基于单片机的水温控制系统开题报告

1课题来源及研究的目的和意义

温度是工业控制中的主要被控参数之一，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。随着国民经济的发展，温度控制系统不仅可以广泛应用于工业、农业中，而且还和人们的日常生活息息相关，在工业中，电站锅炉和供热锅炉大量存在，且大多数锅炉处于能耗高、浪费大和环境污染等生产状态，采用温度控制系统就能提高热效率和降低能耗、保护环境。在农业上，温室大棚采用温度控制系统，对于温度的有效控制，不仅可以节省资源而且还可以保证农作物有良好的生长环境，可以有效提高农作物产量。在人们的日常生活中，人们也可以利用温度控制系统去控制洗澡水的温度等，以此来方便人们的生活。随着电子技术的发展和人们生活质量的提高，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化。现代社会中，随着科学技术的进步，温度检测和控制迅速发展，温度控制将更好的服务于社会。目前，单片机控制器用于从生活工具到工业应用的各个领域。

国内外温度控制系统也发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。目前社会上温度控制大多采用智能调节器，国产调节器分辨率和精度较低，温度控制效果不是很理想，但价格便宜，国外调节器分辨率和精度较高，价格较贵。日本、美国、德国、瑞典等技术领先，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．并在各行业广泛应用。

从市场角度看，如果我国的大中型企业将温度控制系统引入生产，可以降低消耗，控制成本，从而提高生产效率。嵌入式温度控制系统符合国家提出的“节能减排”的要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔的市场前景。现今，应用比较成熟的如电力脱硫设备中，主控制器在主蒸汽温度控制系统中的应用，已经达到了世界前进水平。如今，在微电子行业中。温度控制系统也越来越重要，如单晶炉、神经网络系统的控制。因此。温度控制系统经济前景非常广泛，我国的高新精尖行业研究其应用的意义更是更加重大。

2 国内外研究现状

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前，我国在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、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场

调试确定。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先，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，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛；五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度高、抗干扰力强的特点。

国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。传统的温度传感器有热电偶、铂电阻热敏电阻等，虽然它们有各自的优点，但是他们需要后续处理电路，而且由于自身的热效应会影响测量精度，可靠性较差，与之相比本设计采用的DS18B20作为测温传感器它具有体积小，一线总线的数字传输方式，可直接向单片机传输数字信号，简化了数据传输与处理过程，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，在一10一+85。C范围内，测量精度为±0．5。C。

3 PID控制算法原理

3.1 PID控制系统简介

PID控制系统如图3—1所示，D(s)完成PID控制规律，称为PID控制器。PID 控制器是一种线性控制器，用输出量y(t)和给定量r(I)之间的误差的时间函数e(t)=r(t)-y(t)的比例、积分和微分的线性组合构成控制量u(t)，称为比例(Proponional)、积分(Integrating)、微分(Differentiation)控制，简称PID 控制。

图3—1

PID控制组合了比例控制、积分控制和微分控制这3种基本控制规律。通过

改变调节器参数来实现控制。其基本输入输出关系为：

实际应用中．可以根据受控对象的特性和控制的性能要求，灵活采用比例(P)控制器、比例+积分(PI)控制器、比例+积分+微分(PID)控制器3种不同控制组合。

3.2 PID参数控制效果分析

PID控制的3基本参数为Kp、Ki、Kd。，这3项参数的实际控制作用为：

比例调节参数(Kp)按比例反映系统的偏差。增大Kp，系统的反应变灵敏、速度加快、稳态误差减小，但振荡次数也会加多、调节时间加长。在该反馈环中。该值主要影响速度。

积分调节参数(Ki)消除系统静态(稳态)误差，提高系统的控制精度。积分调节会使系统的稳定性下降，动态响应变慢。超调加大。积分控制一般不单独作用，而是与P或者PD结合作用。

微分调节参数(Kd)反映系统偏差信号的变化率，可以预见偏差的变化趋势，产生超前控制作用。因此，微分控制可以提高系统的动态跟踪性能。减小超调量，但对噪声干扰有放大作用。过强的微分调节会使系统剧烈震荡，对抗干扰不利。

常规的PID控制系统中．减少超调和提高控制精度难以两全其美。主要是积分作用有缺陷造成的。如果减少积分作用，静差不易消除，有扰动时，消除误差速度变慢；而加强积分作用时又难以避免超调，这也是常规PID控制中经常遇到的难题。所以在该系统中，对积分参数做了分段处理，已达到理想的效果。

选择制冷或制热后。设定指定温度值；将温度采集的数据接收进来，与设定温度值比较。将差值经过PID算法后计算出进行功率控制的占空比，从而调节温度嘲。其中，PWM波由AVR单片机的定时器产生。在该模式下，寄存器用于控制PWM波频率，其他任意一个寄存器控制占空比，控制灵活，相当方便。控制积分调节参数时，对其采取分段积分PID算法，控制系统超调量。

4 主要研究内容

本课题的研究内容是基于单片机的水温控制系统的设计。主要是采用单片机实现对水箱温度的显示、控制和报警等功能。

4.1设计要求：

1.熟悉控制系统的原理和单片机的相关基础知识；

2.能够连续测量水的温度值，并能显示水的实际温度等；

3.能够设定水的温度范围；

4.能够实现水温的自动控制；

5.采用单片机控制，通过按键能控制水温的设定值。

4.2设计思路：

根据设计要求，该温度控制系统可分为6个模块（如图—1）

图4—1

温度采集模块：通过温度传感器来测量水温，并将采集后的信号进行放大、A/D转换传送给主控模块。

主控模块：接收温度采集模块传来的信号，进行数据处理和逻辑判断，把处理后的结果输出给液晶显示模块、声光提示模块和加热模块。

按键输入模块：通过扫描按键来控制系统的“启动/停止”、“设定”、“加”、“减”等；

声光提示模块：当水温达到设定值或超出设定值时出现红灯提示并声音报警，在水箱加热过程中，绿灯提示；

液晶显示模块：显示当前水温和水温设定值；

加热/制冷模块：给水箱加热/制冷；

5 方案论证及选择

5.1主控模块

方案一：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。

方案二：采用 Freescale16MC9S12XS128单片机：虽然功能强大，运算速度快，资源丰富，但是价格昂贵，性价比较低。

方案三：MEGA16AVR单片机：高可靠性、作用强、高速度、低功耗和低价位，内部资源丰富，一般都集成AD、DA模数器、PWM、丰富的中断源等，完全可以实现对系统的控制。

综上采用方案三。

5.2温度采集模块

方案一：采用热敏电阻，可满足35℃--95℃的测量范围，但热敏电阻精度低、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。

方案二：采用铂电阻温度传感器，虽然精度较高，但是调节复杂，如果调节不精确，影响精度。另外，使用铂电阻温度传感器，需要进行放大和A/D转换，增加了系统的复杂性。

方案三：采用单线数字温度传感器DS18B20，可直接输出数字量，单线器件和单片机的接口只需一根信号线，硬件电路十分简单，容易实现。由于DS1820 正常使用的测温分辨率为0.50°C，故采取直接读取DS1820 内部暂存寄存器的方法，是一个较好的选择。

综上选择方案三。

5.3按键输入模块

方案一：使用带有触屏功能的彩屏显示键盘，虽然操作灵活，但是价格昂贵，性价比较低

方案二：键盘选用常用的4 4扫描键盘，选择了5个按键，分别用作“启动”、“停止”、“设定值加”、“设定值减”、“确定”。在显示方面，选用了常用的12864液晶显示模块。通过相应的软件编程，可以实现显示。

综上选择方案二。

5.4温度显示模块

方案一：采用数码管显示，虽然数码管价格低廉，但是显示内容单一，外围驱动电路较复杂。

方案二：使用1602液晶显示屏显示。液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电、画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点，可以显示设定温度和当前温度。

综上选择方案二。

5.5加热模块

水温控制模块用来控制加热器件的导通与关闭，从而达到控制加热时间，控制水温的目的

采用SSR固态继电器驱动电路控制。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

5.6声光提示模块

当水温达到设定值或超出设定值时出现红灯提示并声音报警，在水箱加热过程中，绿灯提示。

6 主要模块元器件的简介

6.1 AVR单片机

ATMEL公司的A VR是8位单片机中第一个真正的RISC结构的单片机。它采用了大型快速存取寄存器组、快速的单周期指令系统以及单级流水线等先进技术，使得A VR单片机具有高达1MIPS／MHz的高速运行处理能力。

A VR采用流水线技术，在前一条指令执行的时候，就取出现行的指令，然后以一个周期执行指令。大大提高了CPU的运行速度。而在其它的CISC以及类似的RISC结构的单片机中，外部振荡器的时钟被分频降低到传统的内部指令执行周期，这种分频最大达12倍（8051）。

131条机器指令，且大多数指令的执行时间为单个系统时钟周期；32个8位通用工作寄存器；工作在16MHz时具有16MIPS的性能；配备只需要2个时钟周期的硬件乘法器；16K字节在线可编程（ISP）Flash程序存储器采用Boot Load技术支持IAP功能；1K字节的片内SRAM数据存储器，可实现3级锁定的程序加密；512个字节片内在线可编程EEPROM数据存储器（寿命>10万次）；可通过JTAG口对片内的Flash、EEPROM、配置熔丝位和锁定加密位实施下载编程；1个可编程的增强型全双工的，支持同步/异步通信的串行接口USART；1个可工作于主机/从机模式的SPI串行接口（支持ISP程序下载）；片内模拟比较器；内含可编程的，具有独立片内振荡器的看门狗定时器WDT；2个带有分别独立、可设置预分频器的8位定时器/计数器；1个带有可设置预分频器、具有比较、捕捉功能的16位定时器/计数器；片内含独立振荡器的实时时钟RTC；4路PWM通道；8路10位ADC；面向字节的两线接口TWI（兼容I2C硬件接口）；片内含上电复位电路以及可编程的掉电检测复位电路BOD；片内含有1M/2M/4M/8M，经过标定的、可校正的RC振荡器，可作为系统时钟使用；多达21个各种类型的内外部中断源；有6种休眠模式支持省电方式工作。

6.2 1602液晶

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵

字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。

1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

6.3 DS18B20

DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道

式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用，无需外部元件，可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V，无需备用电源，测量温度范围为-55 ° C至+125 ℃。华氏相当于是-67 ° F到257华氏度-10 ° C至+85 ° C范围内精度为±0.5 ° C。温度传感器可编程的分辨率为9~12位，温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒。

7 毕业设计(论文)工作进度安排

第一学期：8周开始

查阅文献资料、翻译外文资料、制定总体方案并对方案进行论证，

完成开题报告。

第二学期：

第1~2周：完成总体方案设计，毕业实习及开题答辩；

第3~4 周：完成各单元模块设计方案并建立模型；

第5~11周：进行各个模块的软件编程及整体电路的调试；

第12~14周：汇总数据，撰写论文，作答辩准备。

参考文献

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[12]鹿玉红,戴彦,江培蕾.基于PROTEUS 的DS18B20 数字温度计的仿真实现[J].2010，V ol.1

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

【开题报告】大棚温湿度控制系统开题报告

【关键字】开题报告 大棚温湿度控制系统开题报告 篇一：蔬菜大棚温度控制系统开题报告 中北大学信息商务学院 毕业设计开题报告 学生姓名： 系别： 专业： 设计题目： 指导教师: XX 年 3 月20日XXX 学号：信息商务学院自动控制系自动化蔬菜大棚温度控制系统设计赵耀霞 开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资 格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用按信息商务学院教学管理部统一设计 的电子文档标准格式（可从教务处或信息商务学院网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．学生写文献综述的参照文献应不少于15篇（不包括辞典、 手册）。文中应用参照文献处应标出文献序号，文后“参照文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参照文献著录规则》的要求书写，不能有随意性； 4．学生的“学号”要写全号（如0XX401X02），不能只写最 后2位或1位数字； 5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94 《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“XX年3月15日”或“XX-03-15”； 6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得 随便涂改或潦草书写。 毕业设计开题报告 篇二：温室温湿度控制系统设计开题报告 辽宁(本文来自：小草范文网:大棚温湿度控制系统开题报告)石油化工大学 信息与控制工程学院 毕业设计（论文）开题报告 论文题目：温室温湿度控制系统设计 学生姓名：刘晓薇

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

(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

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

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

基于单片机的水温控制系统设计

数理和信息工程学院 《单片机原理及使用》期末课程设计 题目：基于单片机的水温控制系统 专业：电子信息工程 班级：电信041班 姓名：李海艳 学号：04610103 指导老师：余水宝 成绩： 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 数理和信息工程学院 04电子信息工程1班李海艳 指导教师：余水宝 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

51单片机水温水位控制系统

摘要 本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位

目录 一．概述 (3) 1.1课题研究的目的及意义 (3) 1.2技术指标 (3) 二．总体设计方案 (3) 三．详细设计方案 (3) 1.1温度检测系统 (3) 1.2水位检测系统 (5) 四．元件说明 (6) 1.1 工作原理 (6) 1.2单片机的选择 (6) 1.3温度传感器 (8) 1.4水位传感器 (11) 1.5 显示元件 (11) 五．硬件模块设计 (12) 1.1单片机模块设计 (12) 1.2温度检测模块 (13) 1.3水位检测模块 (14) 1.4 控制模块 (15) 1.5 驱动电路设计 (15) 六．软件设计 (16) 1.2 温度检测系统 (17) 1.3 水位检测系统 (18) 1.4 DS18B20主程序............................................ 错误！未定义书签。七．结论 (18) 八．参考文献 (18) 附录 (18) 单片机与显示器件连接图 (18) 系统软件源代码 (18)

一．概述 1.1课题研究的目的及意义 目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用数码管显示温度，设计了一种太阳能热水器微控制器，实现了温度和水位参数的实时显示，具有温度设定、水位控制功能。 1.2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。炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定范围，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范围内。 ⑴温度设定范围为0～99℃，最小区分度为1℃，温度控制的误差≤1℃ ⑵能够用数码管精确显示当前实际温度值 ⑶按键控制：设置键、加一键、减一键 二．总体设计方案 以89C51为主控制芯片，温度采集采用DS18B20温度传感器，通过外围电路来采集水位，用四位数码管显示当前的水温，用LED灯指示水位，并且通过键盘来输入所需控制的水温。并且当水温水位超于限制时启动报警系统。如图2.1总体设计方案图所示。 图2.1 总体设计方案图 三．详细设计方案 3.1 总体结构设计 方案一：测温电路的设计，可以使用DS18B20温度传感器利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集后，把采样得到的模拟信号送入ADC0809进行A/D转换读入单片机进行A/D转换后，通过串行口输入，就可以用单片机进

基于单片机的电阻炉温度控制系统开题报告报告-毕业设计开题报告1

一、本课题研究的主要内容、目的和意义 1、研究主要内容 本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计，主要是介绍了对水箱温度的显示，实现了温度的实时显示及控制。水箱水温控制部分，提出了用DS18B20、STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，而炉内温度控制部分，由DS18B20检测炉内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信号，并在LCD中显示。控制器是用STC89C52单片机，用设定的算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出PWM控制信号给执行机构，去调节电阻炉的加热功率，从而控制炉内温度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点的温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而且不需要额外电源。同时DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且利用本次的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动加热装置等功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温度的监测与控制。 本文具体研究了如下几方面： （1）水温控制系统硬件的设计 主要包括STC89C52单片机、温度传感器模块、温度控制模块、显示模块、按键模块的硬件选择及论证。 （2）水温控制系统软件的设计 借助Keil C51开发工具，以C语言为开发语言，开发了单片机系统的温度检

基于单片机的水温控制系统毕业设计

基于单片机的水温控制系统设计 摘要 温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。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AT80C51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. Based Temperature Control System Abstract Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters, air conditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as high-speed and efficient hand-held computers and electronic equipment are required to provide temperature control. The system design can be used for drinking water heater temperature control systems and other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature conversion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode. KEY WORDS：Microcontroller, digital display, single bus, DS18B20 绪论

温度控制系统开题报告

北京华嘉物联网国际学院 《智能家居--节约资源》开题报告 ----基于MSP430F249单片机的温度控制系统题目：智能家居—节约资源 学生姓名：杨艳杰、马卫东 学院：物联网国际学院系物联网技术开发 班级：2013级1班 指导教师：魏杰 填表日期：2014年 11 月 22 日

摘要 (1) 1技术参数和设计任务 (3) 2本课程设计系统概述 (3) 2.1 系统原理 (3) 2.2 系统结构图 (3) 2.3 控制方案 (4) 2.3.1、温度测量部分方案 (4) 2.3.2、主控制部分方案 (4) 3、各单元硬件设计 (8) 3.1、温度控制及超温和超温警报单元 (8) 3.2、温度测试单元 (9) 3.3、温度控制器件电路 (10) 3.4、电源输入部分 (10) 3.5、烟雾传感器 (10) 3.6、LCD1602液晶显示 (11) 4、软件设计 (12) 4.1程序结构分析 (12) 4.1.1 键盘扫描电路及按键处理程序 (12) 4.1.2 温度信号处理程序 (12) 4.1.3 Nokia 5110显示程序 (12) 4.1.4 继电器控制程序 (12) 4.1.5 串口通讯程序 (12) 4.2主程序流程图 (13) 5、研究工作进度 (14) 6总结 (15) 参考文献 (15)

单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，把单片机应用于温度控制中，采用单片机做主控单元，无触点控制，可完成对温度的采集和控制的要求。所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在热处理炉温度控制中的应用，对温度控制模块的组成及主要所选器件进行了详细的介绍。并根据具体的要求本文编写了适合本设计的软件程序。 温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质量的好坏。本文研究的电炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上，难以保证加热工艺要求。因此本文将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统。 关键词：MSP430F249单片机；热处理温度控制；

水温控制系统设计

水温控制系统的设计报告

摘要：PID控制是工控领域内的一种重要控制方法，将PID算法应用到以51单片机为核心的控制系统中，能产生良好的控制效果。基于PID算法的水温控制系统采用目前性价比较高的数字温度传感器DS18B20作为检测变送器，通过键盘向单片机输入设置数码管温度，单片机将温度偏差进行PID运算后，输出PWM波。PWM波作为执行机构的输入从而来决定电炉工作电压的大小,最终实现水温的控制。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。经实验测试，该系统基本满足要求。 关键词：PID；51单片机；温度传感器DS18B20；PWM；键盘；显示

目录 第1章系统方案 (4) 1.1 设计思想 (4) 1.2 方案论证 (4) 1.3 论证分析 (6) 第2章系统设计 (8) 2.1 硬件设计 (8) 2.1.1 电源电路 (8) 2.1.2 温度检测与变送环节 (8) 2.1.3单片机最小系统 (9) 2.1.4键盘电路 (11) 2.1.5显示电路 (11) 2.1.6 加热驱动模块 (12) 2.1.7报警电路 (13) 2.2 软件设计 (13) 3.2.1 主函数 (13) 2.2.3 按键设定函数 (14) 2.2.4 温度采集函数 (15) 2.2.6 PID运算子函数 (15) 2.2.7 PWM产生函数 (17) 2.3 系统调试 (18) 2.3.1 人机界面调试 (18) 3.3.2 温度显示 (18) 第3 章总结 (19) 附录系统源程序 (20)

第1章 系统方案 1.1 设计思想 温度的期望值可用键盘设定，温度传感器检测实际温度，控制器根据实测值与期望值偏差通过相应运算，输出相应的控制参数给加热驱动模块，从而实现闭环控制。 整体设计框图 1.2 方案论证 1、控制器 根据设计要求，控制器主要用于对温度测量信号的接收和处理、控制显示电路对温度值实时显示、控制键盘实现对温度值的设定、控制加热驱动模块等。对控制器的选择有以下两种方案： 方案一：采用FPGA 作为系统控制器。FPGA 采用并行的I\O 口方式，运算速度快，稳

基于单片机水温控制系统

基于单片机水温控制系统 摘要：随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一套电热壶水温控制系统，能实现在40℃~90℃X围内设定控制温度，且95℃时高温报警，十进制数码管显示温度，在PC机上显示温度曲线等功能，并具有较快响应与较小的超调。整个系统核心为SPCE061A，前向通道包括传感器及信号放大电路，按键输入电路；后向通道包括三部分：LED显示电路，上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。利用SPCE061A的8路10位精度的A/D转换器，完成对水温的实时采样与模数转换，通过数字滤波消除系统干扰，并对温度值进行PID运算处理，以调节加热功率大小。同时在下位机上通过数码管显示当前温度，通过USB接口传送信息至上位机，可以直接在PC端观察温度的变化曲线，并根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制。通过验证取得了较满意的结果。

关键词：码分多址、walsh扩频、pn扩频、电路设计、程序设计、仿真 目录 1 引言1 1.1水温控制系统概述1 1.2本设计任务和主要内容2 2 基于单片机水温控制系统设计过程2 2.1水温控制系统总体框图2 2.2总体方案论证3 2.3 各部分电路方案论证4 2.4键盘及数字显示结合5 2.5温度设定和传送电路6 3硬件电路设计与计算6 3.1 温度采样和转换电路6 3.2 温度控制电路8 3.3 单片机控制部分9 3.4键盘及数字显示部分9 参考文献9

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。

基于单片机的水温自动控制系统设计

基于单片机的水温自动控制系统设计 一、题目要求及分析 要求设计一个水温控制系统，能正常控制和测量温度范围，用AT89C51控制DS18B20，读取数据对DS18B20转换后的数据进行处理，转换成实际温度，使用6位数码管显示DS18B20测出的温度。 二、系统总体方案 1、温度传感器选择 采用DS18B20单线数字温度传感器做温度检测器。DS18B20能够直接将所采集的 信号进行模|数转换 2、LED显示方案 系统需要采用6位LED数码管显示，LED显示有动态显示和静态显示。本次采用 动态显示，增加74LS245芯片最为LED数码管的驱动，采用共阴极的LED，其中 单片机的P1口为LED的段码输出口，P3.0~P3.5分别是LED的位码输出口 三、硬件电路组成部分 （1）DS18B20温度采集电路 DS18B20有3个引脚，GND接地信号、DQ数据输入\输出引脚、VDD外接供电电源输入端。如图示： DS18B20温度值格式表，如下图所示。这是12位转换后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得温度大于0，这5位为0，只要将测得得数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1测得的数值需要取反加1再乘0.0625即可得到实际温度。 高8为中的高五位是符号位，表示温度是零上还是零下。高8位中的低三位和低8为中的高4位构成温度的整数部分。低8位中的低4位为温度的小数部分。 （2）数码管LED （3）单片机外部时钟电路 （4）单片机复位电路 四、软件设计 1、主程序 2、DS18B20复位子程序 3、DS18B20读温度子程序 4、DS18B20数据处理子程序

水温控制系统范文

水温控制系统

文档仅供参考 设计报告 1.设计原理 水温控制系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为控制核心，采用开关控制和ＰＩＤ控制算法相结合，经过控制单位时间内加热时间所占的比例（即控制波形占空比）来控制水的加热速度，实现对１Ｌ水的全量程（１０℃――７０℃）内的升温、降温功能的自动控制。根据设计要求系统可划分为控制模块、温度测量模块、水温调节模块、键盘输入模块、显示电路模块等。系统原理图如图所示 ＳＴＣ８９Ｃ５２首先写命令给ＤＳ１８Ｂ２０开始转换数据，将转换后的温度数据送入８９Ｃ５２进行处理，处理后在液晶屏上实时显示。并将实际测量温度值与键盘设定值进行比较，根据比较结果进行温度调节，当温差比较大时采用开关量调节，既全速加热和制冷，当温差小时采用ＰＩＤ算法进行调节，最终达到温度的稳定控制。其中，加热采用内置（水中）电加热器实现，热量直接与水传递，加热效果好，控温方便；降温采用半导体制冷片实现。其体积小，安装简单，易于

控制，价格便宜，可短时间内重复启动，但其制冷速率不高，因此设计中配套散热风扇以达到快速降温的目的。 ２．温度控制算法 实际温度控制系统，常采用开关控制或数字ＰＩＤ控制方式。开关控制的特点是能够使系统以最快的素的向平衡点靠近，但在实际应用却很容易造成系统在平衡点附近震荡，精度不高；而数字ＰＩＤ控制具有稳态误差小特点，实用性广泛的特点，但误差较大时，系统容易出现积分饱和，从而份致系统出现很大的超调量，甚至出现失控现象。因此，本设计将开关控制，放积分饱和、防参数突变积分饱和等方法溶入ＰＩＤ控制算法组成复式数字ＰＩＤ控制方法，集各种控制策略的优点，既改进了常规控制的动态过程又保持了常规控制的稳态特性。 2.1控制算法的确定 温度控制过程为:当水温温差大时，采用开关控制方式迅速减小温差，以缩短调节时间；当温差小于某一值后采用PID 控制方式，以使系统快速稳定并保持系统无静态误差。在这种控制方法中， PID控制在较小温差时开始进入，这样可有效避免数字积分器的饱和。PID参数和被控制对象关系密切，要精确得到被控对象模型比较困难，为此，采用离线模糊整定的方法来确定PID参数，即给出一组PID参数的初值，测得相应的数据，按使这个量减小的方向调节PID参数，用整定后的参数

水温控制系统

水 温 控 制 系 统学生姓名： 设计时间：

目录摘要： 引言 一总体方案设计 1 总体方案论证 2 硬件方案论证 3 软件方案论证 4 方案确定 二系统硬件设计 1 系统硬件框图 2 按键显示电路 3 温度采集控制电路 三系统软件设计 1 按键检测程序 2 温度检测程序 3 温度控制程序 4 液晶显示程序 四系统参数计算 1 温度采集参数 2 硬件控制参数 3 软件控制参数 五系统调试 1 单片机系统调试 2 软件调试 六总结

参考文献附录

本系统以AT89C52单片机为核心，主要包括使用单总线温度转换芯片DS18B20传 感器实时温度采集，按键操作，单片机控制，水温控制，液晶显示等部分。本系统通 过DS18B20温度传感器对水温进行采样，将采得的数字温度送给单片机，单片机对温 度通过PID算法与PWM脉宽调制相结合的技术实现精确控制温度的目的。在通过控制 双向可控硅，改变可控硅的导通和闭合从而控制电热丝的加热或制冷片的降温达到控 制水温的目的。本系统还由按键显示和温度控制模块组成，通过模块间的通信完成温 度的设定，实现实温的显示，水温的升降等功能。具有电路结构简单，系统可靠性强，操作简单方便等特点。

温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等 家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。及时 准确地得到温度信息并对其进行适时的控制,在许多工业场合中都是重要的环节。对于 不同控制系统，其适宜的水质温度总是在一个范围。超过这个范围，系统或许会停止 运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取水温变化。对于，超过适宜范围的温度能 够报警。同时，我们也希望在适宜温度范围内可以由检测人员根据实际情况加以改变。 单片机对对温度的控制是工业生产中经常使用的控制方法.自从1976年Intel公 司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规 模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展。单片机主要用于控制，它 的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都 可以大显其能。以单片机为核心的水温控制系统也应运而生。传统的温度采集电路相 当复杂，需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD转换等一系列工作才能得到温度的 数字量，并且这种方式不仅电路复杂，元器件个数多，而且线性度和准确度都不理想，抗干扰能力弱。现在常用的温度传感器芯片不但功率消耗低、准确率高，而且比传统 的温度传感器有更好的线性表现，最重要的一点是使用起来方便。下面就让我们一起 去探讨研究一种以单片机为核心，基于温度传感器的水温控制系统。 一方案设计 1 方案论证 由于单片机的应用越来越广泛，因此我们一开始就决定以现在比较流行的STC系 列或AT 系列单片机为控制核心。最先注意的是STC系列单片机，因为我们有关于STC 系列单片机的开发板，方便我们进行程序的读写和调试，我们就选择了STC89C51单片机。但是在后来的编程中注意到51单片机的中端和FLASH ROM可能不够用最后我们选 择了STC89C52单片机。STC89C52单片机是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储 器的低电压，高性能的微处理器，拥有4路外部中端，6个中断源，3个16位定时器/ 计数器等，基本上能满足我们的一切要求。 温度的采集与检测在系统中起到非常重要的作用，常规的温度采集我们选择铜热 电阻作为温度传感器，将温度的变化转化为电压的变化，经过放大后送往A/D转换器 转化为数字量以进行处理。本方案温度采集容易受外部环境影响并且硬件电路比较复

基于51单片机的水温自动控制系统的设计

基于51单片机的水温自动控制系统的设计 学生：汪凡，信息工程学院 指导教师：朱嵘涛，信息工程学院 一、题目来源 题目来源于生产/社会实际。 二、研究背景及其意义目的 随着社会主义现代化的发展，在科学技术突飞猛进的今天，人工智能起到不可忽视的作用。尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利。文章就是一个利用温度来实现简单智能控制的例子。它完成了从温度的采集、转换、显示以及控制的一系列任务。由于篇幅关系，文章并未深入探讨温度的具体实例。例如根据温度来控制热水器、电风扇等与温度有关的设备，提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理。 测温仪器在各个领域的应用，智能化是现代温控系统发展的主流方向，特别是今年来，温度控制系统已应用到生活的各个方面，但是温度控制一直是一个未开发的领域，是与人们息息相关的一个问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景和实际意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一。物理、化学、生物等学科都离不开温度，在工业生产等许多领域，温度常常是表征对象和过渡状态的重要物理量。各行各业对温度的要求越来越高，可见温度的测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用越来越广泛，各种试用于不同场和的温度控制器应运而生。 目前市场上经销的温度控制系统大多是采用模拟电路及继电器控制，存在电路繁琐,可调节性差，受温度影响大，响应速度慢，有噪音等缺点，针对这些缺点我们对它进行了再次设计。实现满足题目要求的水温自动控制系统需要解决以下两个方面的问题：一是高精度的水温测量电路及其数据处理的实现，另一个是控制方法及其控制电路实现的研究。数字控制方法远远优于模拟控制方法。目前，实现水温的高精度控制常采用数字控制方法，可用的控制算法有开关控制、经典PID控制、模糊控制等。为了追求控制系统具有最小的稳态误差、最好的动态过