基于51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-07-10 00:50 本頁面
【正文】 系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告基于51單片機(jī)的水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)0 引言在現(xiàn)代的各種工業(yè)生產(chǎn)中 ,很多地方都需要用到溫度控制系統(tǒng)。而智能化的控制系統(tǒng)成為一種發(fā)展的趨勢。本文所闡述的就是一種基于89C51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。本溫控系統(tǒng)可應(yīng)用于溫度范圍30℃到96℃。1 設(shè)計(jì)任務(wù)、要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)并制作一水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以在一定范圍（30℃到96℃）內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，使水溫保持在一定的范圍（30℃到96℃）內(nèi)。（1） 利用模擬溫度傳感器檢測溫度，要求檢測電路盡可能簡單。（2） 當(dāng)液位低于某一值時(shí)，停止加熱。（3） 用AD轉(zhuǎn)換器把采集到的模擬溫度值送入單片機(jī)。（4） 無競爭冒險(xiǎn)，無抖動(dòng)。（1） 溫度顯示誤差不超過1℃。（2） 溫度顯示范圍為0℃—99℃。（3） 程序部分用PID算法實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制。（4） 檢測信號為電壓信號。2 方案分析與論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求和所學(xué)的專業(yè)知識，采用AT89C51為本系統(tǒng)的核心控制器件。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器。其引腳圖如圖1所示。顯示模塊主要用于顯示時(shí)間，由于顯示范圍為0～99℃，因此可采用兩個(gè)共陰的數(shù)碼管作為顯示元件。在顯示驅(qū)動(dòng)電路中擬訂了兩種設(shè)計(jì)方案：方案一：采用靜態(tài)顯示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作為顯示電路，其優(yōu)點(diǎn)在于占用主控系統(tǒng)的I/O口少，編程簡單且靜態(tài)顯示的內(nèi)容無閃爍，但電路消耗的電流較大。方案二：采用動(dòng)態(tài)顯示的方案由單片機(jī)的I/O口直接帶數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，占用資源少，動(dòng)態(tài)控制節(jié)省了驅(qū)動(dòng)芯片的成本，節(jié)省了電 ,但編程比較復(fù)雜，亮度不如靜態(tài)的好。由于對電路的功耗要求不大，因此就在盡量節(jié)省I/O口線的前提下選用方案一的靜態(tài)顯示。圖1 AT89C51引腳圖 檢測系統(tǒng)分析與論證1 溫度檢測：有選用AD590和LM35D兩種溫度傳感器的方案，但考慮到兩者價(jià)格差距較大，而本系統(tǒng)中對溫度要求的精度不很高，因而選用比較廉價(jià)LM35D。溫度傳感器采用的是NS公司生產(chǎn)的LM35D,他具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍,他的輸出電壓與攝氏溫度線性成比例,且無需外部校準(zhǔn)或微調(diào),可以提供177。1/ 4 ℃的常用的室溫精度。L M35的輸出電壓與攝氏溫度的線形關(guān)系可用下面公式表示 ,0 ℃時(shí)輸出為 0 V , 每升高 1 ℃ , 輸出電壓增加10 mV。其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種,其接法如圖2與圖3所示。正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的測量,單電源模式在25 ℃下電流約為50 mA ,非常省電。本系統(tǒng)采用的是單電源模式。Vout=10mV/℃T(℃)2 液位檢測：同樣考慮到成本問題，選用自己做一個(gè)液位傳感裝置。 圖2 單電源模式 圖3 雙電源模式 由于需要用大功率加熱裝置對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，故采用帶過零檢測雙向可控硅輸出光電耦合器MOC3041構(gòu)成后向控制電路。3 系統(tǒng)原理框圖硬件組成框圖如圖4所示：主要由AT89C51單片機(jī)、溫度信號采集和調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)碼顯示電路、溫度控制等部分組成。溫度采集電 路信號調(diào)理電 路A/D轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)系統(tǒng)溫度顯 示執(zhí)行電 路液位檢測圖4 硬件框圖電源開啟后，可以顯示出實(shí)時(shí)的溫
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