水壶温度控制设计

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1、摘要摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种智能保温开水宝模拟装置，现在大多数电热水壶只能把水加热至沸腾，不能保证热水温度，但人们常用的热水的温度根据用途不同温度也不相同，现在新的电热水壶能设定水壶中的温度。关键词单片机数字控制保温DS18B20AT89S52Abstract:alongwiththeprogressanddevelopmentofTheTimes,microcontrollertechnologyhasspreadtoourlife,work,scientifi

2、cresearch,eachdomain,hasbecomeamorematuretechnology,thisarticleintroducesanintelligentinsulationwatertreasuresimulator,nowmostoftheelectrickettlecanonlyheatthewatertoaboil,andcannotensurethehotwatertemperature,butpeopleoftenusehotwatertemperatureaccordingtodifferentpurposesanddiffer

3、ent,nownewelectrickettlecansettemperatureinthekettle. Keywords:MCUdigitalcontrolheatpreservationDS18B20AT89S52目录1引言12总体方案设计22.1控制方案的选择22.2系统组成22.3单片机系统选择32.4温度控制32.5方案选择33系统硬件设计43.1系统框图43.2键盘显示电路43.3电源电路53.4传感器电路63.5功率放大电路63.6加热丝电路73.7单片机基本系统电路73.8程序流程图84参数计算114.1PID算法介绍114.2模拟PID控制

4、系统组成124.3模拟PID调节器的微分方程和传输函数124.4PID调节器各校正环节的作用124.5系统硬件调试124.5.1单片机基本系统调试134.5.2数码管显示和键盘接口电路135测试结果135.1系统测试仪器135.2结果验证136结束语14参考文献15附录1电路设计图16附录2程序17I1引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，本次课程设计的作品智能保温开水宝模拟装置就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手

5、，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。本设计所介绍的智能保温开水宝模拟装置与传统的开水宝相比，可以在几个比较常见的温度进行保温，同时也可以自定义设置保温温度，还有温度实时显示功能，主要用于家庭使用改善人民生活质量，该设计控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用2位共阳极LED数码管实现温度显示,能准确达到控制要求。21

6、1总体方案设计1.1控制方案的选择由于水温控制系统的控制对象具有热存储能力大，惯性也较大的特点。水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因而可以归于具有纯滞后的一阶大惯性环节。一般来说，热过程大多具有较大的滞后，它对任何信号的响应都会推迟一段时间，使输出与输入之间产生相移。对于这样一些存在大的滞后特性的过渡过程控制，一般来说可以采用以下几种控制方案：（1）输出开关量控制：对于惯性较大的过程可以简单地采用输出开关量控制的方法。这种方法通过比较给定值与被控参数的偏差来控制输出的状态：开关或者通断，因此控制过程十分简单，也容易实现。但由于输出控制量只有两种状态，

7、使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易硬气反馈回路产生振荡，对自动控制系统会产生十分不利的影响，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。因此，这种控制方案一般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。（2）比例控制（P控制）比例控制的特点是控制器的输出与偏差成比例，输出量的大小与偏差之间有对应关系。当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡时间短，但过程终了存在余差。因此它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、允许被控量在一定范围内变化的系统。使用时还应注意经过一段时间后需将累积误差消除。比例积分控制（PI控制）由于比例积分控

8、制的特点是控制器的输出与偏差的积分成比