基于单片机水温控制.doc

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1、目录摘要…………………………………………………………………………………2前言…………………………………………………………………………………3第1节课题任务要求……………………………………………………………..4第2节总体方案设计………………………………………….………………....42.1控制方法选择………………………………...……………………………42.2系统组成……………………………………………………………………52.3单片机系统选择……………………………………………………………62.4温度控制……………………………..……………………………………62

2、.5方案选择…………………………..………………………………………62.6温度传感器……………………………………………………………..6第3节系统硬件设计……………………….……………………………………..83.1系统框图……………………………………………………………………..73.2温度传感器电路图…………………………………………………………..83.2程序流程图…………………………………..……………….……………..83.3硬件电路的安装与调试………………………..……………….…………10附录一软件源程序附录二实物硬件连接图附录三元器件清单附录四参考

3、文献摘要本系统以STC89C52单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，按扭操作，单片机控制，液晶显示器显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机（电脑）连接，实现电脑控制。系统设计有体积小、交互性强等优点。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温

4、度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。前言单片机具有功能全、体积小、价格低、可靠性高等优点，因此它被广泛地应用于各个领域。同时随着微电子技术的迅猛发展，单片机的相关理论、技术、产品等日新月异。我国科技工作者、教育工作者和广大青年学生面临着如何紧跟当前形势，与时俱进地更新知识，变被动为主动，进一步发挥创新精神的问题。然而，在许多高校实践教学上存在着一些问题，例如：学生对微电子数字信息技术的实际现场比较陌生；实践参与能力较差，不懂产品化；对所学知识缺乏感性认识等。为了使学生明确目标、提高兴趣和自觉性、发挥主动

5、性，将学习的理论知识运用于实践，培养独立开发和自己动手的能力。本报告温度测量系统组成由温度传感器、液晶显示屏、单片机以及4*4键盘组成。第1节课题任务与要求：1.基本要求一升水由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。2.主要性能指标a.温度设定范围：0-90℃，最小区分度为0.1℃。b.控制精度：温度控制的静态误差≤1℃。c.用1602液晶显示屏显示温度。d.由4*4键盘输入设定温度3.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

6、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℃。d.能自动显示水温随时间变化的曲线。第2节总体方案设计2.1控制方法选择由于水温控制系统的控制对象具有热存储能力大，惯性也较大的特点。水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因而可以归于具有纯滞后的一阶大惯性环节。一般来说，热过程大多具有较大的滞后，它对任何信号的响应都会推迟一段时间，使输出与输入之间产生相移。对于这样一些存在大的滞后特性的过渡过程控制，一般来说可以采用以下几种控制方案：（1）输出开关量控制：对于惯性较大的过程可以简单地采用输出开关量控制的方

7、法。这种方法通过比较给定值与被控参数的偏差来控制输出的状态：开关或者通断，因此控制过程十分简单，也容易实现。但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易硬气反馈回路产生振荡，对自动控制系统会产生十分不利的影响，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。因此，这种控制方案一般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。（2）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，过渡时间短，但过程终了存在余差。因此它适用于控制通道滞

8、后较小、负荷变化不大、允许被控量在一定范围内变化的系