關(guān)于單片機水溫控制系統設計的論文
1溫度控制系統概述
工業(yè)生產(chǎn)中對于溫度控制的需求是十分嚴格的，大量的鍋爐、加熱爐以及家用電器，如熱水器、電水壺等對于溫度控制都有需求。如果溫度控制不精準，小則出現浪費資源的現象發(fā)生，大則可以引發(fā)重大事故。因此，精準的溫度控制是十分必要的，那么溫度控制系統應運而生。自動(dòng)溫度控制系統需要準確的控制溫度，及時(shí)的做出后續操作�；趩纹瑱C的自動(dòng)溫度控制系統以其外型小巧、功能強大的優(yōu)勢近些年被廣泛應用于動(dòng)溫度控制系統當中。
2基于A(yíng)T89C51單片機的水溫控制系統設計
2.1系統設計
基于A(yíng)T89C51單片機的水溫控制系統采用了當前應用廣泛的AT89C51單片機，以AT89C51單片機做為核心部件，以匯編語(yǔ)言對其進(jìn)行編程控制其它輔助系統，用PID算法來(lái)控制PWD波的產(chǎn)生，進(jìn)而實(shí)現系統溫度的控制。
2.2硬件設計
基于單片機水溫控制系統硬件主要由單片機基本系統、溫度傳感器、電爐、繼電器、顯示電路、報警電路、鍵盤(pán)等組成。
�。�1）單片機基本系統。單片機基本系統采用了AT89C51芯片，它由基本供電電路、時(shí)鐘電路和復位電路組成。鍵盤(pán)、顯示電路、報警電路將信號輸入到單片機基本系統當中，單片機基本系統根據溫度傳感器采集到的數據，進(jìn)行數據分析與處理，得到相應的`控制信號，由控制信號驅動(dòng)繼電器工作，從而達到控制電爐工作的結果，最終達到控制溫度的目標。
�。�2）溫度傳感器。溫度傳感器的作用是對水溫進(jìn)行溫度的檢測，并實(shí)時(shí)將數據傳送至單片機基本系統，以供其進(jìn)行數據分析。
�。�3）繼電器。繼電器的作用是控制電爐工作，它通過(guò)接收單片機基本系統的控制信號，實(shí)現對于電爐的控制。
�。�4）電爐。電爐是用來(lái)實(shí)現對水加熱的功能，由繼電器根據控制信號對其進(jìn)行控制。
�。�5）鍵盤(pán)。本設計采用61板自帶按鍵，不需要另外連接硬件即可使用。
�。�6）顯示電路。由六個(gè)八段數據管以及數碼管的驅動(dòng)電路組成，前三段用于顯示控制溫度，后三段用于顯示實(shí)際測量溫度。
�。�7）報警電路。報警系統是出于電爐的安全考慮進(jìn)行設計的。溫度傳感器獲得數據傳遞給單片機基本系統，單片機基本系統分析數據后，當水溫過(guò)高或過(guò)低，即達到預設最大值與最小值時(shí)，單片機驅動(dòng)報警電路，實(shí)現報警功能。以上各組件與單片機芯片引腳連接方式為：溫度傳感器輸入端連接到P3.1口，按鍵接在P3.1、P3.2、P3.3，分別控制設定溫度的十位、個(gè)位和小數位，單片機的輸出控制信號由P3.5輸出；實(shí)際水溫顯示的字型碼是由P0口送出，十位、個(gè)位和小數位分別由P1.0、P1.1、P1.2選通；設定溫度顯示的字型碼是由P2口送出，十位、個(gè)位和小數位分別由P1.3、P1.4、P1.5選通。
2.3軟件設計
�。�1）主程序設計：系統采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，由主程序進(jìn)行控制。即由主程序調用子程序。其功能主要對傳感器采集的數據送入單片機中特定單元，然后一方面進(jìn)行在LED顯示，另一部分與設定值進(jìn)行比較，通過(guò)PID算法得到控制量并經(jīng)由單片機輸出去控制電動(dòng)調節閥進(jìn)行水溫調節。
�。�2）子程序設計：主要由顯示子程序、鍵盤(pán)中斷子程序、進(jìn)制轉換子程序、溫控子程序、報警子程序等組成。顯示子程序用于顯示實(shí)際溫度和設定溫度；鍵盤(pán)中斷子程序用于對系統進(jìn)行設定控制；進(jìn)制轉換子程序用于把采集的溫度信號換算為對應的溫度值；溫控子程序把采集的實(shí)際溫度與設定溫度值比較，調用PID算法，輸出控制信號；報警子程序用于控制非法輸入溫度值。3.4溫度控制系統的數學(xué)模型溫度控制系統可采用采用比例積分調節器來(lái)校正，按照一定采樣周期采集r(k)和F(k),其偏差值為e(k)=r(k)-F(k)（1）根據偏差值來(lái)計算輸出u(k)，其對應差分方程為：u(k)=u(k-1)+a0e(k)-a1e(k-1)（2）其中：a0=Kp(1+T/T1)a1=Kpe（k）=（rk）-F（k）
3結語(yǔ)
此款基于A(yíng)T89C51單片機的水溫控制系統其設計精簡(jiǎn)、實(shí)用、穩定性高、控制精度高、安全性高，既可以實(shí)現大工業(yè)生產(chǎn)中的水溫控制，又可以實(shí)現家用電器的水溫控制，有著(zhù)成本低，性能高的優(yōu)勢。
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