基于单片机的水温控制系统课程设计(终稿)

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1、1水温自动控制系统概述12设计任务与要求12.1设计任务12.2设计要求13系统设计原理24方案论证24・1总体方案论证与比较24.2各部分电路方案论证35硬件电路设计与计算45.1温度采样和转换电路45.2温度控制电路65.3单片机控制部分65.4键盘及数字显示部分76参考文献8水温自动控制系统设计1水温自动控制系统概述温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在H常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资

2、源好好地利用起来。在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重耍而又普遍的热工参数之一。在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程止常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的

3、。而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也H益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。用高新技术来解决工业生产问题，排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务，以此来加强工业化建设，提高人民的生活水平。2设计任务与要求2.1设计任务设计一个能对水温进行自动调节的自动控制系统。2.2设计要求（1）通过设计，能独立地查找资料，广泛阅读有关参考文献；（2）设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为扼瓷器皿。水温可以在

4、一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变；（3）温度设定范围为35〜85°C,最小区分度为1°C,标定温度W1°C,环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差W1°C；（4）软件调试：要求操作方便，调试成功并且可靠性高。3系统设计原理传感器信号放大―►A/D电炉功率放大键盘单片机基本系统键盘显不微型打印机图2-1单片机控制系统原理框图该水温控制系统主要由AT89C51单片机控制系统、前向通道（温度采样转换电路）、后向通道（温度控制电路）、键盘显示电路等四部分组成，其总体设计框图如上图所示。4方案论证

5、4.1总体方案论证与比较本题目是设计制作一个水温控制系统，对象为一升净水，加热器为1KW的电炉。要求能在35°C-95°C范围内设定控制水温，并具有较好的快速性和较小的超调，以及十进制数码管显示等功能。根据题目的要求，我们提出了以下的两种方案：方案1：此方案是采用传统的二位模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得教高，而且不能用数码显示和键盘设定。方案2：采用单片机AT89C51为核心。采用

6、了温度传感器AD590采集温度变化信号，A/D采样芯片ADC0804将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。比较上述两种方案，方案2明显的改善了方案1的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点，因此本设计电路采用方案2。4.2各部分电路方案论证本电路以单片机为基础核心，系统由前向通道模块、后向控制模块、系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。现将各部分主要元件及电路做以下的论证：(

7、1)温度采样部分方案1：采用热敏电阻，可满足35°C-95°C的测量范围，但热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差，对于检测精度小于1°C的温度信号是不适用的。方案2：采用温度传感器AD590o：AD590具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。其测量范围在-50°C—+150°C,满刻度范围误差为土0.3°C,当电源电压在5—10V之间，稳定度为1%时，误差只有土o.orc,其各方面特性都满足此系统的设计要求。此外AD590是温度-电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。经上述比较，方案2明显优于方案1,故选用方案2。(2)键盘显示部

8、分控制与显示电路是反映电路性能、外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。方案1：采用可编程控制器8