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1、基于单片机的水温控制系统设计 学生姓名 李旻龙 指导老师 罗芳 引言 众所周知 温度在化学工艺 机械打作 电 子电力 钢铁淬炼 食物加工等工业制造和日常 生活中 是常见也是极其重要的指标参数之一 任何物理变化和化学反应过程对温度都会产生一 定的影响 因此 对温度的检测和控制会带来大 有可观的用途和意义 尤其在石化 炼金 饮 食 化学 建材 机械等方面 而温度控制系统 的处理流程繁琐无常 容易带来难料的影响 所 以需要对系统要求更为卓越的控制理念和控制手 段 因此 温度控制是当前实现生产自动化的最 重要任务之一 绪论 硬件设计 软件设计 实物调试 绪论 内容 意义 绪论 本设计是基于单片机为核心
2、的温度控制系统 起初温度传感器将真实温度检测到 把 温度信息更改为模拟电压信号 接着将信号运到单片机进行操作 单片机按照运算 输出相应的控制参数给加热驱动模块和制冷驱动模块 通过加热设备和制冷设备的开 断 以实现将温度维持在所需范围内 需要对设计目标进行确立 之后进行讨论并且 设计出最好的方案 这是需要重点考虑的问题 一 内容 二 功能及意义 1 意义 众所周知 温度在化学工艺 机械打作 电子电力 钢铁淬炼 食物加工 等工业制造和日常生活中 是常见也是极其重要的指标参数之一 因此 对温度的检 测和控制会带来大有可观的用途和意义 温度控制是当前实现生产自动化的最重要任 务之一 2 功能 能够调节
3、温度 附加特点是可以根据自己的需求设置温度的测量范围 可 以自行对物体进行加热或冷却 并且具有报警功能 硬件设计 单片机模块等 单片机控制模块 根据设计需要 STC89C52内部具有4KB ROM 存储空间 512字节数据存储空间 带有2K字节的EEPROM存储 空间 与MCS 51系列单片机完全兼容 STC89C52可以通过串口下载 STC89C51相对ATS89C51价格便宜 且下载简单方便 考虑到方便因素 因此选用STC89C51 采用 STC89C52芯片作为硬件核心 温度采集模块 本系统的主要作用是对温度进行测量 选择用温度传感器 温度传感 器主要是把温度以电的形式表达出来 进而得出
4、准确温度 这是整个测量 系统最重要的部分 将单片机与传感器结合是现在经常使用的手段 温度 传感器DS18B20可以直接对温度进行测量 并通过转化将温度呈现出来 可以达到所需目的 温度显示模块 显示模块选择用数码管 数码管是由若干发光二极管组成的会发 光的半导体组件 数码管也有很多种类型 根据组成段数的不同有七段数 码管和八段数码管 七段数码管与八段数码管的不同之处在于 八段数码 管更加精确 比七段数码管多一位有效数字 根据发光二极管连接方式的 不同有共阳极数码管和共阴极数码管之分 发光二极管的阳极相连的就是 共阳极数码管 阴极相连的就是共阴极数码管 共阳极数码管的特点是二 极管的阴极是低电平就
5、会亮起 是高电平时就熄灭 而共阴极数码管恰恰 相反 当二极管的阳极为高电平时就会亮起 是低电平时就会熄灭 温度控制模块 本系统选用的温度控制器为继电器 电路图如图2 8所示 继电器 英文名称 relay 是一种电控制器件 它的工作方式为 在电力输出电 路中 如果激励量 输入量 的改变满足设置条件 被控量会产生期望的 阶跃变化 在输入回路 控制系统 和输出回路 被控制系统 之间 它 具有一定的互动关系 在自动化的工作电路中 它受到了广泛应用 软件设计 程序设计 系统主程序主要作用是为其它程序构建整体框架及初始化工作 系统主程序首先对单片机和 A D芯片等进行初始化 然后调用温度采集子函数对温度进
6、行采集 接着调用A D转换子程序进行 模拟量和数字量的转换 然后将数据保存 调用显示子函数显示温度数值 2 然后比较设定温度 与实时温度大小 测得值与期望值的偏差比较 输出相应的控制参数 调用控制模块来实现加 热 主程序 温度采集子程序的主要作用是负责温度信号的采集以及将采集到的模拟量通过A D转换器转换 为对应的数字量传输给单片机 温度显示子程序主要包含三个模块 分别是LCD1602初始化 写操作时序 读操作时序 子程序 实物调试 调试结果 实物的制作基本完成 能够实现所要求的基于PID算法的加热 制热 运用在实际中可进行水温 监测控制与加热等 调试结果如下所示 当传感器测得温度低于设定温度时 启动加热 加热电阻升温 相应的指 示灯亮 同时相应的继电器吸合 继电器可以驱动负载 风扇 制冷片 加热管等 当温度高 于报警值时 声光报警 实物调试 感谢老师聆听 Thank you
