基于单片机的水箱恒温控制系统设计文

水箱的恒温控制系统

系 别： 汽车与电气工程系

专 业： 电气自动化

班 级： 电气（2）

姓 名：

学 号：

指导教师：

完成时间：

年 月 日

毕业论文（设计） 论文分类号： 密 级：无

目录

目录 ............................................................................................................................................................... I 摘要 .......................................................................................................................................................... III Abstract ......................................................................................................................................................... IV 第1章绪论 .. (1)

1.1 课题研究介绍 (1)

1.2 国内外发展及趋势 (1)

1.2.1国外恒温控制系统的发展及趋势 (1)

1.2.2国内恒温控制系统的发展及趋势 (2)

1.3课题设计任务 (2)

1.3.1设计目的 (2)

1.3.2系统设计指标 (3)

1.3.3系统的功能 (3)

第2章恒温控制系统总体方案设计 (4)

2.1设计方案 (4)

2.1.1 利用PLC实现恒温控制 (4)

2.1.2 利用单片机实现恒温控制 (4)

2.2方案论证 (5)

2.3恒温水箱控制系统工作原理 (5)

第3章恒温水箱控制系硬件设计 (7)

3.1主电源模块 (7)

3.2 CPU主控模块 (8)

3.2.1 AT89C51单片机简介 (8)

3.2.2 AT89C51单片机各引脚功能说明 (8)

3.2.3 AT89C51单片机主要性能指标 (9)

3.2.4 晶振电路与复位电路的设计 (10)

3.3温度采集模块 (10)

3.3.1 DS18B20的特点 (11)

3.3.2 DS18B20内部结构 (11)

3.3.3 DS18B20的内存结构 (12)

3.3.4 DS18B20的测温原理 (12)

3.3.5 DS18B20的指令集 (13)

3.3.6 DS18B20与单片机的接口电路 (14)

3.4 按键输入 (14)

3.5继电器模块 (15)

3.5.1 固态继电器SSR工作原理 (15)

3.5.2 固态继电器SSR的特点 (16)

3.5.3 继电器控制电路图 (16)

3.6显示模块 (17)

3.6.1限流电阻计算 (18)

第4章恒温控制系用软件设计 (19)

4.1工作流程 (19)

4.2程序模块 (20)

4.2.1主程序 (20)

4.2.2温度传感器驱动子程序 (20)

4.2.3键盘扫描处理子程序 (21)

4.2.4温度检测与控制子程序 (23)

4.2.5温度显示子程序 (24)

第5章抗干扰的设计 (25)

5.1 电源抗干扰措施 (26)

5.1.1采用滤波和屏蔽的供电电源 (26)

5.1.2采用串联开关式稳压电源 (26)

5.1.3采用高抗干扰电压电源和干扰抑制器 (26)

5.2输入输出通道的抗干扰措施 (27)

5.3软件抗干扰措施 (27)

5.3.1设置软件陷阱 (27)

5.3.2增加程序监视系统 (27)

5.3.3软件冗余措施 (27)

参考文献 (28)

致谢 (29)

附录1 单片机源程序 (30)

附录2 电路原理图 (1)

本设计以单片机AT89C51为核心部件，采用单总线型数字式的温度传感器DS18B20作为温度采集，以固态继电器作为加热控制的开关器件，设计制作了带键盘输入控制，动态显示的功能的恒温控制系统。该系统既可以对当前温度进行实时显示，又可以对设定温度进行控制，并使其恒定在某一温度范围。控制键盘设计使设置温度简单快捷，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。建立在增量控制理论上的控制算法，使控制精度完全能满足一般的电子产品的生产要求。通过对系统软件和硬件的合理规划，发挥单片机自身集成多系统功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了成本，系统操作简便。

关键词：AT89C51单片机；DS18B20传感器；恒温控制

This design with single-chip microcomputer AT89C51 as the core component with single bus-control digital temperature sensor DS18B20 as temperature gathering to solid-state relay as heating control switch device, design and make the belt keyboard input control, dynamic display of the temperature control system. This system not only can real-time display of the current temperature of set temperature, and can control, and its constant in a temperature range. Control the keyboard design makes set temperature simple and quick, two integer a decimal display mode has higher precision of the show. Based on incremental control theory of control algorithm, make the control accuracy can be fully met general electronic products production requirements. Through the system software and hardware reasonable planning, play microcontroller itself more system function unit integrated advantage, in not reduce functionality premise to reduce the cost and system easy operation.

Keywords: AT89C51; DS18B20 sensors; Solid-state relay

第1章绪论

1.1 课题研究介绍

温度是工业上常见的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品加工、机械

制造等领域，恒温控制系统被广泛应用于加热炉、热处理炉、反应炉等。在一些温控系

统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电

路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D转换，最终

送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、

易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍单片机通过数字温度传感器检测外部温度对

水箱进行恒温控制的设计，采用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制电炉的加热

来实现恒温控制。因此，本系统采用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需

复杂的信号处理电路和A／D转换电路就能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方

便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。在日常生活中，也经常用到电烤箱、微波

炉、电热水器、烘干箱等需要进行温度检测与控制的家用电器。采用单片机实现温度控

制不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度地提高被控温度的技术指标，

从而大大提高产品的质量，现以恒温水箱控制系统的设计进行介绍。

1.2 国内外发展及趋势

随着计算机控制技术的发展，恒温控制已在工业生产领域中得到了广泛应用，并取得了巨大的经济和社会效益。在不同的领域内，由于控制环境、目标、成本等因素，需要针对具体情况来设计系统结构和功能，以取得最佳的控制效果。其中，恒温环境的自动化控制技术在工业生产、商业运营中是一个重要研究课题。

1.2.1国外恒温控制系统的发展及趋势

自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的

迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外恒温控制系统发展迅速，

并在智能化，自适应参数的自整定等方面取得了很大的科技成果。在这方面以日本、美

国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表。

目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。虽然温度控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器及技术来讲，其总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

1.2.2国内恒温控制系统的发展及趋势

我国目前在恒温控制技术这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变的温度系统控制。在适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表领域内，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。因此，我国在恒温控制等控制仪表行业与国外还有着一定的差距。

从过程量的检测角度出发，温度是最常见的过程变量之一，它是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。而恒温控制技术在工业领域应用非常广泛，由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求较高。其温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。尽管恒温控制很重要，但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难。

随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。

1.3课题设计任务

1.3.1设计目的

设计一个恒温水箱自动调节控制系统，水箱内的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节，以保持与设定的温度基本不变。

利用单片机AT89C51实现水温的智能控制，使水温能够在60℃左右实现恒定温度调节，利用数字温度传感器读出水温，并在此基础上将水温调节到通过键盘设定的温度（其方式是加热或降温），并通过数码管显示器实现当前温度与设定温度的显示。

1.3.2系统设计指标

设计一个温度反馈通道的控制系统，主要包括主电路和控制电路。控制电路又包括巡回检测、跟踪比较、PID调节、执行输出、加热装置等多个环节。以下为该恒温控制系统的技术指标：

（1）预置时显示设定温度，达到定温度时显示实时温度，显示精确到1℃；

（2）恒温箱温度可预置，在误差范围内恒温控制，温度控制误差≤±1℃；

（3）恒温水箱由1KW电炉加热；

（4）启动后有运行指示，温度低于预置温度5℃时进行220V全加热；

（5）有较强的抗干扰性能，对升降温过程的线性没有要求；

（6）具有相应的保护功能。

1.3.3系统的功能

(1)可以对温度进行自由设定，但必须在0～100℃内，设定时可以实时显示出设定的温度值；

(2) 加热由1台1KW电炉来实现，如果温度不在60℃时，根据设定的温度值与实际检测的温度值之差来采取不同的加热方式；

(3) 能够保持实时显示水温，显示位数4位，分别为百位、十位、个位和小数位。（但由于规定小于100度，所以百位也就没有实现，默认的百位是不显示的）。

第2章恒温控制系统总体方案设计

本章提出了对恒温控制的两种方案，根据恒温水箱控制系统的控制要求及技术指标，结合两种方案的性能特点，最后选定以单片机为主控制器，增量式的PID算法进行调整控制PWM波形产生的方案作为本控制系统的总体方案。

2.1设计方案

对于温度控制的方法也有很多：如单片机控制、PLC控制、模拟PID调节器和数字PID调节器等等。

2.1.1 利用PLC实现恒温控制

这种恒温控制，采用PLC控制实现电热丝加热全通、间断导通和全断加热的自控式方式，来达到温度的恒定。智能型电偶温度表将置于被测对象中，热电偶的传感器信号与恒定温度的给定电压进行比较，生成温差，自适应恒温控制电路根据差值大小控制电路的断开。

2.1.2 利用单片机实现恒温控制

此方案采用单片机为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，它可达到核心的控制作用，并且可方便实现数码显示、键盘设定及利用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制电炉的加热来实现恒温控制，其所测结果精度也大大的得到了提高，在利用PID 算法来控制PWM波形的产生，是有效的控制数字脉冲的输出宽度，使固态继电器得到有效和有序的逻辑控制，不会使固态继电器产生误动作。因此利用PWM技术进行脉宽调制的优点是：

（1）从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换器；

（2）让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，并且噪声只有在强到足以将逻辑“1”改变为逻辑“0”或将逻辑“0”改变为逻辑“1”时，才能对数字信号产生影响；

（3）对噪声抵抗能力的增强也是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因；

（4）PWM经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。

再加上单片机的软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。它可以通过用数字温度传感器采集到的实际水温温度直接进行数码管显示，还能用键盘输入设定值，并且内部含有4KB的EEPROM,不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单，其方案的框图如图2.1所示。

2.2方案论证

采用的PLC实现恒温控制，由于其PLC成本高，且PLC外围系统配置复杂，不利于我们的设计。由于数字调节和运算量大，相反对于AT89C52单片机只要选择合适的参数对于温度的控制精度往往能达到比较好的效果。

采用单片机为控制核心的控制系统，利用PID控制原理和PWM技术实现对水箱内水温的控制。基于这样的控制原理和PWM技术的优越性，在对温度控制的系统中，它可达到采用其他控制系统所达不到的控制效果，并且可方便实现数码实时显示、键盘设定、直接可以驱动固态继电器，其测量结果的准确性和精度是非常高的

综合各方面的意见，本设计采用单片机来实现温度的控制。

2.3恒温水箱控制系统工作原理

根据恒温水箱控制系统的设计任务和要求，确定了系统总体方案之后，现对该方案的具体原理进行详细介绍，它是采用闭环控制结构进行控制的，其具体控制图如图2.2所示。

水箱恒温控制系统的设计

水箱恒温控制系统的设计 [摘要]恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。本设计是基于STC89C521单片机的恒温箱控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：温度传感器、显示、控制和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、控制程序设计和温度报警程序设计。编写程序结合硬件进行调试，能够实现设置和调节初始温度值，进行数码管显示，当加热到设定值后立刻报警。另外，本系统通过软件实现对按键误差、加热过冲的调整，以提高系统的安全性、可靠性和稳定性。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机STC89C52作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。 The Design of Refrigerator Door Shell Shaping Control System Abstract:The system makes use of the single chip STC89C52 as the temperature controlling center, uses numeral thermometer DS18B20 which transmits as 1-wire way as the temperature sensor, through the pressed key, the numerical code demonstrated composite of the man-machine interactive connection ,to realize set and adjust the initial temperature value. After the system works, the digital tube will demonstrate the temperature value, when temperature arriving to the setting value, the buzzer will be work immediately. In addition, the system through the software adjusting to the pressed key error, and the excessively hutting. All of these are in order to enhance the system’s security, reliability and stability.

基于PLC的高低位水箱自动控制系统

课程设计任务书（A） 题目高低位水箱供水系统电气控制系统的设计（F1）学院(部) 电控学院 专业电气工程及其自动化 班级32040901 学生姓名蒋秋华 学号3204090115 6 月11 日至 6 月1 7 日共 1 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 2012年 5 月26 日

目录 摘要 (3) 第一章引言 (4) 第二章案的论证及方案确定 (5) 第三章系统各部分的设计 (6) 3.1主电路的设计 (6) 3.2控制电路的设计 (6) 3.3梯形图的设计与分析 (7) 3.3.1手动、自动的工作方式选择 (7) 3.3.2机组的启动条件及操作使用 (7) 3.3.3备泵自投功能的实现 (8) 3.3.4信号灯的指示 (8) 3.3.5指令语言程序 (9) 第四章元器件的选择及依据 (10) 4.1 低压断路器的选择 (10) 4.2 PLC的选择 (10) 4.3 交流接触器的选择 (10) 4.4 热继电器的选择 (11) 4.5 控制按钮和旋钮的选择 (11) 4.6 指示灯的选择 (11) 4.7 端子排的选择 (11) 第五章控制柜的尺寸设计 (12) 总结 (12) 参考文献 (13) 鸣谢 (13) 附录 (13)

摘要 水箱是自动供水系统中的重要部分，在我们的生活中扮演着非常重要的角色。本设计旨在于通过所学知识，设计一个简单的高低位水箱供水系统，满足一些简单的基本功能。 为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计在主电路上采用两台电动机，且为三角形接直接启动的接法，同时采用了两个电源线圈对电机进行工作的控制，采用热继电器和低压断路器对电机进行过载和短路保护。控制电路上，为了简单灵活起见，采用课堂中所学过的三菱F1系列的PLC进行控制。再加入必需的一些压力继电器、按钮、开关、指示灯等。从而基本形成了一个简单的高低位水箱供水系统。 本次设计旨在于学习和了解设计一个系统的流程和需要注意的问题，故在本设计中，主要进行的工作是设计系统原理图，画出系统的接线图和系统平面布置图，最后再进行控制柜大小的设计。通过这些琐碎的工作，从而了解和掌握相关的设计方法和知识。 关键词：电动机PLC 原理图接线图布置图

水箱加热系统的PLC位式温度控制课程设计

目录 一、前言 (1) 1. 可编程序控制器的概述 (1) 2．FX2N系列PLC简介 (2) 3．特殊功能模块 (2) 4. 调功器 (3) 5. 温度变送器 (3) 二、系统设计 (4) 1．系统设计要求 (4) 2．系统硬件设计 (4) 2.1．水箱温度自动调节系统： (4) 2.2．输入输出点数的分配表 (5) 2.3．相关元器件的选型 (5) 2.4． PLC的外部接线原理图 (6) 3．系统软件设计 (7) 3.1．模拟量与数字量的对应关系 (7) 3.2．系统流程图的设计 (7) 3.3．系统梯形图 (8) 3.4．系统指令表 (9) 3.5．系统实时监控图 (10) 三、总结 (12) 四、参考文献 (13) 五、附录 (13) 5.1.课题介绍 (13) 5.2.控制要求 (13)

第一章前言 1.1 可编程序控制器的概述 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场这一需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器正逐步取代着继电器－接触器控制系统。 国际电工委员会（IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。可编程序控制器（PLC）主要由CPU 模块、输出模块和编程器组成。PLC的特殊功能模块能完成某些特殊的任务。从使用方式PLC分为： 1）整体式PLC（又称单元式或箱体式）整体式PLC是将电源、CPU、I／0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构；2）模块式PLC，将PLC各部分分成若干个单独的模块，模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构3）PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。

烤箱温度控制系统设计.doc

苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷 《MATLAB 工程应用》 （分散 A 卷 开卷 设计） 出卷人 宋秦中 出卷人所在学院 电子信息工程学院 使用班级 12电子1,12电子2 班级 12 应用电子技术1 学号 127303110 姓名 施晓蓉 第1页，共21页 一、设计题（满分100分） 请在以下题目中任选一项完成设计 1. 汽车运动控制系统设计； 2. 电烤箱温度控制系统设计 3. 汽车减震系统建模仿真； 4. 汽车自动巡航控制系统的PID 控制； 5. 汽车怠速系统的模糊PID 控制； 6. 双闭环直流调速系统的设计与仿真 7. 自选测控项目（给出你自选的题目） 8. 本份试题选取项目为： 电烤箱温度控制系统设计 附评分细则：

《MATLAB工程应用》期末考试设计报告 第一章概述 本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上，自行设计一个基于MA TLAB 技术的PID控制器设计，并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此次课题的主要内容： (1) 完成PID控制系统及PID调节部分的设计 其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) PID最佳调整法与系统仿真 其中包含PID参数整过程，需要用到的相关方法有： b.针对有转移函数的PID调整方法 主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的PID控制器应用的相关的实例中，体现其控制功能（初步计划为温度控制器） 第2页，共21页

第二章调试测试 2.1进度安排和采取的主要措施： 前期：1、对于MA TLAB的使用方法进行系统的学习和并熟练运用MA TLAB的运行环境，争取能够熟练运用MA TLAB。 2、查找关于PID控制器的相关资料，了解其感念及组成结构，深入进行理论分析，并同步学习有关PID控制器设计的相关论文，对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关PID控制器的应用实例，尤其是温度控制器的实例，以便完成最终的实际应用环节。 中期：1、开始对PID控制器进行实际的设计和开发，实现在MATLAB的环境下设计PID控制器的任务。 2、通过仿真实验后，在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合，将其应用到实际应用中（初步计划为温度控制器）。 后期：1、完成设计定稿。 2、打印以及答辩工作地准备。 2.2被控对象及控制策略 2.2.1被控对象 本文的被控对象为某公司生产的型号为CK-8的电烤箱，其工作频率为50HZ，总功率为600W，工作范围为室温20℃-250℃。设计目的是要对它的温度进行控制，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的技术要求。 在工业生产过程中，控制对象各种各样。理论分析和实验结果表明:电加热装置是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述。然而，对于二阶不振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。 所以，电烤箱模型的传递函数为： 第3页，共21页

电厂水箱单片机控制系统

中文摘要 城镇高层建筑的生活和工作用水往往会因自来水的水压低而受影响，为此多数单位利用浮漂式机械水位控制器或电极式水位控制器控制电动水泵，将水从地面蓄水池抽到楼(塔)顶蓄水池，从而解决供水问题。但浮漂式机械水位控制器体积大、机械故障多、可靠性差，电极式水位控制器因电极长期浸泡在水中，会因生锈腐蚀而经常失控。 本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以8051单片机为核心控制环瑞热电公司的800立方米的水箱的水位，不但克服了上述控制器的缺点，而且结构简单、成本低、抗干扰性能好，并实现了报警和手动、自动切换功能。该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。本文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。 基于现在电厂水箱水位控制不能得到有效控制，水位高低无法预计，使得工作效率大大降低，故应用应用单片机控制技术，以8051单片机为核心控制的800立方米的水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能，且操作简便、易懂，能够批量采用。 该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。目前，8051单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。89C51是Intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。 关键词单片机，水位控制器，机械故障，蓄水池，抗干扰性能，结构简单，锈腐 蚀，可靠性

ABSTRACT Because the cities high-rise construction life and the work water used often can the running water hydraulic pressure lower receive affect, uses for this most units floats floats the type mechanical water level controller or the electrode type water level controller control electrically operated water pump, pulls out the water from the ground reservoir to the building (tower) goes against the reservoir, thus solution water supply question.But floats floats the type mechanical water level controller volume big, the mechanical breakdown many, the reliability is bad, but because the electrode type water level controller the electrode long-term immersion in the water, can because of rust the corrosion frequently out of control The purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to 8051 as the core to control heat Qingfeng's 800 cubic meters of water level in the tank and to achieve the alarm and manual, automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with the plant water system control needs. This article also gives a detailed diagram of the related hardware and software flow chart, and the preparation of the assembly language program. Based on current plant water tank water level control can not be effectively controlled water level can not be expected to enable the working efficiency is greatly reduced, so application of microcomputer control technology, with 8051 as the core control of the water level of 800 cubic meters of water tanks, and to achieve the alarm and manual, automatic switching function, and easy to operate, easy to understand, be able to mass adoption. The system is easy to operate, good performance, more in line with the production of water power plant control system needs. At present, 8051 in the field of industrial inspection has been widely used, so we can use in many areas of SCM, with access all types of voice interfaces, with a synthesized speech output capability constitute an integrated application system in order to enhance the function of man-machine dialogue. 89C51 is a microcontroller produced by Intel, in a small chip integrates a micro-computer components. Control object of this system is experimental equipment, water tanks, water tank level control .objectives is to control the means of AC motors. Operators can use the keyboard from the control interface to set the target level tanks. When the control interface from the switch to open Keywords: Monolithic integrated circuit，water level controller，mechanical breakdown reservoir，resistance to interference structure simple，rust corrosion reliable，switch quantity

水箱自动控制系统设计原理图及程序

课程：创新与综合课程设计 电子与电气工程学院实践教学环节说明书 题目名称水箱水位自动控制装置 学院电子与电气工程学院 专业电子信息工程 班级 学号 学生姓名 起止日期13周周一~14周周五

水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。 本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。 一、设计题及即要求 1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下： 2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。 （1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长

×宽×高为40×30 × 40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。 （2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变， 误差≤1cm。 （3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置； （4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。 3、发挥部分： （1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变， 误差≤0.3 cm。 （2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。远程控 制器上能够同步实现超限报警显示。 （3）其他创新。 二、设计思路： 以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本

恒温恒湿控制系统设计

生化处理的恒温恒湿控制系统设计 2007年第11期（总第108期） 宋奇光，伍宗富，梅彬运（湖南文理学院，湖南常德415000 ） 【摘要】以PLC为控制器，结合温度传感变送器、LED显示器等，组成 一个生化处理的恒温恒湿控制系统。使用温度传感变送器获得温度的感应电压， 经处理后送给PLC。PLC将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，然后 根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任， 采用PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电 磁阀开关的导通时间，达到蒸汽控制目的。 【关键词】生化处理；PLC；恒温恒湿 引言 生化处理系统是食品工艺的关键设备。在此以米粉生产工艺中的生化处理系统的蒸汽温湿度控制进行实用设计，其温度控制在0~100℃，误差为±0.5℃，可用键盘输入设置温度及LED实时显示系统温度，采用模糊算法进行恒温控制，将数字处理控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象，可以很大程度的提高控制效果和控制精度[1]。 1米粉生化处理的恒温恒湿系统现状与分析 1.1 现状 由于国内米粉生产设备厂家尚未掌握米粉的关键技术，使其制造的设备无法满足米粉生产的工艺要求。我们经过现场堪察，发现原有的连续式米粉生化处理恒温恒湿控制系统具有如下现状。 一是连续式米粉生化处理恒温恒湿箱的控制基本上是手动调节； 二是箱内各部位温度分布不均匀，实际温度波动太大（40-70℃），远远达不到生产要求（62.5℃±2.5℃），影响米粉的抗老化效果； 三是实际湿度也达不到生产要求，容易出现湿度偏高（米粉发泡）或者偏低（米粉起壳）的现象，严重影响米粉生产质量； 四是上层辅助加热管道分布不合理，容易使散落米粉焦化，影响产品质量。

基于单片机的水位控制系统

1 绪论 单片机应用发展迅速而广泛。在过程控制中，单片机既可作为主计算机，又可作为分布式计算机控制系统中的前端机，完成模拟量的采集和开关量的输入、处理和控制计算，然后输出控制信号。单片机广泛用于仪器仪表中，与不同类型的传感器相结合，实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量；在家用电器设备中，单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。 随着科技的发展，液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。本设计思想是用单片机做下位机，PC机做上位机，单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控。该设计要求具有一定的智能化，可操作性和稳定性好。 1．1 课题背景与研究意义 在工农业生产中，常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。 1．2 国内外研究现状及发展 液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。 ●接触式测量法 接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触，从而获得测量参数的方法。

本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。当液位不同时，电容器的介电常数就不同，故电容量也不同。在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量，再进行测量。 电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快，适合于恶劣的工作环境，生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性，另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。 ●非接触式测量法 非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物，而是利用声、光、射线、磁场等的能量。液位传感器不和被测介质接触，不受被测介质影响，也不影响被测介质，故适用范围广泛。特别是接触式测量装置不能适用的特殊场合，如高粘度、强腐蚀性、污染性强，易结晶的介质。 ●光纤测量法 光纤液位检测是近年来出现的一种新技术。根据光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变对液位进行测量。 光纤液位测量有以下优点：精度高、灵敏度好、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、检测现场无电、光路有抗扰性以及便于与计算机连接，便于与光纤传输系统组成网络等。 目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。

基于PLC的水箱温度控制系统

【摘要】 本文研究的是可编程控制器在水箱恒温控制系统中的应用，水箱恒温控制装置主要用来完成对水箱中液体的液位和温度检测，并对温度参数进行调节。系统中温度控制是一个非常重要的部分。通过铂热电阻对温度进行测量，将测量到的温度传到PLC中。PLC 对采集到的温度值与给定值进行比较，经过PID运算后，调节双向晶闸管在设定周期内通断时间的比例，改变加热丝中电流大小及加热时间，以完成对温度的控制要求。 本系统硬件部分主要由CPU224、EM235、双向晶闸管等组成；软件部分主要由PID 控制来完成。 关键词：PLC CPU224 EM235 双向晶闸管 PID控制 Abstract: In this paper, is the programmable controller in the water tank temperature control system application, water tank temperature control system is mainly used to complete the tank liquid level and temperature detection, and adjust the temperature parameters. System, temperature control is a very important part. By platinum RTD temperature measurement will be measured in the temperature reached the PLC. PLC on the collected temperature values compared with a given value, after a PID operation, the regulator Triac off the set period of time the ratio of change in heating wire in the current size and heating time to complete the right temperature control requirements. The system hardware mainly by the CPU224, EM235, bi-directional thyristor etc.; software, some of the major by the PID control to complete. Key words:PLC CPU224 EM235 Triac PID Contro l

模电课设—温度控制系统的设计

目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)

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LM339N 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

恒温水箱控制系统调研报告

本科生毕业论文(设计) 调研报告 题目：恒温水箱控制系统 学生姓名：冯明勇 学号： 06210133 专业班级：自动化0601 指导教师：梅英老师 完成时间： 2010.1.31

一、课题任务 设计一个用单片机控制水温的恒温控制系统，以单片机为主控器，利用PID 控制原理及PWM技术实现对水箱内水温的控制，使水箱中的水温保持在设定温度的±1℃范围内。设计包括系统软硬件设计。 1、目的 1、培养综合运用所学的知识独立分析问题和解决问题的能力； 2、培养学生的创新意识和创新能力； 3、增强学生理论分析、实验研究、文献查阅、计算机运用和文字表达等方 面的能力； 4、开启心智，培养专业思维，为以后工作打下良好的基础。 2、要求 完成3秒温度传感器读一次温度并显示；完成在10分钟之内达到设定的温度值；完成一直保持设定的温度（在误差范围之内）；完成改变设定温度时，控制的水温能达到设定的温度。 二、方案选择 本系统若根据课题要求可有多种实现方案 （1）方案一此方案是传统的一位式模拟控制方案，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值和设定值比较后，决定加热或不回热。系统受环境影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用数码显示，不能用键盘设定。 （2）方案二此方案是传统的二位式模拟控制方案，其基本思想与方案一相同，但由于采用上下限比较电路，所以控制精提高。这种方法还是模拟控制方式，因此也不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且仍不能用数码显示和键盘设定 （3）方案三此方案采用89S51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制看法和逻辑控制。可实现数码显示和键盘设定等多种功能，系统电路框图如下：

水箱液位自动控制系统设计

目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 1设计任务目的及要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 2系统元件的选择 (3) 2.1有自平衡能力的单容元件 (3) 2.2 无自平衡能力的单容元件 (4) 2.3单容对象的特性参数 (6) 3控制器参数的整定 (7) 3.1 参数的确定 (7) 3.2 电动机的数学模型 (9) 3.3 控制系统的数学模型 (10) 3.4 PID控制器的参数计算 (10) 4控制系统的校正 (11) 4.1 控制器的正反作用 (12) 4.2 串级控制系统 (12) 5系统的稳定性分析 (16) 5.1 系统的稳定性分析 (16)

5.2 控制系统的稳态误差 (17) 结束语 (19) 参考文献 (20) 致 (21)

水箱液位自动控制系统原理 摘要：水箱液位自动控制系统就是利用自身的水位变化进行调节和改变的系统，它自身具平衡能力，并由电动机带动下自动完成水位恢复的功能。水箱液位是由传感器检测水位变化并达到设定值时，水箱自己的阀门关闭，防止溢出，当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。 关键词：有自平衡能力、无自平衡能力、电动机、单容对象、系统稳定 引言 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 1 设计任务目的及要求 1.1 设计目的 通过课程设计，对自动控制原理的基本内容有进一步的了解，特别是水箱液位系统的设计。能把本学期学到的自动控制理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常

温度控制系统设计

温度控制系统设计 目录 第一章系统方案论证错误！未指定书签。 总体方案设计错误！未指定书签。 温度传感系统错误！未指定书签。 温度控制系统及系统电源错误！未指定书签。 单片机处理系统（包括数字部分）及温控箱设计错误！未指定书签。 算法原理错误！未指定书签。 第二章重要电路设计错误！未指定书签。 温度采集错误！未指定书签。 温度控制错误！未指定书签。 第三章软件流程错误！未指定书签。 基本控制错误！未指定书签。 控制错误！未指定书签。 时间最优的控制流程图错误！未指定书签。 第四章系统功能及使用方法错误！未指定书签。 温度控制系统的功能错误！未指定书签。 温度控制系统的使用方法错误！未指定书签。 第五章系统测试及结果分析错误！未指定书签。 硬件测试错误！未指定书签。 软件调试错误！未指定书签。 第六章进一步讨论错误！未指定书签。 参考文献错误！未指定书签。 致谢错误！未指定书签。 摘要：本文介绍了以单片机为核心的温度控制器的设计，文章结合课题《温度控制系统》，从硬件和软件设计两方面做了较为详尽的阐述。 关键词：温度控制系统控制单片机 : . : 引言： 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文设计了以单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用改进的数字控制算法，显示采用静态显示。该系统设计结构简单，按要求有以下功能： ()温度控制范围为°; ()有加热和制冷两种功能 ()指标要求： 超调量小于°；过渡时间小于；静差小于℃；温控精度℃ ()实时显示当前温度值，设定温度值，二者差值和控制量的值。 第一章系统方案论证 总体方案设计 薄膜铂电阻将温度转换成电压，经温度采集电路放大、滤波后，送转换器采样、量化，量化后的数据送单片机做进一步处理；

基于单片机的水箱液位监测控制系统设计论文毕设论文

摘要 液位监测系统在很多的地方都会用到，例如在工厂的生产当中，液位控制是否得当就会影响生产产品的质量和美观，在生活当中，我们离不开水的利用，常常需要对水箱或水塔水位的监测，液位监测系统也与我们的生活息息相关，它关系着我们生活的品质和效率，所以我们要对液位进行连续的监测和控制。 本文的设计的是利用AT89C51单片机实现对水箱液位监测，通过分析领域条件下，在其系统中通过液位变送器获取信息（4-20mA），其采集电流太小而不容易测量，所以需要用放大电路对其放大，通过处理后，由模数转换变换为二进制数传入单片机，它可以对数据进行实时的处理。并在本文的软件设计当中介绍了本次系统的电路原理图和软件编写时所需的流程图，然后通过显示电路把采集到的液位高度值显示给我们。 最后通过Keil C51软件编写出本次系统所需要的程序，同时在Proteus软件里进行仿真，实现了对液位监测。通过该设计的运用，满足了间接测量，自动的控制及其管理的目的。 关键词：单片机；液位控制；Proteus仿真

Abstract Liquid level monitoring system are used in many places, such as in the production of the factory, liquid level control properly will affect the production of products, the quality and appearance, in the life, we can use of water, often need to the water tank or water tower water level monitoring, liquid level monitoring system is closely related with our life, it relates to the quality and efficiency of our lives, so we have to continuously monitor and control the liquid level. The design is implemented by AT89C51 SCM of water level monitoring, through the analysis of field conditions and in the system through the liquid level transmitter (20mA) to obtain information, the current collection is too small and not easily measured, so it is necessary to amplifier circuit for amplifying the, through processing, by the modulus transform as a binary number of incoming MCU, it can real time of data processing. And in the design of software in this article introduced flow chart of the system circuit schematic diagram and software compiling, and through the display circuit the collected liquid height values are shown to us. At last, the program of the system is written by C51 Keil, and the simulation is carried out in the Proteus software, and the liquid level monitoring is realized. Through the application of this design, it can meet the indirect measurement, and the purpose of the control and management. Keywords：SCM; liquid level control; Proteus simulation

基于PLC的热水箱恒温控制系统

基于PLC的热水箱恒温控制系统 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 第一章绪论 1.1 引言 可编程序控制器(Programmable Controller，简称PLC)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、控制技术、通讯技术等高新技术的工业装置。现代PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制系统。在工农业生产中，常用闭环控制方式控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量，PID控制是常见的一种控制方式。由于其不需要求出控制系统的数学模型，算法简单、鲁棒性好、可靠性高，在使用模拟量控制器的模拟控制系统和使用计算机(包括PLC)的数字控制系统中得到了广泛的应用。本文针对恒温水箱温控系统的要求，以PLC为温度控制系统的核心，利用PID控制算法实现水箱的恒温控制。