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目 录
引言…………………………………………………………………1
二 系统方案……………………………………………………………2
1水温控制系统设计任务和要求……………………………………………2
2水温控制系统部分…………………………………………………………2
(1)CPU中央处理器………………………………………………………2
(2)温度控制系统算法分析………………………………………………3
(3)控制方式…………………………………………………………………4
三 系统硬件设计………………………………………………………4
1总体设计框图及说明………………………………………………………4
2外部电路设计………………………………………………………………5
(1)温度采集电路…………………………………………………………5
(2)温度控制电路…………………………………………………………5
3 单片机系统电路设计………………………………………………………6
(1)系统框图………………………………………………………………6(2)A/D转换电路…………………………………………………………7
(3)键盘设置电路…………………………………………………………8
(4)数码显示
四 系统软件设计………………………………………………………8
1 程序框架结构………………………………………………………………8
2 程序流程图及部分程序……………………………………………………9
(1)主程序模块……………………………………………………………9
(2)系统初始化……………………………………………………………10
(3)按键程序………………………………………………………………10
(4)A/D采样数据处理……………………………………………………10
(5)PID计算………………………………………………………………11
(6)继电器控制……………………………………………………………12
(7)单片机最小系统………………………………………………………12
五 系统安装调试与测试……………………………………………13
结 论…………………………………………………………………14
参考文献…………………………………………………………………………14
附件1(程序代码)……………………………………………………………15
附件2(电路原理图)…………………………………………………………21
基于单片机的水温控制系统
【摘要】温度是工业控制对象主要被控参数之一,在温度控制中,由于受到温度被控对象特性(如惯性大、滞后大、非线性等)的影响,使得控制性能难以提高,有些工艺过程其温度控制直接影响着产品的质量因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。Atmel公司的低功耗高性能CMOS单片机为核心,以PID算法控制以及PID参数整定相结合的控制方法来实现的水温控制系统,其硬件电路还包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。该系统可实现对温度的测量,并能根据设定值对温度进行调节,实现控温的目的。
【关键词】AT89C51;温度控制;PT1000;PID
一 引 言
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,同国外的日本、美国、德国等先进国家相比,仍然有着较大的差距。现在,我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平成熟产品主要以点位控制及常规的PID控制器为主,它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后复杂时变温度系统控制,而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟,形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。
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,温度信号由和电压放大电路提供。用超低温漂移高精度运算放大器OP07将温度电压信号进行放大系统控制对象为1具有较好的快速性与较小的超调
二 系统方案
1. 水温控制系统设计任务和要求
设计一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,水温可以在一定范围内由人工设定,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,系统设计具体要求:
温度设定范围为40℃,目标温度的±5℃;
加热棒功率2KW,控制器为继电器;
用十进制数码管显示水的实际温度。
2. 水温控制系统部分
水温控制系统是一个过程控制系统,组成框图如图1所示,由控制器、执行器、被控对象其反馈作用的测量变送组成。
图1 控制系统框图
(1) CPU中央处理器
方案一采用8031作为控制核心使用最为普遍的器件ADC080作模
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