毕业论文：简易水温控制系统_精品.doc

仲恺农业技术学院 毕 业 设 计 简易的水温控制系统 姓 名 姚金顺 院（系） 信息学院 专业班级 电子信息工程045班 学 号 200410724528 指导教师 王改田 职 称 讲师 论文答辩日期 2008年 4月 18日 仲恺农业技术学院教务处制 学生承诺书 本人郑重承诺此论文是在王改田老师的指导下独立完成的，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。相关文献的引用已在论文中作了明确的说明。 论文与资料若有不实之处，本人愿意承担责任，特此声明！（该承诺书是学生对毕业论文的真实性的承诺，如：是否是在老师的指导下独立完成，是否抄袭别人的成果，是否能对文章负责等等。上文内容仅供参考。） 签名：________________ 摘 要 该设计要完成的是简易水温控制器的设计。实现满足题目要求的温度测量控制系统需要解决以下两个方面的问题：一是实现精度大于1℃的温度测量电路及其数据处理的实现，另一个控制方法及其控制电路实现的研究。目前，实现温度精度控制常采用数字控制方法。该设计介绍了以89C52单片机为控制核心，以传感器AD590为传感器采集温度信号，利用A/D将被测温度信号由模拟量转换为数字量后送入单片机系统进行处理, 并由LED显示器直接跟踪显示温度值，同时具有设定温度范围，以PID运算控制的方法实现温度恒定的电子装置。文章着重的介绍了系统的硬件及软件设计,该设计根据温度控制的实际需要程度，从温度控制电路和控制策略两个方面讨论温度自动控制系统的实现。整个设计采用了比较科学的设计方案，选用了比较精确的元器件，提高了系统的精度和测量范围。 关键词：单片机，温度传感器，PID算法，温度控制电路 目 录 1. 前言 1 2. 系统设计原理 1 2.1. 水温控制的基本思路： 2 2.2. 水温控制原理: 2 3. 设计方案与论证 2 3.1. 总体设计方案与论证 2 3.2. 各部分电路方案论证 3 3.2.1. 温度采样部分 3 3.2.2. 键盘显示部分 4 3.2.3. 控制电路部分 4 4. 硬件电路设计与计算 5 4.1. 温度采样和转换电路 5 4.1.1. AD590的主要特性 6 4.1.2. 转换与放大电路 6 4.1.3. ADC0804性能描述 6 4.1.4. 电路原理及参数计算 6 4.2. 温度控制电路 8 4.3. 单片机控制部分 8 4.4. 键盘及数字显示部分 9 5. 系统的软件设计 11 5.1. 键盘显示程序 11 5.2. 主程序设计 12 5.3. PID算法的介绍 13 5.4. 主程序语言设计 15 参 考 文 献 29 英语摘要 30 致 谢 31 仲恺农业技术学院毕业论文(设计)成绩评定表 32 前言 在日常生活中通过水温控制来给人们带来舒适的,方便的生活.例如刚在外工作回家的男人一定会很疲倦了,如果能够洗个热水澡,那真是非常好的事情了.这样能够让一天的疲惫随着温热的流水带走了,家庭主妇要为家人煮一个热喷喷的汤水.煮好以后就这样放着也会变凉的,如何保持水温的恒定呢？这就需要需要水温控制系统了. 水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C52单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。 本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。 系统设计原理 图1-1 单片机控制系统原理框图 该水温控制系统主要由AT89C51单片机控制系统、前向通道（温度采样转换电路）、后向通道（温度控制电路）、键盘显示电路等四部分组成，其总体设计框图如上图所示。 水温控制的基本思路： 要实现水温的自动控制，首先，要准确的检测到水的温度；其次，把检测到信号通过模/数转换，成为控制器件可识别的数字信号；再次，由单片机来完成控制