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1、基于单片机的水温控制系统设计[摘要]在水温控制系统中，我的控制芯片使用的是熟悉的51单片机，显示器使用的是液晶LCD12864，温度传感器使用的是DS18B20，在软件keil4中进行编程，在程序中设定60度是给定值，通过PID算法得出的偏差信号，转换为周期内的占空比，转而去控制继电器的开断，使电热杯进行加热与冷却，此过程中，继电器是一个重要的执行元件，这样使系统的达到了预期设计。[关键词]水温控制系统；51单片机；PID-III-TemperatureControlSystemBasedonmcuAbstract
2、:Intemperatureofwatercontrolsystem,Icontrolchipusingthefamiliar51single-chipmicrocomputer,displayusingliquidcrystalLCD12864,temperaturesensorisusedDS18B20,programminginsoftwarekeil4,setintheprogram60degreesisgivenvalue,thedeviationsignalthroughthePIDalgorithm,
3、intoacycleofdutyratio,tocontrolrelayofopencircuit,makethemugforheatingandcooling,theprocess,theexecutionoftherelayisanimportantelement,sothatthesystemachievedthedesireddesign.Keywords:Temperatureofwatercontrolsystem;51singlechipmicrocomputer;PID-III-目录引言11绪论21
4、.1概述21.2系统设计的意义21.3系统设计的目的22方案论证及方案选择32.1方案论证32.1.1显示模块32.1.2开关电路模块32.1.3温度采样模块32.2系统方案的选择33系统硬件功能简介53.1系统控制器简介53.1.1控制器AT89S52的功能特性描述53.2电磁继电器简介73.2.1电磁继电器的工作原理73.3显示器简介83.3.1LCD12864的简介83.3.2模块主要硬件构成说明93.3.3液晶LCD12864方块图103.3.4液晶LCD12864外形图103.3.5并行读写时序图113.
5、3.6串口连接时序图123.4温度传感器的简介123.4.1DS18B20的外形123.4.2温度传感器DS18B20的工作原理133.4.3DS18B20的读写时序133.4.4DS18B20的分辨率设置144数字PID的介绍154.1系统选用PID算法的原因15-III-4.2PID的调节作用164.3PID参数的整定方法174.4PID参数的设定与调整194.5PID参数计算195系统的硬件设计205.1单片机最小系统电路205.2显示模块硬件电路205.3温度采样电路215.4继电器开关电路216软件设计2
6、26.1系统总体流程图226.2温度采集模块流程图236.3PID算法子程序流程图246.4显示子程序流程图257系统调试26总结与展望27参考文献28致谢29附录A：系统设计总体硬件连接线路图30附录B：系统实物图31附录C：系统软件程序32英文资料42-III-引言温度控制系统在社会生活的各个领域都有许多应用,如材料、电力电子等,每个系统的控制电路都是根据不同的应用场合以及不同系统要求的设计性能指标来完成的,在工业生产中,想要提高温度控制对象的运行性能，一直以来都是控制人员努力解决的问题。这类系统的控制对象惯性
7、大,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。水温控制系统的执行器件继电器调温电路简单实用,但考虑到继电器动作频繁,可能会因触点的接触不良而影响系统的正常工作，所以要考虑到PID的周期问题。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，减少了接线的麻烦，使得单
8、片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。水温控制系统的主控模块就是使用的是51单片机，这是我较为熟悉的控制芯片，使用起来可以得心应手，而且可以节约成本。第52页共53页
