单片机水温控制系统设计.doc

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题目: 单片机水温控制系统
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目录
第1节引言…………………………………………………………………… 1
水温控制系统概述……………………………………………………… 1
设计任务与要求………………………………………………………… 1
系统组成………………………………………………………………… 2
第2节系统硬件设计…………………………………………………………… 2
系统总体设计框图……………………………………………………… 2
温度采样电路………………………………………………………… 3
温度控制电路………………………………………………………… 4
主机控制部分………………………………………………………… 4
键盘及数字显示部分……………………………………………… 5
微机控制及图形显示部分………………………………………… 6
第3节系统软件设计…………………………………………………………… 7
系统主程序设计………………………………………………………… 7
键盘显示程序…………………………………………………………… 8
第4节实际测试………………………………………………………………… 9
系统测试仪器………………………………………………………… 9
测试方法………………………………………………………………… 9
测试结果………………………………………………………………… 9
第5节结束语……………………………………………………………………11
参考文献………………………………………………………………………12
附录…………………………………………………………………………………13
第1节引言
在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中,温度是极为重要而又普遍的热工参数之一,在环境恶劣或温度较高等场合,为了保证生产过程正常安全地进行,提高产品的质量和数量,以及减轻工人的劳动强度、节约能源,要求对加热炉炉温进行测、显示、控制,使之达到工艺标准。如何更快、更准确的控制所需的温度是温度控制技术的关键。
水温控制系统概述
本文介绍的是一个以51单片机为控制核心的水温控制系统,此系统通过人机交互设定控制温度,采用增量型PID算法,通过脉宽调制控制电炉加热,最终实现水温的恒定。该系统具有温度超调量小、调节时间短、静态误差小、测量精确、恒定温度与设定温度偏差小等优点,且控制方便、显示直观、性能稳定、可靠性高。
设计任务与要求
系统的基本任务与要求:
(1)系统的基本要求:
一定量水由电炉加热,要求水温可以在一定范围内由人工设顶,并能在环境温度降低时自动实现调整,以保持设定的温度基本不变。
(2)主要性能指标
:温度设定为40℃—90℃最小区分度为1℃;
:温度控制的静态误差名1℃;
;
(3)扩展功能
,可接收其他数据设备发朱的命令,或将结果传送到其他数据设备;
;当没定温度或环境温度突变时减小系统的调节时间和超调号
<℃;
。
系统组成
本系统是一个典型的检测、控制型应用系统,它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。因此,以单片机为核心组成一个专用计算机应用系统,以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外,单片机的使用特为实现水温的智能化控制以及提供完善的人机界面及多机通讯接口提供了可能,而这些功能在常规数字逻辑电路中往往是难以或无法实现的。根据设计任务基本要求,本系统应具有以下基本功能:
(1)可以进行温度设定,并自动调节水温给定的温度值。
(2)可以调整PID控制参数,满足不同控制对象与控制品质要求。
(3)可以实时显示给定温度与水温实测值。
第2节系统硬件设计
本电路总体设计包括五部分:主机控制部分(89C52)、前向通道(温度采样电路)、后向通道(温度控制电路)、键盘和数字显示部分、微机控制及图形显示。
系统总体设计框图
本系统以89c52单片机为核心,采用了温度传感器AD590,A/D采样芯片ADC0804,可控硅MOC3041及PID算法实现对温度的精确控制。系统框图如图2-1
图2-1 系统框图
温度采样电路
系统的信号采集电路主要由温度传感器(AD590)、基准电