基于单片机控制的水温控制系统设计

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1、万方数据第19卷第3期v01．19No．3邯郸学院学报JournalofHaManCollege2009年9月Sept．2009基于单片机控制的水温控制系统设计胡洪波1’2，章勇高2(1．华东交通大学电气学院，江西南昌330000：2．上饶职业技术学院电子工程系，江西上饶334109)摘要：本水温控制系统采用AT89C51作为中心控制器件，由电源模块，温度传感模块，单片机编程模块，显示模块，控制模块等部分组成，电路的结构十分简洁，控制精确度在此0．20C以内，控制稳定性高．关键词：单片机；水温控制；系统设计中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1673．2030(2009)0

2、3-0081-04收稿日期：2009．08．16作者简介：胡洪波(197l一)，男，江西上饶人，华东交通大学在读硕士，上饶职业技术学院电子工程系副教授；章勇高(1975一)，男，江西临川人，华东交通大学硕士生导师、副教授．1前言全国大学生电子设计与制作竞赛自1994年至今己成功举办了八届，每两年举办一届，为了配合全国赛，各省市也定期举办大学生电子设计与制作竞赛．江西省“南科杯”大学生电子设计与制作竞赛自1989年至今，已成功举办了19届现场赛和8届小组赛，通过竞赛，大力促进了各高校电子信息类专业的教学改革，提高教学质量，培养和发现了大批电子创新型人才．竞赛成绩在一定程度上反映了学校的

3、专业教学质量和教学水平，在各高校中已形成共识，每年参加竞赛的队伍数量增加迅速，水平也逐年提高．本文取题于上饶职业技术学院参加2008年江西省“南科杯”大学生电子设计与制作竞赛，取得一等奖项目的设计报告整理而成，本文未提供整体电路、元件清单和设计程序清单．，．，1．1设计任务设计制作一个水温白动控制系统，控制对象为l升净水，容器为搪瓷器皿．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．1．2设计要求(1)温度设定范围为700C～900C．最小区分度为loC，标定温差≤loC．(2)温度控制的静态误差≤loC．(3)LED显示水的实际温度，当

4、温度超出设定范围时，能自动报警．(4)发挥部分：a、温度控制的静态误差≤O．20C．b、减小系统的调节时间．2设计方案方框图l温度采>数码显示I集电路》单叫工作指示预置>R控制叫控带恺路l》加利热器l电源>超温报警I在这套方案里采用了数字式的温度传感器DSl8820．它能够将温度直接转换成数字信号．可以通过～根数据线与单片机进行通信，而且它刁i需要外部元件．在一55。C～5。c范围内可以精确到±O．0625。C．电路的最大转换时8l万方数据问为750ms．这样设计可以不使用A／D转换器，减小转换误差，从而使系统的精度得以提高，同时使硬件电路更加简洁明ytl】87-120．⋯．3功能模

5、块设计和电路参数计算3．1温度采集电路温度传感器是整个控制系统获取被控对象特征的重要部件，它的特性直接影响系统的精度，数字式温度传感器DSl8820是最新的“一线器件”．它具有体积小、适用电压宽、经济，实用、线性度很好，精度较高、且其本身已经进行了校正，使用时不需再进行调整等特点，本系统采用DSl8820作为温度传感器，采集的数据直接送到单片机中．现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性．适合于恶劣环境的现场温度测量．D‘ID叵12atO图IDSl8820的使用接线图温度测量范围为一55℃～+125℃，可编程为9位～12位A／D转换精度，测温分辨率可达0．0

6、625"(2，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DSl8820可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DSl8820通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路．以上特点使DSl8820非常适用于远距离多点温度检测系统．性能价格比也非常出色!【2】51。59【3】7工78因此选择DSl8820作为本电路的温度传感器．DSl8820的接法如图l所示．DQ为数字信号输入／输出端；G1岫为电源地；VDD为外接供电电源输入端．3．2控制器控制器采用AT89C5l单片机，通过DSl8820和按键完成

7、数据的采集、温度显示、温度设定．并完成超温报警功能．主频选用12MHZ的晶振‘咿17．控制电路如图2所示．3．3按键与显示电路按键电路中，当人工设定温度后自动返回，显示当前的实际温度．当无按键按F时，4秒后返回当前实际温度．这样防Jl-力tl热器在加热过程中损坏．显示功能是由3个数码管来完成，它们显示的数据分别代表个位、十位和小数点后一位．所显示的数据由单片机以并行位选方式直接以BCD码送给数码管．显示电路如F图3所示．82曰1T殂lC10；2。cPgTL