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1、 摘要本例是一个典型的检测、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、控制电炉加热以实现水温控制的全过程。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。本设计采用80C51单片机通过对前向通道的分析，控制电路的加热过程，该过程用到AD590温度传感器，通过8279可编程的键盘显示接口芯片来设定温度范围，由LED显示控制温度，到达所设定的温度后由蜂鸣器和报警灯发出警报信号。本设计采用的是以单片机为核心的直接数字控制系统（DDC）。关键字：水温；控制；单片机；8051；AD590 ；8279；ADC0809 远程通信Sum
2、maryA whole process for is a typical examination, control type applying system, it requesting system completing from the water temperature examining, signal handles, input, carries calculating exportation, control electric stove heating to realizing water temperature controling.Therefore, at the req
3、uest of regard single a microcomputer as the core constitute an appropriation calculator application system, to satisfy examination, control application the function of the type.This design adopts an analysis for the single a machine passes to ex-ly facing the passage, the heating process of the con
4、trol electric circuit, that process uses to spreads to feel to the temperature of AD590 machine, pass 8279 programmable keyboard manifestations connect a temperature for setting up temperature scope, from LED manifestation control temperature, arriving setting up empress from the machine of 蜂鸣 with
5、report to the police the light send out the alert signal.This design adoption of regard single a machine as the direct arithmetic figure control system of the core.( DDC)Key word:Water temperature;Control;Single a machine;8051;AD590;8279;ADC0809目 录摘要 3 1、绪论. . 32、设计任务与要求 32.1、基本要求 32.2、主要性能指标 3 2.3、
6、创新部分 43、方案比较. 4 3.1、比例控制（P控制） 43.2、比例积分控制（PI控制） 43.3、比例积分加微分控制（PID）控制 44、系统设计. 54.1、单片机系统 54.2、前向通道 54.3、后向通道 54.4、人机对话通道 54.5、远程通讯 65、硬件开发. 65.1、系统配置与接口扩展 65.2、本设计所用的主要的芯片和器件 106、软件开发、划分程序模块、编写程序流程图 . 186.1、主程序 186.2、键盘输入中断服务程序 186.3、修改PID参数子程序 186.4、设定温度子程序 19 6.5、运行子程序 196.6、定时中断服务程序 196.7、连机调试 1
7、97、心得体会. 208、参考文献 20附录 ：水温控制系统原理总图 1、绪论普通热水器的加热常常需要较长的时间。该作品设计有远程通讯的能力，可实现远程的控制与检测。利用此项功能人们在下班回家之前，便可进行洗浴用水的提前加热，回到家即可洗上舒服的热水澡。避免了长时间的等待。如果长时间不用水，恰巧本人又不在家，可利用此远程通讯的功能通过因特网、手机短信和移动固定电话等网络，在任何时间、任何地点远程操作家里的热水器，实现远程关断，以达到科学合理用电，节约能源的目的。另外，该作品还具有随环境温度变化，能自动的进行水温调整的功能，使水温能长时间保持一定的稳定性。满足了人们日常生活和生产过程中对水温的特
8、定要求。总之，该产品既能有助于人们生活和生产条件的改善，又能有效的节约电能，也迎合了建设节约型社会的要求，有着良好的市场前景。2、设计任务与要求2.1、基本要求一升水由1KW的电热炉加热，要求水温可以人为设定,并能够自动保持设定温度。2.2、主要性能指标2.2.1温度设定范围：0100。2.2.2控制精度：0.1。2.2.3良好的人机交互界面：用十进制数码管显示实际温度，键盘设定要求的温度值，声光报警系统。2.2.4良好的通讯能力,可接受其他数据设备发来的命令以实现远程控制，或将结果传送到其它数据设备。3、方案比较由于水温控制系统的对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或传送
9、都存在一定的阻力，因而可以将它归于具有纯滞后的一阶大惯性环节，所以它对任何信号的响应都会延迟一些时间，故可采用以下方案控制：3.1、比例控制（P控制）比例控制的特点是控制器的输出与偏差成比例，输出量的大小与偏差之间有对应关系。当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡过程时间短，但过程终了存在余差。因此它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统。应用时还应注意经过一段时间后需将累积误差消除。3.2、比例积分控制（PI控制）由于比例积分控制的特点是控制器的输出与偏差的积分成比例，积分的作用使过渡过程结束时无余差，但系统的稳定性降低。虽然加大比例度可使稳定性提高，但又使过渡过程
10、时间加长。因此，PI控制适用于滞后较小，负荷变化不大，被控量不允许有余差的控制系统，它是工程上应用最广泛的一种控制方法。3.3、比例积分加微分控制（PID）控制比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成例，它对克服对象的惯性有显著的效果。在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。因此，PID 控制适用于负荷变化大、惯性较大、控制品质要求又很高的控制系统。在PID三种作用中，微分作用主要用来减少超调，克服震荡，使系统趋向稳定，加快系统的动作速度，减少超调时间，用来改善系统的动态特性；积分作用主要用来消除静差，改善系统的静态特性；比列作用可对偏
11、差做出及时响应。若能将三种作用的强度配合适当，可以使控制器快速，平稳，准确，从而获得满意的控制效果。但实际PID在控温中，只能精确的控制一个温度点，它克服了传统控温中的热惯性问题，有效的解决了系统温度的在控温点的温度的漂移。对于复杂的系统，要求系统温度可设定，设定温度范围较大，控温精度较高的条件下。有效的解决一上问题还有一定的难度。也就是说单只用PID调节，在可设定的系统中，PID只解决了控温中的热惯性问题，没有解决掉准确性的问题，为了提高准确性，必须在系统中添加不同的补充参数，补充参数要与系统可设定的参数有一定关系，实际编程中，如果温度点超过200点，可采用查表的补偿方式，超过两百，就需要分
12、段查表，当然还有更好的办法，如果系统的工作环境温度变化较大，引起系统散热性异同，就需要进行温度补偿。4、系统设计根据系统总体方案，系统由4个主要功能模块组成，总体框图如图4.1所示。 图4.1水温控制系统总体框传感器电热炉 信号放大A/D单片机基本系统键盘声光报警 功率放大显示通讯 4.1、单片机系统单片机系统是整个控制系统的核心，它完成整个系统的信息处理及协调控制功能，由于系统对控制速度、精度及功能要求都无特别之处，因此可选用目前广泛使用MCS-51系列单片80C51。80C51可以提供系统控制所需的中断、定时及存放中间运算结果的RAM电路，因此单片机基本系统中还有复位电路和晶振电路。4.2、前向通道前向通道是信息采集的通道，主要包括传感器、信号放大、A/D转换等电路。由于水温变化是一个相对缓慢的过程，因此前向通道中没有使用采样保持电路。另外，信号的滤波可由软件实现，以简化硬件、降低硬件成本。4.3、后向通道后向通道是用以实现控制信号输出的通道，单片机系统产生的控制信号经功率放大电路控制电热炉的输入功率，以实现控制水温的目的。4.4、人机对话通道人机对话通道主要由键盘、LED显示、报警灯和蜂鸣器组成。为了完成设定水温、修改PID运算参数和报警等功能，键盘可由10个数字键及6个功能键组成。LED显示由3位数码管组成，
