智能化水温控制系统

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1、智能化水温控制系统水温控制系统摘要现如今，人们的生活越来越强调智能化以及低碳化，无论是智能化还是低碳化，生活在人们都希望自己的电器越来越智能，即能按照人们的意愿，低功耗的实现功能。水温控制作为人们生活以及工业的重要组成部分，能否实现智能化以及低功耗化十分重要。水温控制系统以STC89C51作为核心的温度控制系统，将DS18B20作为温度感应器，可直接反馈数字量的温度信息并可以调节精度；以继电器以及螺旋加热管作为加热模块；以发光二级管以及蜂鸣器作为声光告警装置；以数码管作为温度显示模块。程序上利用PID调节算法，多次调节其

2、中参数，使得温度控制更加精确。该系统具有简单、成本低、质量安全可靠的特点。相信无论是在生活还是生产中都会有不错的应用前景。关键词智能化温度控制STC89C51DS18B20PID调节算法一．任务以及要求设计并制作一个水温自动控制系统，水温可以在一定范围内由人工设定，可以实现自动报警功能。1.基本内容如下：（1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。（2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。（3）用10进制数码管显示水的实际温度。2.发挥要求：（1）温度控制范围扩大，最小区分度减小。（2）温度

3、控制的静态误差≤0.2℃。（3）特色与创新。二．方案设计及其论证水温的控制，必须先精确地获取温度，所以温度传感器的选择就非常重要。通常，温度所测量的是模拟量，模拟量的转换涉及到A/D的转换。温度传感器把温度传送给处理器核心，处理器核心经过分析，判断是否满足处理的条件，进行相关的处理。可实现的动作包括以下几项：达到设定温度，进行声光报警；温度低，进行加热处理。其中温度的设定就要利用到键盘。声光报警就需要用到发光二级管以及蜂鸣器。经以上分析，可以将温度控制系统分为以下几个模块：1.温度传感器温度传感器应具有精度足够高、处理速

4、度足够快、体积小等特点。采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。更重要的是采用该温度传感器后不用采用A/D转换。节省了大量的工作量。2.键盘显示按键主要涉及到温度的调节以及模式的转换。显示部分主要涉

5、及到水温的实时显示，以及功能模式的显示。按任务功能需求采用独立键盘，并且利用MCU对键盘进行扫描。这种方案既能很好的控制键盘及显示，又为MCU大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，简单易做的特点。显示部分按照任务要求采用4位数码管设计，来显示水温以及工作模式等。也具有简单、可靠的特点。3.CPU核心CPU主要控制水温以及其他模块的协调工作。是该水温控制系统的核心。根据对方案的分析，采用简单易用的STC89C52单片机，其内部有4KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的I/O口也足够本次设计的要求。具有简

6、单方便、成本低以及可靠的特点。经以上分析，只要合理设计电路以及正确编写程序，以上几个模块在MCU以及程序的调节下能协调工作，共同完成水温的控制，从而达到任务要求。三．理论分析与计算各个模块要在MCU的调节下合理有序的工作，那么系统必须采用合理高效的控制系统。这就要涉及到过程控制，过程控制指对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。过程控制可分为：模拟控制系统、微机过程控制系统以及数字控制系统DDC。模拟控制系统中被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化

7、，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。微机过程控制系统以微型计算机作为控制器。控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可。现如今在生产以及实践中运用最多的是DDC(DirectDigitalCongtrol)系统：图3-1DDC系统构成框图DDC(DirectDigitalCongtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。

8、由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制。其中控制规律即为PID调节，本系统中为软件实现。涉及到的理论计算如下：1.模拟PID控制规律的离散化表一.模拟PID控制规律的数字化公式模拟形式离散化形式2.数字PID控制器的差分方程式中为比例项为积分项为微分项四．系统设计方案1.工作模式本着智能化以及按照题目要求