

本题目是设计制作一个水温控制系统，对象为一升净水，加热器为1KW的电炉。要求能在35℃--95℃范围内设定控制水温，并具有较好的快速性和较小的超调，以及十进制数码管显示等功能。

1、总体方案设计及论证

根据题目的要求，我们提出了以下的两种方案：

方案1：此方案是采用传统的二位模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得教高，而且不能用数码显示和键盘设定。

方案2：采用单片机AT89C51为核心。采用了温度传感器AD590采集温度变化信号，A/D采样芯片ADC0804将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。比较上述两种方案，方案2明显的改善了方案1的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点，因此本设计电路采用方案2。

2.3 各部分电路方案论证

本电路以单片机为基础核心，系统由前向通道模块、后向控制模块、系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。现将各部分主要元件及电路做以下的论证：

（1）、温度采样部分

方案1：采用热敏电阻，可满足35℃--95℃的测量范围，但热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差，对于检测精度小于1℃的温度信号是不适用的。

方案2：采用温度传感器AD590。：AD590具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。其测量范围在-50℃-- +150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃，其各方面特性都满足此系统的设计要求。此外AD590是温度-电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。

经上述比较，方案2明显优于方案1，故选用方案2。

（2）、键盘显示部分

控制与显示电路是反映电路性能、外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。

方案1：采用可编程控制器8279与数码管及地址译码器74LS138组成，可编程/显示器件8279实现对按键的扫描、消除抖动、提供LED的显示信号，并对LED显示控制。用8279和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进行控制单片机的输出。

方案2：采用单片机AT2051与地址译码器74LS138组成控制和扫描系统，并用2051的串口对主电路的单片机进行通信，这种方案既能很好的控制键盘及显示，又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的

特点。

对比两种方案可知，方案1虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计的成本和电路整体的性能，我们采用方案2。

（3）、控制电路部分

方案1：采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度。

方案2：本方案的CPU模块采用2051芯片，其内部有2KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的I/O口，因此此芯片资源不够用。

方案3：采用AT89C51单片机，其内部有8KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的I/O口也足够本次设计的要求。

比较这3种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案3。设计电路图如图2-2 所示：

图2-2 AT89C51单片机原理图

第3节硬件电路设计与计算

本电路总体设计包括四部分：主机控制部分（89C51）、前向通道（温度采样和转换电路）、后向通道（温度控制电路）、键盘显示部分。

3.1 温度采样和转换电路

系统的信号采样和转换电路主要由温度传感器AD590、基准电压7812、运算放大器OP-07及A/D转换电路ADC0804四部分组成。设计电路图如图3-1所示：

图3-1 温度采样和转换电路原理图

（1） AD590性能描述

测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V 之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃ 。AD590为电流型传感器温度每变化1℃其电流变化1uA 在35℃和95℃时输出电流分别为308.2uA 和368.2uA 。 （2）基准电压7812提供12V 标准电压，它与运算放大器OP-07和电阻组成信号转换与放大电路，将35℃--95℃的温度转换为0—5V 的电压信号。 （3）ADC0804性能描述

ADC0804为8位逐次逼近型A/D 转换器，其输入电压范围在0—5v ，转换速度为100us ，转换精度为0.39﹪，对应误差为0.234℃。 满足系统的要求。

（4）电路原理及参数计算

温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转换成电流量，再通过OP-07将电流量转换成电压量，通过A/D 转换器ADC0804将其转换成数值量交由单片机处理。图3-1中三端稳压7812作为基准电压,由运放虚短虚断可知运放OP-07的反向输入端i U （2脚）的电压为零伏。当输出电压为零伏时(即Uo=0v) ，令7812的输出电压为b U =12V ，OP-07的2脚处为A 点，AD590的转换电流为c I 。列出A 点的结点方程如下:

b

12

U R c I R =+ (1)

由于系统控制的水温范围为35℃--95℃,所以当输出电压为零伏时AD590的输出电流为308.2uA,因此为了使U i 的电位为零就必须使电流 等于电流等于308.2uA, 三端稳压7812的输出电压为12v 所以由方程(1)得

12R b

c U R I +=

= 12v 308.2uA

=38.94k (2)

由(2)取电阻R 1=30k , R 2=20k 的电位器。

又由于ADC0804的输入电压范围为0—5v ，为了提高精度所以令水温为95℃时ADC0804的输入电压为5v （即Uo=5v ）。此时列出A 点的结点方程如下:

b

34

12

U U R +R R +R C I += （3）

34

5V

308.2 uA 368.2uA R +R +=

34R +R =83.33K

当水温为95℃时AD590的输出电流为368.2uA 。由方程式（3）得

3R +4R =83.33k 因此取3R =81k , 4R =5k 的电位器。

3.2、 温度控制电路

此部分电路主要由光电耦合器MOC3041和双向可控硅BTA12组成。采用脉宽调制输出控制电炉与电源的接通和断开比例，以通断控制调压法控制电炉的输入功率。MOC3041光电耦合器的耐压值为400v ，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。100Ω电阻与0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路。控制部分电路图如图3-2所示：

图3-2 温度控制电路原理图

3.3、 单片机控制部分

此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单片机AT89C51。单片机AT89C51内部有8KB 单元的程序存储器及256字节的数据存储器。因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。电路原理图

如图3-3所示：

图3-3 单片机控制电路部分原理图

3.4、键盘及数字显示部分

在设计键盘/显示电路时，我们使用单片机2051作为电路控制的核心，单片机2051具有一个全双工的串行口采用串口，利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。键盘/显示接口电路如图3-4所示

图3-4 键盘/显示部分电路

图3-4中单片机2051的P1口接数码管的8只引脚，这样易于对数码管的译码，使数码管能显示设计者所需的各数值、符号等等。单片机2051的P3.3、P3.4、P3.5接3-8译码器74L138，译码器的输出端直接接八个数码管的控制端

和键盘，键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的I/O，减少硬件的花费。键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计，考虑到单片机2051的端口资源有限，所以我们在设计中将传统的4*4的键盘接成8*2的形式（如图3-4），键盘的扫描除了和显示共用的8个端外，另外的两个端直接和2051的P3.2和P3.7相连。

图3-5 译码显示部分

如图3-5的接法已经完全用完了单片机的15个I/O口，有效的利用了单片机的资源。

第4节实验测试

4.1循环显示“HELLO888”

编一小程序，实现数码管八跑马——循环显示“HELLO888”。源程序如下：

RG 0000H

HL:MOV P1,#89H MOV P3,#00H ACALL DELAY MOV P1,#86H MOV P3,#08H ACALL DELAY MOV P1,#0C7H MOV P3,#10H ACALL DELAY MOV P1,#0C7H MOV P3,#18H ACALL DELAY MOV P1,#0C0H MOV P3,#20H ACALL DELAY MOV P1,#80H MOV P3,#28H ACALL DELAY MOV P1,#80H MOV P3,#30H ACALL DELAY MOV P1,#80H MOV P3,#38H ACALL DELAY LJMP HL

DELAY: MOV R0,#0DFH D1: MOV R1,#0FFH DJNZ R1,$ DJNZ R0,D1 RET

4.2、键盘及数字显示结合

编一小程序，实现键盘及数字显示结合——按键盘1数码管显示1，按键盘2数码管显示3，按键盘3数码管显示3，按键盘4数码管显示4，按键盘5数码管显示5，按键盘6数码管显示6，按键盘7数码管显示7，按键盘8数码管显示8，按键盘9数码管显示9，按键盘10数码管显示A，按键盘11数码管显示b，按键盘12数码管显示C，按键盘13数码管显示d，按键盘14数码管显示E，按键盘15数码管显示F。源程序如下所示：

ORG 0000H MOV P1,#8CH LL:ACALL HH ACALL L0 ACALL L1 ACALL L2 ACALL L3 ACALL L4 ACALL L5 ACALL L6 ACALL L7 SJMP LL

L0:CLR P3.5 CLR P3.4

CLR P3.3

JNB P3.2,H0 JNB P3.7,E0 RET

H0:JB P3.2,Y0 SJMP H0

Y0:MOV P1,#88H ACALL HH SJMP LL

E0:JB P3.7,F0 SJMP E0

F0:MOV P1,#0F9H ACALL HH

SJMP LL

L1:CLR P3.5 CLR P3.4

SETB P3.3

JNB P3.2,H1 JNB P3.7,E1 RET

H1:JB P3.2,Y1 SJMP H1

Y1:MOV P1,#83H ACALL HH

LJMP LL

E1:JB P3.7,F1 SJMP E1

F1:MOV P1,#0A4H ACALL HH

SJMP LL

L2:CLR P3.5 SETB P3.4

CLR P3.3

JNB P3.2,H2

JNB P3.7,E2 RET

H2:JB P3.2,Y2 SJMP H2

Y2:MOV P1,#0C6H ACALL HH

LJMP LL

E2:JB P3.7,F2 SJMP E2

F2:MOV P1,#0B0H ACALL HH

LJMP LL

L3:CLR P3.5 SETB P3.4

SETB P3.3

JNB P3.2,H3 JNB P3.7,E3 RET

H3:JB P3.2,Y3 SJMP H3

Y3:MOV P1,#0A1H ACALL HH

LJMP LL

E3:JB P3.7,F3 SJMP E3

F3:MOV P1,#99H ACALL HH

LJMP LL

L4:SETB P3.5 CLR P3.4

CLR P3.3

JNB P3.2,H4 JNB P3.7,E4 RET H4:JB P3.2,Y4 SJMP H4

Y4:MOV P1,#86H ACALL HH

LJMP LL

E4:JB P3.7,F4 SJMP E4

F4:MOV P1,#92H ACALL HH

LJMP LL

L5:SETB P3.5 CLR P3.4

SETB P3.3

JNB P3.2,H5 JNB P3.7,E5 RET

H5:JB P3.2,Y5 SJMP H5

Y5:MOV P1,#8EH ACALL HH

LJMP LL

E5:JB P3.7,F5 SJMP E5

F5:MOV P1,#82H ACALL HH

LJMP LL

L6:SETB P3.5 SETB P3.4

CLR P3.3

JNB P3.2,H6 JNB P3.7,E6 RET

H6:JB P3.2,Y6

SJMP H6

Y6:MOV P1,#89H ACALL HH

LJMP LL

E6:JB P3.7,F6 SJMP E6

F6:MOV P1,#0F8H ACALL HH

LJMP LL

L7:SETB P3.5 SETB P3.4

SETB P3.3

JNB P3.2,H7 JNB P3.7,E7 RET

H7:JB P3.2,Y7 SJMP H7

Y7:MOV P1,#0C7H ACALL HH

LJMP LL

E7:JB P3.7,F7 SJMP E7

F7:MOV P1,#80H ACALL HH

LJMP LL

HH:MOV P3,#0FFH ACALL DELAY

MOV P3,#0F7H ACALL DELAY

MOV P3,#0EFH ACALL DELAY

MOV P3,#0E7H ACALL DELAY

MOV P3,#0DFH ACALL DELAY

MOV P3,#0D7H ACALL DELAY

MOV P3,#0CFH ACALL DELAY

MOV P3,#0C7H ACALL DELAY

RET

DELAY:MOV R0,#01H DAl: MOV R1,#9FH DA2: NOP

NOP

NOP

NOP

DJNZ R1,DA1

DJNZ R0,DA2

RET

END

4.3、温度设定和传送电路

编一小程序，实现温度设定和传送电路——以下是双机串口通讯主程序流程图：

图4-1 双机串口通讯流程图

;程序1------方式2两位设定就不可的

FLAGA BIT 2AH.0

FLAGB BIT 2AH.1

FLAG0 BIT P3.3

FLAG1 BIT P3.4

FLAG2 BIT P3.5

GUAN1 EQU 30H

GUAN2 EQU 31H

GUAN3 EQU 32H

GUAN4 EQU 33H

GUAN5 EQU 34H

GUAN6 EQU 35H

GUAN7 EQU 36H

GUAN8 EQU 37H

ORG 00H LJMP star

ORG 23H

LJMP CKT

;-----------------------初始设定STAR:

MOV SP,#60H

MOV IE,#10010000B

MOV SCON,#10010000B

ANL PCON,#0111111B

MOV TMOD, #20H

MOV TH1, #0F2H

MOV TL1, #0F2H

SETB TR1

MOV GUAN2,#00H

MOV GUAN3,#00H

MOV GUAN6,#00H

MOV GUAN7,#00H

CLR FLAGB

CLR FLAGA

MOV DPTR,#TABLE

;-----------------主要执行总程序ZONGSAO:

LCALL SHOW

ACALL AA

SJMP ZONGSAO

;--- ----扫描按键是否按下子程序AA:

S1:;------------ ------0,5键 JNB FLAGB ,S2

CLR FLAG2

CLR FLAG1

CLR FLAG0

JB P3.2 ,NEXT1

ACALL DELAY

JB P3.2 ,NEXT1

JNB P3.2 ,$

JB FLAGA ,WW1

MOV GUAN7,#00H

SETB FLAGA

LJMP NEXT1

WW1:

MOV GUAN6 ,#00H

CLR FLAGB

NEXT1:

JB P3.7 ,ONE1

ACALL DELAY

JB P3.7 ,ONE1

JNB P3.7 ,$

JB FLAGA, MM1

MOV GUAN7,#05H SETB FLAGA

LJMP ONE1

MM1:

MOV GUAN6, #05H

CLR FLAGB

ONE1: LJMP S2

S2:;---------------- ------1,6键 JNB FLAGB, S3

CLR FLAG2

CLR FLAG1

SETB FLAG0

JB P3.2 ,NEXT2

LCALL DELAY

JB P3.2 ,NEXT2

JNB P3.2 ,$

JB FLAGA ,WW2

MOV GUAN7 ,#01H

SETB FLAGA

LJMP NEXT2

WW2:

MOV GUAN6 ,#01H

CLR FLAGB

NEXT2:

JB P3.7 ,ONE2

LCALL DELAY

JB P3.7 ,ONE2

JNB P3.7 ,$

JB FLAGA ,MM2

MOV GUAN7,#06H

SETB FLAGA

LJMP ONE2

MM2:

MOV GUAN6 ,#06H

CLR FLAGB

ONE2: LJMP S3

S3:;------------------- ---2,7键 JNB FLAGB ,S4

CLR FLAG2

SETB FLAG1

CLR FLAG0

JB P3.2 ,NEXT3

LCALL DELAY

JB P3.2 ,NEXT3

JNB P3.2 ,$

JB FLAGA ,WW3

MOV GUAN7 ,#02H

SETB FLAGA

LJMP NEXT3

WW3:

MOV GUAN6 ,#02H

CLR FLAGB

NEXT3:

JB P3.7 ,ONE3

LCALL DELAY

JB P3.7 ,ONE3

JNB P3.7 ,$

JB FLAGA ,MM3

MOV GUAN7,#07H

SETB FLAGB

LJMP ONE3

MM3:

MOV GUAN6 ,#07H

CLR FLAGB

ONE3: LJMP S4

S4: ;----------------- 3,8键

JNB FLAGB ,S5

CLR FLAG2 SETB FLAG1

SETB FLAG0

JB P3.2 ,NEXT4

LCALL DELAY

JB P3.2 ,NEXT4

JNB P3.2 ,$

JB FLAGA, WW4

MOV GUAN7 ,#03H

SETB FLAGA

LJMP NEXT4

WW4:

MOV GUAN6,#03H

CLR FLAGB

NEXT4:

JB P3.7 ,ONE4

LCALL DELAY

JB P3.7 ,ONE4

JNB P3.7 ,$

JB FLAGA ,MM4

MOV GUAN7,#08H

SETB FLAGA

LJMP ONE4

MM4:

MOV GUAN6 ,#08H

CLR FLAGB

ONE4: LJMP S5

S5:;----------- -----4,9键

JNB FLAGB ,S6

SETB FLAG2

CLR FLAG1

CLR FLAG0

JB P3.2 ,NEXT5

LCALL DELAY

JB P3.2, NEXT5

JNB P3.2 ,$

JB FLAGA ,WW5

MOV GUAN7 ,#04H

SETB FLAGA

LJMP NEXT5

WW5:

MOV GUAN6 ,#04H

CLR FLAGB

NEXT5:

JB P3.7, ONE5

LCALL DELAY

JB P3.7 ,ONE5

JNB P3.7 ,$

JB FLAGA ,MM5

MOV GUAN7,#09H

SETB FLAGA

SETB FLAGB

LJMP ONE5

MM5:

MOV GUAN6 ,#09H

CLR FLAGB

ONE5: LJMP S6

S6:;----------- ---设定键,清除(零)键

SETB FLAG2

CLR FLAG1

SETB FLAG0

JB P3.2 ,NEXT6

LCALL DELAY

JB P3.2,NEXT6

JNB P3.2 ,$

SETB FLAGB

NEXT6: JB P3.7 ,ONE6

LCALL DELAY

JB P3.7 ,ONE6

JNB P3.7 ,$

MOV GUAN6,#00H

MOV GUAN7,#00H

CLR FLAGA

SETB FLAGB

ONE6: LJMP S7

S7:;------------- -------------发送键

SETB FLAG2

SETB FLAG1

CLR FLAG0

JB P3.2 ,NEXT7

LCALL DELAY

JB P3.2,NEXT7

JNB P3.2 ,$

CLR FLAGB

CLR FLAGA

MOV B,#0AH

MOV A,GUAN6

MUL AB

ADD A,GUAN7

SEND: CLR ES

MOV SBUF,A

JNB TI,$

CLR TI

SETB ES

NEXT7: NOP

RET

;-------------- ------显示扫描子程序

SHOW:

;-----------guan8 SETB FLAG0

SETB FLAG1

SETB FLAG2

MOV P1,#0CEH

ACALL DELAY2

;---------guan7

CLR FLAG0

SETB FLAG1

SETB FLAG2

MOV A ,GUAN7

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

ACALL DELAY2

;---------guan6

SETB FLAG0

CLR FLAG1

SETB FLAG2

MOV A ,GUAN6

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

ACALL DELAY2

;----------------guan5 CLR FLAG0

CLR FLAG1

SETB FLAG2

MOV P1,#0C6H

ACALL DELAY2

;---------------guan4 SETB FLAG0

SETB FLAG1

CLR FLAG2

MOV P1,#0CEH ACALL DELAY2

;--------guan3

CLR FLAG0

SETB FLAG1

CLR FLAG2

MOV A ,GUAN3

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

ACALL DELAY2

;---------guan2

SETB FLAG0

CLR FLAG1

CLR FLAG2

MOV A ,GUAN2

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

ACALL DELAY2

CLR FLAG0;-----------guan1 CLR FLAG1

CLR FLAG2

MOV P1,#0C6H

ACALL DELAY2

RET

;------------ ------------中断子程序

CKT:

PUSH ACC

PUSH PSW

CLR RI

MOV A,SBUF

; JNB RI,$

MOV B,#10

DIV AB

MOV GUAN2,A

MOV GUAN3,B

POP PSW

POP ACC

RETI

DELAY: ;---- -------消抖延时程序6MS

MOV R0,#3CH

DL2:MOV R1,#7DH

DL1:NOP

NOP

DJNZ R1,DL1

DJNZ R0,DL2

RET delay2:;--- -------------扫描延时程序

MOV r0,#01h

dl4:MOV r1,#0a0h

dl3:NOP

NOP

DJNZ r1,dl3

DJNZ r0,dl4

RET

;-------------- ----------数码管显示表

TABLE:

DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90

4.4、PWM 电压输出电路

编一小程序，实现PWM 电压自动可调宽度脉冲波输出电路

图4-2 自动可调宽度脉冲波输出电路

POUT EQU P1.0 OUTBIT EQU 7FH

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 000BH

AJMP CTC_INT

ORG 0030H MAIN: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H SETB TR0

SETB EA

SETB ET0 WAIT: SJMP WAIT

CTC_INT: PUSH ACC

PUSH PSW

CLR TR0

JNB OUTBIT,OUT0 SETB POUT

CLR C

MOV A,#0FFH

SUBB A,0FFH

MOV TL0,A

MOV A,#0FFH SUBB A,#0FH MOV TH0,A

CLR OUTBIT SJMP CTC_OUT OUT0: CLR POUT

CLR C

MOV A,#0FFH SUBB A,#0FFH MOV TL0,A

MOV A,#0FFH SUBB A,#1FH MOV TH0,A

MOV A,TL0

ADD A,#0FFH MOV TL0,A

MOV A,TH0

ADDC A,#0FH MOV TH0,A

SETB OUTBIT CTC_OUT: SETB TR0

POP PSW

POP ACC

RETI

第5节课程设计总结

5.1、此次水温控制系统设计过程中遇到的问题及其解决方法

在实现温度—电压转换电路过程中,出现当温度为90度时，电压输出为1.5V 却无论如何也不能调到5V的状况,后经检验发现是由于小板原理图中滑动变阻器R17、R22调动幅度太小所至，我们将其5K滑变改为20K，此时可以实现调到5V。

5.2、对该设计的建议

本次《基于单片机的水温控制系统设计》是以AT89C51为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。在系统的软硬件调试过程中，不断地有问题出现，如OP-07、ADC0804会发烫，串行通信…，但是在老师和同学的指导和帮助下，通过电路检查、原理分析、程序修改等工作，这些问题都一一得到了解决，所以在这次调试过程中，我们学到了很多知识，同时也大大地提高了我们的实际动手能力，这对我们以后的系统设计会有很大的帮助。同时，该系统还存在着一些问题，如温度显示精度不高，没有采用小数部分；PID算法的参数不够精确，这影响水温达到稳定的时间。参考文献

[1] 《8051单片机实践与应用》吴金清华大学出版社 2002.9

[2] 《全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选》北京理工大学出版社 2003.3

[3] 《全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编》北京理工大学出版社 2004.8

[4] 《单片微型机原理、应用与实验》张友德复旦大学出版社 2003.6

[5] 《电子系统设计》何小艇浙江大学出版社 2004.6

[6] 《电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE》石宗义北京希望电子出

版社 2002.6

基于单片机的温度控制系统设计文献综述

文献综述 题目基于单片机的温度控制 系统设计 学生姓名 X X X 专业班级自动化07-2 学号20070x0x0x0x 院（系） xxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师 x x x 完成时间 2011年06月10日

基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 1．前言 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制。而有很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率. 单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的

多片微机应用系统。 2．历史研究与现状 在工业生产温控系统中采用的测温元件和测量方法不相同，产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同，因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。 通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统，其主回路由接触器控制时因为不能快速反应，所以控温精度都比较低，大多在几度甚至十几度以上。随着电力电子技术及元器件的发展，出现了以下几种解决的方案： （1）主回路用无触点的可控硅和固态继电器代替接触器，配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系统，其控温精度大大提高，常在±2℃以内，优势是采用模糊控制与PID 控制相结合，对控制范围宽、响应快且连续可调系统有巨大的优越性。 （2）采用单片机温度控制系统。用单线数字温度传感器采集温度数据,打破了传统的热电阻、热电偶再通过A/D 转换采集温度的思路。用单片机对数字进行处理和控制,通过RS - 232 串口传到PC 机对温度进行监视与报警,设置温度的上限和下限。其优势是结构简单，编程不需要用专用的编程器,只需点击电脑鼠标就可以把编好的程序写到单片机中,很方便且调试、修改和升级很容易。 （3）ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式系统模糊温度控制。利用ARM处理器的强大功能，通过读取温度传感器数据，并与设定值进行比较，然后对温度进行控制。通过内嵌的操作系统μCLinux获得极好的实时性，并且通过TCP/IP协议能与PC机

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

水温自动控制系统实验报告汇总

水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1、基本要求 （1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）能显示水的实际温度。 第2页，共11页

2、发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面

基于单片机的水温控制系统设论文(经典)

目录 摘要 (4) 第1节课题任务要求 (5) 第2节总体方案设计 (5) 2.1 总体方案确定 (6) 2.1.1 控制方法选择 (6) 2.1.2 系统组成 (7) 2.1.3 单片机系统选择 (7) 2.1.4 温度控制 (7) 2.1.5 方案选择 (7) 第3节系统硬件设计 (8) 3.1 系统框图 (8) 3.2 程序流程图 (12) 第4节参数计算 (16) 4.1 系统模块设计 (16) 4.1.1 温度采集及转换 (16) 4.1.2 传感器输出信号放大 (17) 4.1.3模数转换 (18) 4.1.4 外围电路设计 (19) 4.1.5 数值处理及显示部分 (19) 4.1.6 PID算法介绍 (19) 4.1.7 A/D转换模块 (20) 4.1.8 控制模块 (21) 4.2 系统硬件调试 (21) 第5节 CPU软件抗干扰 (24) 5.1 看门狗设计 (24) 第6节测试方法和测试结果 (27) 6.1 系统测试仪器及设备 (27) 6.2 测试方法 (27) 6.3 测试结果 (27) 结束语 (29)

参考文献 (30) 基于单片机的水温控制系统设计 摘要： 本系统以AT89C51，AT89C2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，按扭操作，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机（电脑）连接，实现电脑控制。系统设计有体积小、交互性强等优点。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。 第1节课题任务与要求： 1.基本要求 一升水由1kw的电炉加热，要求水温可以在一定围由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。

AT89C51单片机温度控制系统

毕业设计（论文） 论文题目：AT89C51单片机温度控制系统 所属系部：电子工程系 指导老师：职称： 学生姓名：班级、学号: 专业：应用电子技术 2012 年05 月15 日

毕业设计（论文）任务书 题目：AT89C51单片机温度控制系统 任务与要求：设计并制作一个能够控制1KW电炉的温度控制系统，控制温度恒定在37--38度之间。 时间：年月日至年月日 所属系部：电子工程系 学生姓名：学号： 专业：应用电子技术 指导单位或教研室：测控技术教研室 指导教师：职称： 年月日

摘要 本设计是以一个1KW电炉为控制对象，以AT89C51为控制系统核心，通过单片机系统设计实现对保电炉温度的显示和控制功能。本温度控制系统是一个闭环反馈调节系统，由温度传感器DS18B20对保炉内温度进行检测，经过调理电路得到合适的电压信号。经A/D转换芯片得到相应的温度值，将所得的温度值与设定温度值相比较得到偏差。通过对偏差信号的处理获得控制信号，去调节加热器的通断，从而实现对保温箱温度的显示和控制。本文主要介绍了电炉温度控制系统的工作原理和设计方法，论文主要由三部分构成。①系统整体方案设计。②硬件设计，主要包括温度检测电路、A/D转换电路、显示电路、键盘设计和控制电路。③系统软件设计，软件的设计采用模块化设计，主要包括A/D转换模块、显示模块等。 关键词：单片机传感器温度控制

目录 绪论 (1) 第一章温度控制系统设计和思路 (2) 1.1温度控制系统设计思路 (2) 1.2 系统框图 (2) 第二章 AT89C51单片机 (3) 2.1 AT89C51单片机的简介 (3) 2.2 AT89C51单片机的主要特性 (3) 2.3 AT89C51单片机管脚说明 (4) 第三章温度控制的硬件设备 (6) 3.1温度传感器简介 (6) 3.2 DS18B20工作原理 (7) 3.3 DS18B20使用中注意事项 (8) 第四章系统硬件设计 (9) 4.1温度采集电路 (9) 4.2 数码管温度显示电路 (9) 4.2.1 数码管的分类 (9) 4.2.2 数码管的驱动方式 (10) 4.2.3 恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响 (11) 4.3 单片机接口电路 (12) 4.3.1 P0口的上拉电阻原理 (12) 4.3.2 上拉电阻的选择 (14) 4.4 单片机电源及下载线电路 (14) 4.5 温度控制电路 (15) 第五章温度控制的软件设计 (17) 5.1 数码管动态显示 (17) 5.2 DS18B20初始化 (17) 5.3 系统流程图 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录 (22)

基于单片机的模糊温度控制器的设计

基于单片机的模糊温度控制器的设计 1 引言 本文研究的被控对象为某生产过程中用到的恒温箱,按工艺要求需保持箱温100℃恒定不变。我们知道温度控制对象大多具有非线性、时变性、大滞后等特性, 采用常规的PID 控制很难做到参数间的优化组合, 以至使控制响应不能得到良好的动态效果。而模糊控制通过把专家的经验或手动操作人员长期积累的经验总结成的若干条规则,采用简便、快捷、灵活的手段来完成那些用经典和现代控制理论难以完成的自动化和智能化的目标, 但它也有一些需要进一步改进和提高的地方。模糊控制器本身消除系统稳态误差的性能比较差, 难以达到较高的控制精度, 尤其是在离散有限论域设计时更为明显, 并且对于那些时变的、非线性的复杂系统采用模糊控制时, 为了获得良好的控制效果, 必须要求模糊控制器具有较完善的控制规则。这些控制规则是人们对受控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而, 由于被控过程的非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素的影响, 造成模糊控制规则或者粗糙或者不够完善, 都会不同程度的影响控制效果。为了弥补其不足, 本文提出用自适应模糊控制技术,达到模糊控制规则在控制过程中自动调整和完善, 从而使系统的性能不断完善, 以达到预期的效果。 2 自调整模糊控制器的结构及仿真 (1) 控制对象 一般温度可近似用一阶惯性纯滞后环节来表示, 其传递函数为: 式中: K———对象的静态增益; Tc———对象的时间常数; τ———对象的纯滞后时间常数。 本文针对某干燥箱的温度控制, 用Cohn-Coon 公式计算各参数得: K=0.181; Tc=60; τ=20。 ( 2) 自调整模糊控制器的结构 自调整模糊控制器的结构如图1 所示。

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) （一）系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) （一）电源电路的设计 (4) （二）相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) （三）转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) （四）处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) （五）湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) （六）显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) （七）按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) （一）程序设计及其流程图 (20) （二）程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献： (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。 关键词： 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 （一）系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 （1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 （2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 （3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 （4）键盘输入电路。用于设定初始值等。 （5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。 （6）功率驱动电路（湿度调节电路）

基于-单片机的烘箱温度控制器设计

基于单片机的烘箱温度控制器设计 目录 1.项目概述 (1) 1.1.该设计的目的及意义 (1) 1.2.该设计的技术指标 (2) 2.系统设计 (3) 2.1.设计思想 (3) 2.2.方案可行性分析 (4) 2.3.总体方案 (5) 3.硬件设计 (6) 3.1.硬件电路的工作原理 (6) 3.2.参数计算 (7) 4.软件设计 (8) 4.1.软件设计思想 (8) 4.2.程序流程图 (9) 4.3.程序清单 (10) 5.系统仿真与调试 (11) 5.1.实际调试或仿真数据分析 (11) 5.2.分析结果 (13) 6.结论 (12) 7.参考文献 (13) 8.附录 (14)

1.项目概述： 1.1．该设计的目的及意义 温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。 而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以51系列单片机为控制核心，对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。 通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。 1.2．该设计的技术指标 设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。炉温可以在一定围由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度围。 （1） 1KW 电炉加热(电阻丝)，最度温度为120℃(软件实现) （2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃（软件实现PID） （3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃(LED)。 （4）温度超过设置温度±5℃，发出超限报警，升温和降温过程不作要求。 （5）升温过程采用PID算法，控制器输出方式为PWM输出方式，降温采用自然冷却。 （6）功率电路220 VAC供电，强弱电气电隔离 2.系统设计 2.1.设计思想 以87C51单片机为整个温度控制系统的核心，为解决系统出现一时的死机的问题，需构建复位电路，来重新启动整个系统。要想控制温度，首席必须能够测量温度，就需要一温度传感器，将测量得到的温度传给单片机，经单片机处理后，去控制继电器等器件实现电炉的断与通来达到温度期望值，当温度超过设定上下限值时，可以通过中断信号，控制指示灯的亮灭，来提醒温

水温控制系统设计报告

水温控制系统设计 报告

水温控制系统 摘要:本设计以89c52单片机为核心,采用了温度传感器AD590,A/D采样芯片ADC0804,可控硅MOC3041及PID算法对温度进行控制。该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统,它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。本设计实现了水温的智能化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口,系统由前向通道模块(即温度采样模块)、后向控制模块、系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。本系统的特点在于采用PC机及普通键盘实现了多机通信。 Abstract:The single computer 89c52 is used as a core in this design. Some important IC sush as AD590 ADC0804 MOC3041 was used in this system.we adopt PID to control the temperature. The system include four part---The previous model ,The last model ,keybord model ,The main control model. Adopt annularity pulse distributor to come true to Stepper Motor speed regulation , the corner under the control of. Display having realized time , the temperature here on the basis, And realize under the control of, display to the electric motor by PC machine

模电课设—温度控制系统设计

目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)

摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。

Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

基于单片机的温度控制器附程序代码

生产实习报告书 报告名称基于单片机的温度控制系统设计姓名 学号0138、0140、0141 院、系、部计算机与通信工程学院 专业信息工程10-01 指导教师 2013年 9 月 1日

目录 1.引言.................................. 错误!未定义书签。 2.设计要求.............................. 错误!未定义书签。 3.设计思路.............................. 错误!未定义书签。 4.方案论证.............................. 错误!未定义书签。方案一................................................. 错误!未定义书签。方案二................................................. 错误!未定义书签。 5.工作原理.............................. 错误!未定义书签。 6.硬件设计.............................. 错误!未定义书签。单片机模块............................................. 错误!未定义书签。 数字温度传感器模块 .................................... 错误!未定义书签。 DS18B20性能......................................... 错误!未定义书签。 DS18B20外形及引脚说明............................... 错误!未定义书签。 DS18B20接线原理图................................... 错误!未定义书签。按键模块............................................... 错误!未定义书签。声光报警模块........................................... 错误!未定义书签。数码管显示模块......................................... 错误!未定义书签。 7.程序设计.............................. 错误!未定义书签。主程序模块............................................. 错误!未定义书签。 读温度值模块.......................................... 错误!未定义书签。 读温度值模块流程图： ................................. 错误!未定义书签。

基于单片机水温控制器的设计设计

基于单片机水温控制器的设计设计

基于单片机的水温控制器的设计 摘要 本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。它以单片机AT89S52为核心，通过3个数码管显示温度和4个按键实现人机对话，使用单总线温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。 关键词：单片机；数码管显示；单总线；DS18B20

目录 1 绪论 ................................................................................................................................... - 1 - 2 系统总体设计 ................................................................................................................... - 2 - 2.1硬件总体设计.................................................................................................... - 2 - 2.1.1硬件系统子模块 ............................................................................... - 2 - 2.2 软件总体设计................................................................................................... - 2 - 3 硬件系统设计 ................................................................................................................... - 4 - 3.1硬件电路分析和设计报告................................................................................ - 4 - 3.1.1单片机最小系统电路 ....................................................................... - 4 - 3.1.2 键盘电路 .......................................................................................... - 5 - 3.1.3 数码管及指示灯显示电路 .............................................................. - 5 - 3.1.4 温度采集电路 .................................................................................. - 7 - 3.1.5 电源电路 ........................................................................................ - 11 - 3.1.6报警电路设计 ................................................................................. - 12 - 3.1.7加热管控制电路设计 ..................................................................... - 12 - 4 系统软件设计 ................................................................................................................. - 14 - 4.1主程序流程图.................................................................................................. - 14 - 4.2各个模块的流程图.......................................................................................... - 16 - 4.2.1读取温度DS18B20模块的流程 ................................................... - 16 - 4.2.2键盘扫描处理流程 ......................................................................... - 18 - 4.2.3 报警处理流程 ................................................................................ - 18 - 5 系统调试 ......................................................................................................................... - 20 - 5.1 硬件电路调试................................................................................................. - 20 - 5.2 软件调试......................................................................................................... - 20 - 5.3 系统操作说明................................................................................................. - 21 - 5.4数据测试.......................................................................................................... - 21 -总结 ................................................................................................................................. - 23 -致谢 ................................................................................................................................. - 24 -参考文献 ............................................................................................................................. - 25 -附录一：系统源程序......................................................................................................... - 26 -附录二：系统硬件总图..................................................................................................... - 35 -

水温自动控制系统

《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：

一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：

2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片