水温自动控制系统毕业设计论文 2.doc

毕业论文 题 目 水温控制系统 系 别 计算机信息系 专业班级 电子信息工程技术331002班 指导教师 XXX 姓 名 XXX 2013年6月3日  摘 要 本文介绍了基于AVR单片机的自动水温控制系统的设计及实现过程。该系统具有设定、实时显示以及于上位机通信功能。设定精度0.1℃、控温精度0.2℃、控温范围30~100℃。而且还具有显示温度曲线及打印功能。 本系统采用ATmgea16单片机为主控制器，温度采集方面采用DS1820高精度数字传感器，单总线接口简单，线性良好。功率输出部分采用GTJ3-10A固态继电器，电路经济可靠，采用PWM控制可控性好精度高。控制算法采用PID算法是系统具有快速响应和较小的超调。该系统通过实验证明具有很高的可靠性和稳定性。实现温度的设定，并对温度进行实时采集显示及打印。 关键词：温度控制ATmega16单片机PID算法PWM 目 录 第一章 概 述 1 1.1 1 1.2 温度控制系统的研究现状 1 1.3 温度控制系统的发展方向 2 1.4 论文题目要求 3 第二章 方案论证 4 2.1 4 2.2 主控单元的论证 4 2.3 温度采集单元的论证 5 2.4 功率输出单元的论证 5 2.5 键盘显示单元的论证 6 第三章 硬件设计 8 3.1 8 3.1.1 ATmega16单片机介绍 8 3.1.2 ATmega16产品特性 9 3.1.3 ATmega16 引脚功能 11 3.1.4 ATmega16 内核介绍 12 3.1.5 单片机最小系统设计 13 3.2 温度采集单元设计 17 3.2.1 DS18B20的特点 17 3.2.2 DS18B20的内部结构 17 3.2.3 引脚说明 18 3.2.4 测温操作 18 3.3 功率输出单元 20 3.3.1 固态继电器的结构原理 20 3.3.2 固态继电器的应用特性 21 3.4 键盘与显示单元 22 3.4.1 HD7279A的主要特点如下： 23 3.4.2 引脚说明 23 3.4.3 数码显示电路 24 3.4.4 控制指令和接口时序 24 3.4.5 HD7279A的应用以及键盘显示单元 26 3.5 通信单元 27 3.5.1 MAX232资料简介 27 3.5.2 主要特点 27 3.5.3 MAX232应用电路，注意电容接法。 28 3.5.4 ISP的工作原理 29 3.5.5 ISP的优点 29 3.5.6 ISP端口 29 3.5.7 打印电路 30 第四章 软件设计 31 4.1 PID 32 4.1.1 PID控制规律及其基本作用 32 4.1.2 比例调节器（P） 33 4.1.3 比例积分调节器（PI） 33 4.1.4 比例积分微分调节器（PID） 33 4.2 PWM的控制方法 34 4.3 流程图 35 总 结 38 致 谢 39 参考文献 40 附录1 42 附录2 43  第章 1.1 论文课题研究目的和意义 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下，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，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。 在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。而当今，随着电 子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。用高新技术来解决工业生产问题， 排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务，以此来加强工业化建设，提高人民的生活水平。 1.2 温度控制系统的研现状 温度控制系统在国内各行各业的应用虽