锅炉水温自动控制(论文).doc

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1、锅炉水温自动控制系统摘要本设计采用一块单片机（STC89C52）作为涡炉水温闭环控制系统的控制核心，实现人工设定温度，自动控制温度，显示水的实时温度等功能。水温测试方式采用数字温度传感器DS18B20感知器皿中水的温度，通过单片机STC89C52与数字温度传感器DS18B20通讯获得实时温度，并通过程序实现闭环控制。采用键盘扫描方式对目标温度（0℃~80℃或20~60℃）进行人工设定，并用LCD1602显示水的实时温度、给定温度及温度范围。同时系统还通过继电器电路控制加热器件的导通与关闭，达到保

2、持设定温度基本不变的目的，并起到强弱点隔离作用，安全可靠。水温控制算法通过程序对给定温度与实时温度的判断，实现温度调节，其精确度可达1℃。并设有一定的保护措施，当实时温度不在设定的安全温度范围时系统将报警。关键词：单片机（STC89C52），自动控制，闭环控制目录1.系统设计41.1设计要求41.1.1基本要求41.1.2发挥部分41.2系统基本方案41.2.1各模块的方案选择和论证52.单元电路设计92.1水温测量电路的设计92.1.1DS18B20单线数字温度传感器92.1.2DS18B20

3、单线数字温度传感器电路122.2STC89C52控制电路132.2.1STC89C52单片机管脚图132.2.2STC89C52单片机最小系统及外围电路接口图132.3LCD1602液晶显示屏电路142.3.1LCD1602液晶显示屏14152.3.2LCD1602液晶显示屏显示电路图172.4继电器电路172.4.1继电器主要技术参数172.4.2HK4100F继电器驱动电路原理182.5键盘电路192.5.1键盘电路图192.5.2按键说明192.6蜂鸣器报警电路202.6.1蜂鸣器报警电路

4、图203.软件设计213.1软件框图213.2各模块主要程序213.2.1LCD1602程序213.2.2DS18B20程序244.系统整体电路图304.1系统整体电路图305.结束语31参考文献32附录一33附录二361.系统设计1.1设计要求1.1.1基本要求（1）要求采用直接数字控制（DDC）对锅炉水温进行控制，使其温度稳定在给定的值上；（2）具有键盘输入温度给定值，能显示当前温度值；（3）温度达到极限时提醒操作人员注意的功能。1.1.2发挥部分（1）具有设定温度范围的功能，并显示给定值、

5、当前值及温度范围；（2）温度控制精度达到1℃；（3）采用软件实现闭环控制，降低成本；（4）通过继电器实现对加热器件的控制，起到隔离保护作用。1.2系统基本方案根据题目要求，系统可以划分为控制器模块，温度测量模块，水温加热模块，显示模块。最终选定的整体系统框图如图1.2.1所示。为了实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。图1.2.11.2.1各模块的方案选择和论证（1）控制器模块采用STC公司的STC89C52作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用

6、软件编程实现各种算法，并且具有功耗低，体积小，技术成熟，成本低廉等有点，使其在各个领域应用广泛。（2）水温探测模块水温探测模块用于测量器皿中水的温度。系统需要利用测温传感器检测出水的实时温度，是控制模块做出正确的反应，控制水的温度。采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为0.5℃。可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。在9位分辨率

7、时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。并且其所需辅助电路简单，依靠程序直接读取温度，总费用低。（3）显示模块使用LCD1602液晶显示屏显示水温。液晶显示屏（LED）具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点，且显示更为人性化，电路焊接更

8、为简单。（4）水温控制模块水温控制模块用来控制加热器件的导通与关闭，从而达到控制加热时间，控制水温的目的。采用继电器驱动电路控制。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作