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1、毕业设计（论文）报告课题名称：基于单片机AT89S52的水温控制系统摘 要 温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能难以提高，有些工艺过程其温度控制好坏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。本设计介绍了以AT89S52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由线性度较好的电流型温度传感器AD590采集，经过电流-电压转换及放大电路后将信号输入模数转换器ADS7818P转换为数字信号，最后传送给单片机，并通过可控硅的通断控制加热装置的平均功率。文中介绍了该控制系统
2、的硬件部分，包括：温度采集电路、信号变换电路，温度控制电路 ，温度显示电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序和PWM控制程序。实验结果表明该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。关键字：AT89S52 ， 水温控制 ， 可控硅 ， M0C3041 AbstractThe temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial contro
3、l targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etcIts temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore
4、it is absolute valuable to design an ideal temperature control system.The paper introduces the theory and the design method of temperature control system,the systematic core of which is AT89S52.The temperature can be gathered by the temperature transducer AD590 with a good linearization and then the
5、 signals should be turned through the Current-Voltage circuit and finally the signal should be sent to ADS7818P to be changed from analog signals to digital signals and then to the single chip and control the average power of the heater through controlled silicons breakover. The paper introduces the
6、 hardare of the control system.Its hardware circuit includes temperature gathering, signal convert,temperature control ,temperature display,and keyboard input .The single chip can control the temperature by dealing with the signals properly.The paper also introduces the software of the design .The m
7、ain procedures are designed with the modularize structure ,which is easy to realize.The main procedures include: nixietube display procedure, keyboard scan procedure ,key-press processing procedure,temperature signals processing procedure and PWM control procedure.The results demonstrate that the sy
8、stem can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value.KeyWords : AT89S52 ， Temperature control ，Controlled silicon ， M0C3041 目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 引 言11.1 水温控制系统概述11.2 水温控制系统设计任务与要求1第二章 水温控制系统基本设计方案22.1 水温控制系统总体方框图22.2 水温控制系统方案论证22.2.
9、1 控制器模块设计方案32.2.2 加热装置模块设计方案32.2.3 温度采集模块设计方案32.2.4 键盘与显示模块设计方案3第三章 水温控制系统硬件电路设计43.1 温度采集部分43.1.1 温度传感器AD590简介43.1.2 AD590的工作原理53.2 信号转换部分63.2.1 电流-电压转换及放大电路63.2.2 模/数转换电路73.3 单片机控制部分83.3.1 单片机时钟电路83.3.2 单片机复位电路93.3.3 单片机键盘与显示电路93.4 电源电路部分103.5 执行部分电路11第四章 水温控制系统软件电路设计124.1 软件设计总体框图124.2 主程序流程图124.3
10、 数据采集转换程序设计134.4 键盘与显示程序设计144.5 光耦可控硅控制程序设计15第五章 系统的调试与结果分析165.1 AD590测温电路调试165.2 摄氏温度电路调试165.2.1 摄氏温度电路调试方法165.2.2 摄氏温度电路部分误差分析175.3 控制电路的调试175.3.1 控制电路调试方法175.3.2 控制电路调试过程应注意的问题185.4 测试结果及分析185.5 设计过程中遇到的问题及解决方法19总 结20谢 辞21参考文献22附 录23附录1：水温控制系统各模块程序23附录2：系统电路图27附录3：系统实物图28第一章 引 言1.1 水温控制系统概述温度控制系统
11、广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。本设计采用温度传感器AD590
12、，因其精度较高、线性度较好，从而使得测量温度更加精确。由于AD590芯片的小型化，可以通过数据线和主电路连接，故可以把温度传感器AD590做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个温度传感器AD590进行范围的温度检测。1.2 水温控制系统设计任务与要求该系统为一实验系统，系统设计任务：设计一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水。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。系统设计具体要求：温度设定范围为4090；环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差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
13、统的调节时间和超调量；用十进制数码管显示水的实际温度。第二章 水温控制系统基本设计方案2.1 水温控制系统总体方框图键盘显示电路AT89S52控制系统 9S52模数转换器ADS7818P可控硅控制电路加热丝温度传感器AD590 图2-1 水温控制系统总体方框图2.2 水温控制系统方案论证 温度测量及加热系统控制的总体结构如图2-1 所示。系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出和系统核AT89S52单片机作为微处理器。温度采集电路以电流型模拟传感器AD590和A/D转换器构成。单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的控制算法计算出实时控制量。
14、通过PWM控制可控硅开通和关断，控制加热丝的平均功率从而决定加热电路的工作状态，使水温逐步稳定于用户设定的目标值。在水温到达设定的目标温度后，由于自然冷而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出相应的调整，开启加热器。系统运行过程中的各种状态参量均可由数码管实时显示2.2.1 控制器模块设计方案根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理,控制电热丝使控制对象满足设计要求,控制显示电路对温度值实时显示以及控制键盘实现对温度值的设定等。控制器模块可以选择以下方案：采用AT89S52芯片为CPU。AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS 8
15、位单片机，片内含8K的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准的MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT89S52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。由此可见，AT89S52单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低、体积小、技术成熟和成本低，适用本设计需求。2.2.2 加热装置模块设计方案本设计使用电热杯进行加热，控制电热杯的功率即可以控制加热的速度。当水温过高时，关掉电热杯进行降温处理，让其自然冷却。因此对加热装置模块可以选择以下方案：采用可控硅控制。使用可控硅可以通过较高的
