(論文)基于單片機的水溫控制電路正文論文(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設計論文)

1、學院設計說明書（論文）第1頁共69頁基于單片機的水溫控制電路設計序言序言無論是工業(yè)控制領域還是消費電子領域，溫度控制的應用都非常廣泛，如工業(yè)控制中的鍋爐、加熱爐的控制，消費電子領域的熱水器、飲水機的控制，內(nèi)部都涉及到溫度控制[1]。傳統(tǒng)靠人工控制的溫度、濕度、液位等信號的測壓﹑力控系統(tǒng)，外圍電路比較復雜，測量精度較低，分辨力不高，需進行溫度校準(非線性校準、溫度補償、傳感器標定等)；且它們的體積較大、使用不夠方便。隨著社會的發(fā)展、科技的

2、進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以單片機為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一[2]。采用MCS51單片機對溫度進行控制，不僅具有控制方便、簡單和靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高溫度控制的技術指標。本文正是介紹一個基于單片機的水溫控制電路來控制電爐內(nèi)的水溫。水溫控制在工業(yè)及日常生活中應用廣泛分類較多不同水溫控制系統(tǒng)的控制方法也不盡相同其中以PID控制法最為常見但是常規(guī)調(diào)節(jié)三個參數(shù)的整定一般需要經(jīng)

3、驗豐富的工程技術人員來完成步驟繁瑣復雜既耗時又耗力.而且當對象特征變化時又要重新整定并且在現(xiàn)代工業(yè)控制過程中，許多被控對象機理復雜這種情況下采用常規(guī)PID調(diào)節(jié)器，三個參數(shù)的整定比較困難，為此本文提出了采用歸一參數(shù)整定法，即只整定一個參數(shù)這樣減少了許多工作量，提高了工作效率，為實現(xiàn)簡易的自整定控制帶來方便[3]。本設計單片機控制部分采用AT89C51單片機為核心，采用軟件編程，實現(xiàn)用PID算法來控制PWM波的產(chǎn)生，進而控制電爐的加熱來實現(xiàn)

4、溫度控制。適用于環(huán)境參數(shù)經(jīng)常變化的小型水溫控制電路。設計中使用7407同相器作為數(shù)碼管和固態(tài)繼電器的驅動。學院設計說明書（論文）第3頁共69頁1門限溫度可以在40～90℃之間設定；2可以通過用鍵盤人工設定門限溫度；3用數(shù)碼管顯示設定溫度和實際溫度。第二章設計思路2.1總體設計此設計一個基于單片機的水溫控制電路，需要完成的功能是溫度的設定、檢測與顯示以及的溫度的控制和報警等。當溫度小于設定溫度時電爐工作，當溫度大于設定溫度時電爐不工作。（

5、1）軟、硬件功能劃分[4]在絕大多數(shù)單片機應用電路中，電路功能的軟、硬件劃分往往是由應用電路對控制速度的要求決定的，在沒有速度限制的情況下可以考錄以軟件換取硬件電路的簡化，以求降低硬件成本。a)速度估算在不考慮容器熱容量和環(huán)境溫度影響的情況下，水溫上升1℃所需的時間達到秒，如果考慮容器熱容量和環(huán)境溫度的影響，時間可能更長。由此可見，對于指令執(zhí)行時間一般為幾個微妙的單片機應用電路來說，控制速度幾乎沒有熱核限制。b)軟、硬件功能劃分為了簡化

6、華電路硬、降低硬件成本、提高電路靈活性和可靠性，有關PID運算，輸入信號濾波及大部分控制過程都可由軟件來完成，硬件的主要功能是溫度信號的傳感，設定值的鍵入，數(shù)值的顯示及輸出信號的轉換。2.2簡述首先，要選擇一個CPU控制芯片。由于電路控制方案簡單，在運行過程中需要存放的中間變量只有給定溫度、實測溫度、PI運算中間結果及輸出結果等十幾個變量，因此選用AT89C51微控制器作為電路的核心，由于AT89C51的片內(nèi)RAM已能滿足存放要求，可不