(論文)基于單片機(jī)的水溫控制電路正文論文(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文)

1、學(xué)院設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第1頁(yè)共69頁(yè)基于單片機(jī)的水溫控制電路設(shè)計(jì)序言序言無(wú)論是工業(yè)控制領(lǐng)域還是消費(fèi)電子領(lǐng)域，溫度控制的應(yīng)用都非常廣泛，如工業(yè)控制中的鍋爐、加熱爐的控制，消費(fèi)電子領(lǐng)域的熱水器、飲水機(jī)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(hào)的測(cè)壓﹑力控系統(tǒng)，外圍電路比較復(fù)雜，測(cè)量精度較低，分辨力不高，需進(jìn)行溫度校準(zhǔn)(非線性校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、傳感器標(biāo)定等)；且它們的體積較大、使用不夠方便。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的

2、進(jìn)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(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一[2]。采用MCS51單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。本文正是介紹一個(gè)基于單片機(jī)的水溫控制電路來(lái)控制電爐內(nèi)的水溫。水溫控制在工業(yè)及日常生活中應(yīng)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(gè)參數(shù)的整定一般需要經(jīng)

3、驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員來(lái)完成步驟繁瑣復(fù)雜既耗時(shí)又耗力.而且當(dāng)對(duì)象特征變化時(shí)又要重新整定并且在現(xiàn)代工業(yè)控制過(guò)程中，許多被控對(duì)象機(jī)理復(fù)雜這種情況下采用常規(guī)PID調(diào)節(jié)器，三個(gè)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(gè)參數(shù)這樣減少了許多工作量，提高了工作效率，為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的自整定控制帶來(lái)方便[3]。本設(shè)計(jì)單片機(jī)控制部分采用AT89C51單片機(jī)為核心，采用軟件編程，實(shí)現(xiàn)用PID算法來(lái)控制PWM波的產(chǎn)生，進(jìn)而控制電爐的加熱來(lái)實(shí)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(shè)計(jì)中使用7407同相器作為數(shù)碼管和固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)。學(xué)院設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第3頁(yè)共69頁(yè)1門限溫度可以在40～90℃之間設(shè)定；2可以通過(guò)用鍵盤人工設(shè)定門限溫度；3用數(shù)碼管顯示設(shè)定溫度和實(shí)際溫度。第二章設(shè)計(jì)思路2.1總體設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的水溫控制電路，需要完成的功能是溫度的設(shè)定、檢測(cè)與顯示以及的溫度的控制和報(bào)警等。當(dāng)溫度小于設(shè)定溫度時(shí)電爐工作，當(dāng)溫度大于設(shè)定溫度時(shí)電爐不工作。（

5、1）軟、硬件功能劃分[4]在絕大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用電路中，電路功能的軟、硬件劃分往往是由應(yīng)用電路對(duì)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(jiǎn)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(shí)間達(dá)到秒，如果考慮容器熱容量和環(huán)境溫度的影響，時(shí)間可能更長(zhǎng)。由此可見，對(duì)于指令執(zhí)行時(shí)間一般為幾個(gè)微妙的單片機(jī)應(yīng)用電路來(lái)說(shuō)，控制速度幾乎沒有熱核限制。b)軟、硬件功能劃分為了簡(jiǎn)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(guān)PID運(yùn)算，輸入信號(hào)濾波及大部分控制過(guò)程都可由軟件來(lái)完成，硬件的主要功能是溫度信號(hào)的傳感，設(shè)定值的鍵入，數(shù)值的顯示及輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換。2.2簡(jiǎn)述首先，要選擇一個(gè)CPU控制芯片。由于電路控制方案簡(jiǎn)單，在運(yùn)行過(guò)程中需要存放的中間變量只有給定溫度、實(shí)測(cè)溫度、PI運(yùn)算中間結(jié)果及輸出結(jié)果等十幾個(gè)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