《基于单片机的智能水温控制系统设计与研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的智能水温控制系统设计与研究（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要本设计以89c52单片机为核心，采用了温度传感器DS18B20,可控硅BT138-600E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。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
2、水温控制的全过程，并且，控制分为手动和声控两种途径。因此，应以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用也为实现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提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统。关键词：单片机；温度传感器；可控硅；PID算法。 作者： 指导老师：AbstractThis design in which 89c52 single chip computer as the core, the temperature sensor D
3、S18B20 sampling chip, silicon controlled BT138-600Eand PID algorithm for temperature control. The water temperature control system is a typical inspection, control type application system, it requires system completion from water temperature detection and signal processing, input, computing to outpu
4、t control of electric heating power in order to realize the whole process of temperature control. This design realize the intellectualized control temperature and providing perfect man-machine interface and multi-motor communication interface system to channel module by former (i.e. temperature samp
5、ling module), to control module, system after the main module and keyboard display touch block and so on four modules. This system features of PC and normal keyboard realized the multicomputer communication.The water temperature control system is a typical inspection, control type application system
6、, it requires system completion from water temperature detection and signal processing, input, computing to output control of electric heating power in order to realize the whole process of temperature control, and control divided into manual and sonic two kind of way. Therefore, should be with sing
7、le chip microcomputer as the core component a special computer application system, to satisfy the inspection, control application type of function requirement. In addition, for the realization of single chip water use of intelligent control and provide perfect man-machine interface and multi-motor c
8、ommunication interface, which offers the potential function in conventional digital logic path is often difficult to implement or unable to realize. So, in this case using based on singlechip direct numerical control system.Keywords: SCM； temperature sensors； SCR； PID algorithm in very body micropho
9、ne Author : Guiding Teacher : 目 录第一章 绪 论11.1系统概述11.2本章小结2第二章 系统方案设计32.1 总体方案论证32.2 模块方案论证32.2.1 控制方法论证42.2.2 系统组成论证52.2.3 单片机系统选择52.2.4 温度控制方案论证52.2.5 LCD1602显示电路论证62.3本章小结6第三章 总体设计73.1 总体设计系统图73.2 PID控制的原理和特点73.3 DS18B20温度传感器83.4 LCM1602液晶133.5 AT89C52单片机173.6本章小结20第四章 硬件电路设计与计算214.1 主机控制部分214.2 系统
10、电源电路214.3 温度采样电路214.4 温度控制电路224.5 遥控与数字显示部分224.6系统原理图234.7系统PCB图244.8实物图244.9本章小结25第五章 软件设计265.1 键盘显示程序流程：265.2 主程序流程图：275.3本章小结28第六章 测试方法与测试结果296.1 系统测试仪器：296.2 测试方法：296.3 测试结果296.4本章小结30第七章 设计总结31参考文献32致 谢33江西理工大学2011届本科毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1系统概述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，所以广泛应用于
11、电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、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温度控制中的应用。 在现代化的工业生产中，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。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，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，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制
12、问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。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，因此温度控制是生产自动化的重要任务。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。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。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
13、算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程，并且，控制分为手动和声控两种途径。因此，应以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用也为实现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提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统。本设计的任务与要求为一升水由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。主要性能指标a. 控制精度：温度控制的静态误差3。b. 用十进制数码显示实际水温。
14、c. 温度设定范围：00-90，最小区分度为1。d. 能打印实测水温值。扩展功能a. 具有通信能力，可接受其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。b. 采用适当的控制方法实现当设定温度与环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。c. 温度控制的静态误差1。1.2本章小结本章主要介绍了系统的工作模块，工作方式，基本的性能要求和需要的一些主要器件，通过本章的介绍，大概可以对系统有个初步模型。第二章 系统方案设计2.1 总体方案论证（1）、方案一：此方案是采用传统的模拟控制方法（方案框图如图2-1-1），选用模拟电路，用电位器设定给定值，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。器特点是电路简单，易于实现，但是系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统静差大，不稳定。系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法，而且不易实现对系统的控制及对温度的显示，人机交换性能差。数据采集温度预置信号放大单片机LCD显示控制开关图2-1-2模拟控制框图（2）方案二：采用单片机89c52为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，数字采样芯片DS18B20将数
