基于单片机的水温控制系统.docx

【标题】基于单片机的水温控制系统 【作者】伍怡然 【关键词】AT89C51? ADC0804??智能控制 【指导老师】许明 【专业】电子信息科学与技术 【正文】1．引言1.1水温控制系统概述1.1.1水温控制系统设计理念目前，温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高。随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。水温控制系统的主要功能是不需要人操控，而能根据程序所编写的指令进行自动控制。这样子，便是一定程度上消除人自身各种因素导致的负面后果，同时对还可以在生活和工业化生产中更高的舒适度和效率化。；低碳可循环发展经济是当前最为热门的话题。低碳经济这一理念本身就预示着节约能源的发展道路。虽然本设计并不主要从节省电能的角度出发，但毕竟越精确的单片机控制，越能够在一定程度上节约能源，符合当下的低碳经济的环保理念。1.1.2水温控制系统设计思路本文主要介绍单片机温度控制系统的设计过程，其中涉及系统结构设计、元器件的选取和控制算法的选择、程序的调试和系统参数的整定。以AT89C51为CPU，温度信号由AD590和电压放大电路提供。电压放大电路用OP07将温度—电压信号进行放大，用单片机控制双向可控硅驱动电路MOC3041和双向可控硅BTA12组成温度控制部分以控制水温，系统控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。水温可以再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，具有较好的快速性与较小的超调。1.2单片机的发展及应用?1.2.1单片机介绍单片机隶属低压电器范畴,?如按分类应归入低压电器机电式控制电器类,?自动控制系统中常用的一种电器。虽然温度控制器起步较晚,?但在单片机领域也有了足的发展,?近几年随着我国电子技术的不断发展和国内专用单片机芯片的大量研发及应用,?在很大程度上使国内的单片机无论外观以及产品性能上都有较大的发展。尤其在专用芯片的基础上又采用了芯片掩膜技术,?将继电器的核心部分掩膜在印制电路板上,?使单片机从 LED数码显示改为lcd?液晶显示,?再加上普遍采用 smd?贴片电子元器件,?使产品外观体积更趋小型化,?产品性能更加稳定,?用户在使用时可通过面板外设的拨码或功能按键进行时间或控制方式的预置,?从具体使用上有些产品基本上可与国外产品进行等同互换[1]。综上所述,?单片机是一种其延时功能由电子线路来实现的控制器。可广泛适用于自控电路中作时间控制及指示用1.3水温控制系统方案设计任务和目标、要求1.3.1基本要求一升水由1KW的电炉加热，要求水温可以再一定的范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。1.3.2?主要性能指标：温度的设定范围40-90℃，最小区分度为1℃。温度控制的静态误差≤1℃。用十进制数码显示实际水温。1.3.3?课题目标本课题的设计目的：当用户没有监控水温的时候，可以通过这一水温控制系统对水温进行稳定监测、控制。通过对监测到的水温与事先程序设定的温度进行比较，若温度比设定温度等于或更高加温，则不加热，令其冷却。反之，则按键启动加热器进行加热。2系统主要硬件电路设计2.1单片机控制系统原理2.1.1?控制系统原理框图?图2.1.1?单片机控制系统原理框图水温控制系统主要有单片机AT89C51控制系统、前向通道、后向通道、键盘显示电路等四部分组成，其总体框图如上。2.2?温度采集电路2.2.1?温度传感器的选取目前市场上温度传感器较多，有以下几种：方案一：采用铂电阻温度传感器，此类温度传感器线性度、稳定性等方面较好，但成本较高，不适应本次设计[4]。方案二：采用热敏电阻，虽然成本低，但其分线性特性会影响系统精度。方案三：二端集成电流传感器AD590具有体积小，质量轻、线性度好、性能稳定等优点，满足系统的设计要求。2.2.2温度传感器AD590测量范围在-50℃——+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5——10V之间，稳定度为1％时，误差只有±0.01℃。AD590为电流型传感器，温度每变化1℃其电流变化1 uA,在40℃和90℃时输出电流分别为318.2 uA和368.2 u[4]。2.2.3信号采集电路组成和原理图系统的温度信号采集电路主要是由温度传感器AD590、基准电压7812及A/D转换电路ADC0804三部分组成，如图3.2.1所示：?图3.2.1信号采集电路2.2.4电路原理及参数计算温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转换成电流量，再将电流量转换成电压量通过A