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1、液体温度数字控制系统设计I摘 要随着电子技术以及微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅 速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术, 也便随之而生, 并得 到日益发展和完善, 越来越显示出其优越性。在人类的生活环境中，温度扮演 着极其重要的角色。人们在日常生活和工业生产中对温度的要求也越来越高， 温度监测和控制系统逐渐走入了人们的生活。恒温控制器日益成了人们生活中 的必不可少的用品。因此，优化设计出一种技术优先、设备成熟、经济实用的 恒温控制系统在生活及工业生产中是至关重要的。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，因此温度控制 是
2、生产自动化的重要任务。 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,本设计基于 80C31BH 单片机控制的水温智能控制系统, 介绍了 系统在硬件和软件方面的设计思想,以 80C31BH 单片机为核心，采用了温度传 感器 AD590，以 PID 算法控制以及 PID 参数整定相结合的控制方法来实现的水 温控制系统。建立了用户操作界面,构成微型监控系统,使水温变化情况可以进行 动态的显示，并能在一定的范围内由人工设定。关键词 80C31BH 智能控制 AD590 温度传感器 PID 算法 沈阳工程学院毕业设计（论文）IIAbstractAs electr
3、onic technology and the rapid development of micro-computer, computer measurement and control technology has been rapid development and wide application. The use of computer monitoring and control of the temperature of the technology, will also be followed by students and the development and perfect
4、ion of the growing, more and show its advantages. In the human living environment, the temperature plays an extremely important role. people in their daily lives and industrial production that the requirements of temperature rising， temperature monitoring and control system gradually into peoples li
5、ves. Temperature controller has become increasingly essential to peoples lives in supplies. Therefore, the optimal design of a technique first, equipment, mature and economical temperature control system in living and industrial .Temperature is commonly found in industrial production, one of the pro
6、cess parameters, any physical change and chemical reaction process is closely related with temperature, so temperature control is an important task for automation. The water temperature control applies widely in the industry and the daily life, the classification are many, the different water temper
7、ature control systems control method is also different, this design the water temperature intelligent control system which controls based on the 80C31BH monolithic integrated circuit, introduced the system in the hardware and the software aspects design concept, take the 80C31BH monolithic integrate
8、d circuit as a core, has used temperature sensor AD590, the water temperature control system which by the PID algorithm control as well as the PID parameter installation, unifies the control method which realizes. Has established the user operation contact surface, the constitution miniature supervi
9、sory system, enables the water temperature change situation to be possible to carry on the dynamic demonstration, and can by establish artificially in certain scope.Keywords 80C31BH Intelligent control AD590 temperature sensor PID algorithm 液体温度数字控制系统设计III目录摘要.I AbstractII 前言1 1 系统概述.21.1 系统的设计原则2 1
10、.2 设计任务及条件31.3 总体方案设计3 1.4 各部分电路方案论证4 1.4.1 温度采样部分.4 1.4.2 加热方案和功率电路的选择.5 1.4.3 键盘显示部分.6 1.4.4 加热降温控制选择.6 2 硬件电路设计与计算.8 2.1 微型计算机的选择8 2.2 温度采样和转换电路8 2.2.1 温度传感器.8 2.2.2 信号放大器.8 2.2.3 A/D 转换器.9 2.3 输出通道基本组成11 2.4 人机交互通道122.4.1 温度设定电路.12 2.4.2 温度显示电路.12 2.4.3 超限报警电路.14 2.5 驱动控制电路15 2.6 晶体振荡回路16 2.7 上电
11、复位电路16 3 软件设计.18 3.1 主程序设计18 3.2 程序结构设计18 3.3 软件的总体构成19 3.4 典型程序模块21 3.4.1 温度检测程序.21 3.4.2 温度控制程序.22 3.5 报警电路.23沈阳工程学院毕业设计（论文）IV结语24 致谢26 参考文献27 附录28 A1.1 硬件连接原理图28液体温度数字控制系统设计- 1 -前言在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。如果说微型计算机的出现使 现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现是 给现代工业测控领域带来了一次新
12、的革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、 抗干扰能力强、高可靠性、高性能性价比、开发较为容易，在工业控制系统、 数据采集系统、智能化仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用。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 80C31BH 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，进而控制加 热器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
13、重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、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，从而大大的提高产品的质量和数量。 因此，单片机对温度的控制问题是工业生产中经常会遇到的控制问题。利用单 片机进行温室恒温控制，可及时、精确地掌握温度变化，完成诸如升温、降温、 恒温等多种控制方式，此技术正广泛应用到空调、锅炉、电热器一类设备上。 因此研究微机温度控制系统具有非常重要的意义。沈阳工程学院毕业设计（论文）- 2 -1 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
14、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
15、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。 本文设计了一种基于 89C51 单片机和 ADC0809 模数转换器的智能恒温控制系统，能实现对被控对象的温度的预设、显示和控制。首先对温度检测上来 的模拟信号进行 A/D 转换，变成数字信号，与单片机设定的温度相比较，然后 根据比较结果对加热炉进行控制进而控制漂洗液的温度。系统包括温度采集， 单片机处理，加热控制，温度显示，报警系统等几个部分。文中对其功能、实 现过程、部分电路以及整体作了详细介绍。1.1 系统的设计原则本设计制作的是一个水温自动控制系统，水温可以在一定范围内设定，并 能实现在 5080量程范围内对每一点温度的自动控制，以保持设定的温度 基本保持不变。在测温部分，还规定了温控误差小于 2，测温的结果要求显 示。 （1）对温度进行自由设定，但必须在规定范围内，设定时可以适时的显示 所设定的温度值，温度可分为 3 个档，第一档：5060 度，第
