单片机水温自动控制系统设计说明

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1、本科生毕业论文（设计）题目 单片机水温自动控制系统设计 姓名 王国亮 学号 2008145044 院系 电气信息与自动化学院 专业 自动化 指导教师 闫绍敏 职称 讲师 2012 年 5月 15日曲阜师大学教务处制 目 录摘要2关键词2Abstract2Keyword2引言2第1章 系统设计方案与要求31.1 系统要求31.2 系统组成31.3 单片机选择31.4 温度控制31.5 系统方案选择4第2章 PID控制算法52.1 PID控制的发展52.2 PID控制理论52.3 PID控制算法6第3章 系统硬件设计83.1 系统模块关系83.2 主要单元电路的设计93.2.1温度采集部分设计93

2、.2.2加热控制部分103.2.3 报警电路部分123.2.4 显示部分设计123.2.5 按键部分设计133.3 系统总电路图设计13第4章 软件设计部分134.1主程序方案设计134.2 DS18B20温度处理方案154.3 按键处理方案154.4 报警处理方案16致17参考文献17附录程序17单片机水温自动控制系统设计 自动化专业学生 王国亮 指导教师 闫绍敏摘要: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,本设计基于单片机控制的水温自动控制系统, 介绍了系统在硬件和软件方面的设计思想,以AT89C52单片机为核心，采用了温度传感器DS18B20，

3、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的自动控制系统，通过形成微型监控系统,使水温变化情况可以进行动态的显示，并能在一定的围由人工设定。 关键词： AT89C52 DS18B20温度传感器 PID算法 Single-chip microcomputer temperature automatic control system designStudent majoring in automation Guoliang Wang Tutor Shaomin YanAbstract：The water temperature control applies widely us

4、ed in the industry and the daily life,there are lots of classifications, so the control methods are different, this design the water temperature autocontrol system which controls based on the monolithic integrated circuit, introduced the system in the hardware and the software aspects design concept

5、, take the AT89C52 monolithic integrated circuit as the core, has used temperature sensor DS18B20, the water temperature autocontrol system which by the PID algorithm control as well as the PID parameter installation, unifies the control method which realizes. By making the constitution miniature su

6、pervisory system, enables the water temperature change situation to be possible to carry on the dynamic demonstration, and can by establish artificially in certain scope.Keyword: AT89C52 ；DS18B20 temperature sensor ；PID algorithm 引言：本系统的设计可以用于水温控制系统和电饭煲等各种电器电路中。它以单片机AT89C52为核心，通过数码管显示温度，使用温度转换芯片DS18

7、B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。传统的温度采集电路相当复杂，需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD转换等一系列工作才能得到温度的数字量，并且这种方式不仅电路复杂，元器件个数多，而且线性度和准确度都不理想，抗干扰能力弱。现在常用的温度传感器芯片不但功率消耗低、准确率高，而且比传统的温度传感器有更好的线性表现，最重要的一点是使用起来方便。自动控制系统总的发展趋势是高性能、数字化、集成化、智能化和网络化。智能温度控制系统的设计是为了满足市场对成本低、性能稳定、可远程监测

8、、控制现场温度的需求而做的课题，具有较为广阔的市场前景。第1章 系统设计方案与要求1.1系统要求 （1）可按键设定控制温度值，并用数码管显示，分辨率为0.1； （2）可以测量并显示水的实际温度。温度测量误差在0.5； （3）水温控制系统应具有全量程（1070）的升温、降温。 （4）在全量程任意设定一个温度值（例如起始温度+15），控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。 （5）温度控制的静态误差0.2（在最小稳态时间）。1.2系统组成 随着计算机与超大规模集成电路的迅速发展，以现代控制理论和计算机为基础，采用数字控制、显示、配额后执行器与控制阀构成的计算机控制系统，在过程控制过程中得到越来越

9、广泛的应用。由于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功率以实现水温控制的全过程。因此，应以单片机为核心组成一个专用计算机控制系统，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自动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（DDC）。1.3 单片机选择 AT89C52单片机是最常用的单片机，是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器。AT89C52与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚

10、上完全兼容，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能，功能强、灵活性高而且价格低廉。AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。系统运行中需要存放的中间变量较少，不必再扩充外部RAM。1.4 温度控制方案一：用热敏电阻：通过电阻的变化来获得电压的变化，起价格虽然便宜但是精度不是很高。对于一个精度要求高的系统不宜采用。方案二：用DS18B20：通过DS18B20温度传感器采集温度，价格较高精度高。（一）DS18B20芯片特点DS18B20是DALLAS半导体公司生产的，是一种单总线温度传

11、感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，有两种封装形式分别为3脚PR-35封装和16脚SSOP封装。本文采用的是3脚PR-35封装，其具有以下特点：（1）采用了单总线技术，传感器直接以二进制输出被测温度，可通过串行口线，也可与单片机通过I/O口连接；（2）测量温度围为：-55+125，测量精度高达+0.5；（3）含寄生电源，在两线方式下可通过数据线提供寄生电源，而不需要再单独供电（4）转换时间在分辨率为12位（即0.0625）时最大为750ms；（5）用户可分别对每个器件设定温度上下限；（6）DS18B20在使用时不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路；