简易水温控制系统_精品.doc

目录 第1章 绪论 2 1.1 前言 2 1.2 方案设计与论证 2 第2章 硬件系统设计 3 2.1 系统设计方案 3 2.2 硬件系统各功能模块设计 4 2.2.1 单片机最小系统 4 2.2.2 温度检测电路 5 2.2.3 键盘与显示电路 8 2.2.4 串口通信接口电路 10 2.2.5 可控硅调功控温电路 11 2.2.6 掉电检测与保护电路 13 2.3 本章小结： 16 第3章 系统软件设计 16 3.1 系统开发工具软件介绍 16 3.1.1 温度采集程序设计 16 3.1.2 温度积分分离PID控制程序设计 18 3.2 显示与键盘程序设计 19 3.2.1 显示扫描程序设计 19 3.2.2 键盘扫描程序设计 20 3.3 单片机通信程序设计 21 3.3.1 单片机串行口原理 21 3.3.2 单片机串行口初始化 22 3.3.3 单片机串行口发送子程序设计 23 3.3.4 单片机串行口接收子程序设计 24 3.4 本章小结 24 第4章 系统的硬件电路图 26 简易水温控制系统 绪论 前言 温度控制是很多企业常见的控制装置,如机械行业的零件热处理、塑料制品的注塑机上,粉末冶金行业烧结炉、还原炉等都有温度控制问题,尤以热处理加热炉的温度控制最为典型。热处理加热炉是工厂热处理和高校热处理实验广泛使用的加热设备。现在所使用的炉温控制方法很多仍是陈旧的动圈式两位指示调节仪(如XCT101 型动圈式两位指示调节仪) 。这种炉温控制方法炉温波动范围大,保温时间靠人工计时,加热速度不能控制,温度不能全程动态跟踪显示。这样的控制和显示方式不能满足日益发展的工业需求。高校的发展同样要求用现代化手段提升现有的实验设备,为学生提供更多更好、更现代化的实验条件。因此,我们就学校热处理实验用电阻加热炉进行现代化改革,将PC 机强大的软硬件资源、友好的人机界面和80C196单片机优秀的实时控制功能、灵活的编程能力有机的结合起来,开发出热处理微机控制系统,实现温度控制的自动化。不但能用于学校的实验教学及其它一些研究课题的开发,同样能用于工厂热处理、注塑机多点温度的控制,提高工业企业自动化水平。 方案设计与论证 根据题目的要求，我们提出了以下的两种方案： （1）、方案一：此方案是采用传统的模拟控制方法（方案框图如图1-1-1），选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。器特点是电路简单，易于实现，但是系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统静差大，不稳定。系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法，而且不易实现对系统的控制及对温度的显示，人机交换性能差。 图1-1-1模拟控制框图 （2）、方案二：采用单片机89s51为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。 比较两种方案，方案二明显的改善了方案一的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点。因此本设计电路采用方案二。 硬件系统设计 系统设计方案 控制系统的总体硬件结构 AT89S51 PC机 DS18B20 显示部分 键盘 图1控制系统的总体硬件结构图 控制系统的总体硬件结构图如图-1。本系统采用AT89S52单片机作为下位机，温度检测与控制。PC机为上位机，与单片机实时通信，实现参数显示、修改、报警等功能。单片机最小系统AT89S52是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 由于AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。因此，本系统使用AT89S52单片机