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1、摘要温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法
2、来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID调节参数值以取得佳性能。关键词：单片机、水温控制、AT89C51目录1课题描述12问题分析和任务定义22.1问题分析22.2水温控制系统总体框图23硬件电路设计34程序设计44.1程序流程图44.2程序代码65电路仿真155.1仿真软件155.2仿真过程156调试、测试与结果分析166.1仿真166.2测试166.3结果分析
3、167总结17参考文献181课题描述水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID调节参数值以取得佳性能。本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然
4、后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。开发环境：微机windowsXP操作系统、DICE反汇编环境、Protues仿真系统、Keil环境2问题分析和任务定义2.1问题分析实际上题目的任务就是要设计一个温控系统，系统的功能是温度测量和控温在测量部分，要求测量40～90ºC的温度范围，还规定了测量的精度需高于1ºC
5、，测温的结果要求显示。在控制部分，要求系统能够将水温调节到给定的温度，并进行保温。题目并未规定温度调节的时间长短，但显然调节时间越短越好。题目没有具体给出具体加热的器具和方式，因此选手必须自行选择和制作加热装置，然后才能真正进行电路制作。在发挥部分，还要求提高温度系统的控制性能，缩短调节时间，提高控制精度，增加打印功能。2.2水温控制系统总体框图传感器电炉信号放大功率放大A/D键盘显示键盘单片机基本系统微型打印机图2.1总体设计3硬件电路设计水温控制硬件电路图，如图3.1所示：图3.1水温控制硬件电路图4程序设计4.1程序流程图(1)
6、主程序流程图开始初始化AT89C51单片机端口地址读入预设温度值启动A/D转换A/D转换结果送入NX单元NX-FF>0F0-NX>0降温加热工程量变换温度非线性温度转换发送数据到串口命令识别程序从串口接受数据YYYNNN图4.1水温控制主程序流程图(2)软件结构程序流程图检测与变送A/D转换工程量变换温度非线性转换发送数据到串口比较判断算法温度预设值温度调节电路执行器从串口接受数据命令识别控制程序图4.2软件结构程序流程图4.2程序代码;用于获取设置的温度值TEMP_GETSHEQU10HTEMP_GETSLEQU11H;用于在数码管
7、上显示TEMP_SETHHEQU12HTEMP_SETLLEQU13H;用于存放实时温度值A_BITEQU14H;个位B_BITEQU15H;十位;按键输入引脚定义K1EQUP2.0K2EQUP2.1;控制状态引脚定义DS1820EQUP3.7FLAGEQU20H.1;DS18B20是否存在标记DQEQUP3.7;===========主程序===========ORG0000HJMPSTARTORG03HJMPEXT0ORG0013HJMPEXT1START:MOVA,#02H;设置温度值为：25MOVDPTR,#TABLE3MOV
8、CA,@A+DPTRMOVTEMP_SETHH,AMOVA,#05HMOVDPTR,#TABLE3MOVCA,@A+DPTRMOVTEMP_SETLL,AMOVIE,#10000101BMOVIP,#00000001BM
