水温自动控制系统论文

毕毕 业业 设设 计计 论论 文文水温自动控制系统水温自动控制系统 钟野钟野院院 系：系： 电子信息工程学系电子信息工程学系 专专 业：业： 电气自动化技术电气自动化技术 班班 级：级： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 职称（或学位）：职称（或学位）： 2011 年年 5 月月目 录1 引言 .22 方案设计 .22.1 总体系统的设计思路 .22.2 部分外围系统的设计思路 .33 硬件电路设计 .33.1 单片机最小系统的设计 .33.2 温度检测电路的设计与论证 .43.3 显示功能电路的设计与论证 .53.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 .53.5 外围电路控制设计 .63.6 扩展部分方案设计 .74 软件设计 .74.1 控制主程序设计 .74.2 温度设置程序设计 .84.3 上下限报警程序设计 .85 结论 .9结束语 .9致谢 .10参考文献 .10附录 .11水温自动控制系统钟野（XXXX 电子信息工程学系 指导教师：CXJ）摘要：本文设计主要是采用 AT89C51 单片机为控制核心、以温度传感器（DS18B20）为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择，以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于：由单片机来实现水温的自动检测及自动控制，实现设备的智能化。关键词：单片机;温度传感器;自动控制Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + . This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment.Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control1 引言随着经济的高速发展和人们生活水平的不断提高，对生活电器化的要求也越来越高；而电器化层度也越来越趋向于自动控制控制乃至于智能控制。同时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。随着经济的发展对于生产效率和质量的要求也越来越高，温度、压力，流量和液位是四种最常见的过程变量，其中温度是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。生活中水温控制的应用十分广泛，跟人们的生活息息相关。在此条件下利用温度传感器和单片机设计水温控制系统以实现水温的自动控制及实时显示，以方便人们生活所需。且单片机具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。本文主要研究以 AT89C51 芯片作为该水温自动控制系统的核心，温度信号由新型的数字温度传感器（DS18B20）或热电偶提供。通过软件实现对水温的控制，使用继电器作执行部件。本文研究若用于低温设备（如热水器）等时，采用以单片机为控制核心，系统通过新型的数字温度传感器（DS18B20）测得水温，并送入单片机，实时显示当前温度；若用于高温设备（如锅炉）等时，采用以单片机为控制核心，系统通过传感器测得水温，通过 A/D 转换器将采样输入的模拟量转换成数字量送入单片机，并显示当前温度。本文的研究成果适用于各类化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏等工艺过程的温度检测和控制；同时还可以应用于热水器等小型的生活电器。2 方案设计2.1 总体系统的设计思路通过模块方案的比较与论证，最终确定的系统组成方框图如图 1 所示。本论文设计是主要采用AT89C51 单片机芯片来实现温度采集、信号处理、温度设置、温度显示和继电器输出控制等功能的主要核心芯片。利用数字温度计来检测水温；采用 A/D 转换芯片 ADC0809 来实现对温度计采集到信号进行模数转换处理；采用四位共阴 LED 和按键实现温度的显示和温度的设置功能；采用继电器来实现间接控制外围设备。图 1 系统组成方框图2.2 部分外围系统的设计思路本文通过方案比较与论证，最终确定的外围系统组成方框图如图 2 所示。外围系统主要是利用数字温度计来检测水温，并把数据传送给单片机处理判断水温是否稳定，是否启动加热装置。加热部分是由单片机控制继电器的输出部分，并由继电器间接控制加热装置的启停。