基于PID算法的家用电热水器恒温控制系统设计

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1、万方数据第27卷第6期增刊2006年6月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentV01．27No．6Jun．2006基于PID算法的家用电热水器恒温控制系统设计林祝亮1，2张长江2朱更军21(浙江工业大学信息学院杭州310032)z(浙江师范大学信息工程学院金华321004)摘要采用AT89C51单片机作为控制核心，将增量式PID算法和PWM脉宽调制技术相结合，通过光藕控制双向晶闸管导通角的大小实现热水器的恒温控制。解决了传统的电热水器用冷热水闸门调节温度出现的温度不稳定，不易调节的缺点。关键词PID算法单片机脉宽调制电热水器Des

2、igncontrolsystemofwaterheaterconstanttemperaturebasedonPIDarithmeticLinZhulian91·2ZhangChangjian92ZhuGengjun21(CollegeofInformation，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China)2(CollegeofInformationScienceandEngineering，ZhejiangNormalUniversity，Jinhua321004，China)AbstractThepaperdes

3、ignedthesystemofCyberneticscombiningthePIDarithmeticwithPWMimpulsewidthmodulatetechnique，andusingAT89C51SCMasthecontrolcore，throughthephotoelectriccouplingtocontrolmagnitudeofthedoubleorientthyristorconductionangleandrealizingtheconstanttemperaturecontrolofwaterheater．Itresolvedthedemeritof

4、temperatureinstabilityandno-easyadjustingthatcausedbythetraditionalwaterheaterusingthecold—hotwatergatetocontrolthetemperature．KeywordsPIDarithmeticSCMPWMelectricwaterheater．1引言针对传统的电热水器用冷热水闸门调节温度出现的温度不稳定，不易调节的缺点，本文设计了以AT一89C51单片机作为控制核心，将PID算法和PWM脉宽调制技术相结合，通过光藕来控制双向可控硅导通角的大小来实现热水器的恒温控制的控制系统

5、。2系统的硬件组成与设计2．1系统的硬件组成系统由单片机控制系统、前向通道、后向通道、人机对话通道4个主要的功能模块组成，总体框图如图1所示。温度传感器H信号放大电器吲A／D转换电器儿电加热装置键盘显示b爿单片机控制系统if～U双向晶阐管Id光电耦合电路b爿功率放大电路图1系统框图2．2系统硬件设计2．2．1前向通道设计前向通道是信息采集的通道，主要包括温度传感器、信号放大、A／D转换电路组成的信号采集电路和以单片机为核心的信号处理电路。水温经温度传感器和信号放大电路产生0～5V的模拟电压信号送入A／D转换器，将模拟量转换为数字量通过系统总线送人万方数据第6期增刊基于PID算

6、法的家用电热水器恒温控制系统设计1973单片机进行运算处理，电路原理图分别如图2、图3所示。图中温度传感器采用AD590将温度变换为电流，与运算放大器OP07和电阻R1、VRl、R2、VR2组成信号转换与放大电路，将温度转换为电压信号。采用ADC0804把电压信号转换为数字信号输送到单片机。图2信号采集电路VCCUl。TU2。T匿PO．0／ADOVCC，l譬圣VCC3=衄盅＆_哪R19量L．cI法CLKRJk．一IIDB7CLKINDB6：篇岛＼_l生_DB5!l蛳，，⋯＼．也DB4V吖+P02／AD2P20／A8劣JPl＼_I丘DB3Vnq·互一阳．3lAD3P2I／A9阳

7、射^D‘P2一抛lO阳5lAD51'2．3／AllP06／AD6陀41A12PO7lAD7P2．5／^13避P0p2．71A15P．1田＼_I工DB2辛P2P3．0m．XD聃1VREFO上kd。哪一—k9—1：rD2叫P：器i篇浆J7匹AGNDJP5P33藤m石器咄IN41UP品{P6P3．41TODONDP．7P3．5ⅢR；TP3．6，曼里ADa【删LCN静·黍址正P37／RD—C3删EAxl．19II广丑X2畔。l岛下VCCGNDI亡m3qIF占一”雌4卜。C叩罩图3信号处理电路2．2．2后向通道设