水温控制系统的设计.doc

水温控制系统的设计
目录
摘要…………………………………………………………………………………4
第1节课题任务要求……………………………………………………………..5
第2节总体方案设计………………………………………….………………....5
总体方案确定……………………………………………….…………………..6
控制方法选择………………………………...…………………………….6
系统组成……………………………………………………………………7
单片机系统选择……………………………………………………………7
温度控制……………………………..…………………………………….7
方案选择…………………………..………………………………………7
第3节系统硬件设计……………………….……………………………………..8
系统框图……………………………………………………………………..8
程序流程图…………………………………..……………….……………..12
第4节参数计算……………………………..………………….………………...16
系统模块设计…………………………………………….……………………16
温度采集及转换………………….……………………..………………….16
传感器输出信号放大…………………..……………………………………17
………………………………..…………………………………….18
外围电路设计……………………………….……………………………….19
数值处理及显示部分………………………………………………………..19
PID算法介绍………………………………………………...………………19
A/D转换模块………………………………………………..………………20
控制模块……………………………………………………..………………21
系统硬件调试………………………………………………………………….21
第5节 CPU软件抗干扰………………………………………….……………..24
看门狗设计………………………………………………………….…………24
第6节测试方法和测试结果…………………………………………… 27
系统测试仪器及设备…………………………………………....……………27
测试方法…………………………………………………………..…………27
测试结果………………………………………………………………………27
结束语………………………………….………………....…….. 29
参考文献.…………………………………….……….…………………..… 30
基于单片机的水温控制系统设计
摘要:
本系统以AT89C51,AT89C2051单片机为核心,主要包括传感器温度采集,A/D模/数转换,按扭操作,单片机控制,数码管数字显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能,通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机(电脑)连接,实现电脑控制。系统设计有体积小、交互性强等优点。为了实现高精度的水温控制,本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术,通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开,从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成,通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。
第1节课题任务与要求:

一升水由1kw的电炉加热,要求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。

温度设定范围:30-90℃,最小区分度为1℃。
控制精度:温度控制的静态误差≤1℃。
用十进制数码显示实际水温。
能打印实测水温值。

具有通信能力,可接受其他数据设备发来的命令,或将结果传送到其他数据设备。
采用适当的控制方法实现当设定温度与环境温度突变时,减小系统的调节时间和超调量。
温度控制的静态误差≤1℃。
能自动显示水温随时间变化的曲线。
第2节总体方案设计

、控制方法选择
由于水温控制系统的控制对象具有热存储能力大,惯性也较大的特点。水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力,因