【正文】 度的設(shè)定，電路連接比較簡單，程序較方案一復(fù)雜，但已經(jīng)在學(xué)習(xí)過程中接觸過矩陣鍵盤的編程技巧，有一定的可行性，且操作起來更加符合我們的日常習(xí)慣。下面是DS18B20感溫IC的實(shí)物和接口圖片4. 80C52單片機(jī)控制系統(tǒng)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。max6225/6626：最大測溫范圍也是55～+125℃，帶有串行總線接口，測量溫度在可測范圍內(nèi)的的誤差在4℃以內(nèi)，較大，故舍棄該方案?！娴墓逃蟹直媛?，℃以上精度，溫度測量范圍在55℃～125℃ 之間，應(yīng)用方便。其所采集到的數(shù)據(jù)需經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換，才能得到實(shí)際的溫度值。由于需要給繼電器提供穩(wěn)定的5V電壓，而方案一中導(dǎo)致電池的過度損耗，無法穩(wěn)定帶動(dòng)繼電器持續(xù)工作，所以我們選用能夠提供更加穩(wěn)定5v電源的方案二。方案二：通過變壓器，將220v的市電轉(zhuǎn)換成9v左右的交流電，變壓器輸出端的9V電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波。通過各模塊之間的相互配合，可以完成水溫檢測、液晶顯示、目標(biāo)值設(shè)置、水溫控制等功能。細(xì)節(jié)要求如下：℃~90℃ ，℃，誤差≤1℃?！峨娮蛹夹g(shù)綜合設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 水溫自動(dòng)控制系統(tǒng) 組長姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)與班級： 工業(yè)自動(dòng)化1416班 姓 名： 學(xué) 號： 專業(yè)與班級： 工業(yè)自動(dòng)化1416班 姓 名： 學(xué) 號： 專業(yè)與班級： 工業(yè)自動(dòng)化1416班 時(shí) 間： 2016 ～ 2017 學(xué)年第（1）學(xué)期 指導(dǎo)教師： 陳燁 成 績： 評閱日期： 一、 課題任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)。水溫保持在一定范圍內(nèi)且由人工設(shè)定。二、 方案比較1. 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)為完成任務(wù)目標(biāo)，可以將系統(tǒng)分為如下幾個(gè)部分：5V直流電供電模塊、測溫模塊、80C52單片機(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤控制電路、溫度顯示模塊、繼電器控制模塊、強(qiáng)電加熱電路。系統(tǒng)方框圖如下：2. 5V直流電供電模塊方案一：直接用GP品牌的9v電池，然后接通過三端穩(wěn)壓芯片7805穩(wěn)壓成5伏直流電源提供給單片機(jī)系統(tǒng)使用，接兩個(gè)5伏電源的濾波電容后輸出。要得到一個(gè)比較穩(wěn)定的5v電壓，在這里接一個(gè)三端穩(wěn)壓器的元件7805。3. 測溫模塊經(jīng)查閱資料,IC式感溫器在市場上應(yīng)用比較廣泛的有以下幾種：AD590：電流輸出型的測溫組件,溫度每升高1 攝氏度，電流增加1μA，溫度測量范圍在55℃ ～150℃之間。DS18B20：內(nèi)含AD轉(zhuǎn)換器，所以除了測量溫度外，它還可以把溫度值以數(shù)字的方式(9 B i t ) 送出，因此線路連接十分簡單，它無需其他外加電路，直接輸出數(shù)字量，可直接與單片機(jī)通信，讀取測溫?cái)?shù)據(jù)。SMARTEC感溫組件:這是一只3個(gè)管腳感溫IC，溫度測量范圍在45℃ ～ 13℃，℃ 以內(nèi)。本設(shè)計(jì)選用DS18B20感溫IC，這是因其性能參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，接口簡單，內(nèi)部集成了A/D 轉(zhuǎn)換，測溫更簡便，精度較高，反應(yīng)速度快，且經(jīng)過市場考察，該芯片易購買，使用方便。5. 鍵盤控制電路方案一：四鍵設(shè)定，一個(gè)十位控制鍵，一個(gè)個(gè)位控制鍵，一個(gè)位控制鍵，一個(gè)確認(rèn)鍵，通過四鍵的配合設(shè)定為度，該方案接線和程序簡單，但實(shí)際操作不太便捷。本次設(shè)計(jì)暫定采用矩陣鍵盤來作為溫度設(shè)定電路的輸入。該方案程序簡單，且已學(xué)習(xí)過其編程技巧，但硬件占用單片機(jī)I/O口較多，對于盡量節(jié)約端口，讓線路簡單來說不是好方法，而且顯示也不夠直觀靈活，只能顯示數(shù)字。1602可顯示兩行字符及數(shù)字，可以用來顯示設(shè)定溫度及測量溫度，較之?dāng)?shù)碼管顯示更加清晰直觀，雖然此前沒有接觸過相關(guān)知識，但該器件上手比較容易，可以在短期內(nèi)學(xué)會其使用方法。7. 繼電器控制模塊方案一：采用普通的控制方法，即水溫溫度到達(dá)臨界溫度時(shí)，控制繼電器開閉。 方案二：采用PWM控制加PID算法，通過采用PWM可以產(chǎn)生一個(gè)ＰＷＭ波形，而PWM波形的占空比是通過PID算法調(diào)節(jié)，這樣就可以通過控制加熱電路的開、斷時(shí)間比來控制加熱器功率進(jìn)而控制溫度的變化，從而使精度提高。我們選擇方案二。電源電路采用變壓器與穩(wěn)壓模塊，將工頻電壓降為5V直流電，為系統(tǒng)供電。L7805輸出端要聯(lián)上電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。2. 溫度傳感器DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ ，外供電源線VDD，共用地線GND。3. 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路4. 按鍵、顯示電路這部分實(shí)際上是一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)的基本電路，鍵盤選用矩陣鍵盤可滿足要求，通過按鍵輸入不同數(shù)字實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)定。在顯示方面選用常用的1602液晶顯示模塊。1602顯示電路5. 繼電器溫控單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器的通斷，從而比較容易的實(shí)現(xiàn)對小功率電熱棒的加熱。本次設(shè)計(jì)采用型號為JRC21F的繼電器。（1）.超小型,低功耗。（2）.觸點(diǎn)型式:1H,1Z()。（3）.觸點(diǎn)負(fù)載:2A,120VAC。（4）.外型尺寸:由于繼電器吸合時(shí)電流比較大，所以在單片機(jī)與繼電器之間增加了光電耦合器件作為隔離電路。整體硬件電路見附錄四、 程序設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)包括：主程序、傳感器測溫程序、lcd1602顯示程序、鍵盤掃描程序、 PID計(jì)算程序、PWM波形發(fā)生程序。：用繼電器控制“熱得快”對1升水加熱，用鍵盤設(shè)定需加熱溫度值，觀察、記錄1602顯示屏上實(shí)時(shí)水溫值的變化過程和每次改變溫度設(shè)定值后PID調(diào)節(jié)的超調(diào)量。檢驗(yàn)水溫的穩(wěn)定值是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。我們選擇1L的容器作為測試對象，預(yù)計(jì)將20攝氏度的水加熱到100攝氏度需要5分鐘。滿足1L的容器很多，但是廣口的盆水位較低，不利于加熱管的安放。 電動(dòng)機(jī)本不在設(shè)計(jì)的范圍里面，但是隨著系統(tǒng)調(diào)試的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)容器中的的水很難實(shí)現(xiàn)熱均勻。所以又添加一個(gè)直流減速電機(jī)帶動(dòng)槳葉加速冷熱水對流，從而讓容器里面的水受熱均勻，方便測溫模塊對系統(tǒng)水溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測。3. PID程序的修改調(diào)試當(dāng)實(shí)際水溫與目標(biāo)值差距過大時(shí)，加熱器只需滿功率工作(或完全停止工作)即可滿足要求。因此，在滿足控制精度的前提下，可將PID控制的范圍縮小到設(shè)定溫度的177。范圍縮小后，PID參數(shù)容易調(diào)整，控制效果明顯增強(qiáng)。PWM波的周期越短，控制的精度越高。測溫模塊18B50對時(shí)間的要求非常嚴(yán)格，因此測溫模塊讀取數(shù)據(jù)期間會與中斷程序沖突。經(jīng)過調(diào)試，將PWM波周期設(shè)為5s?！妫?，在誤差允許的范圍內(nèi)，滿足要求。溫度數(shù)據(jù)及曲線如下：（1） 目標(biāo)溫度50度：時(shí)間（10s）01234567溫度（℃）303032時(shí)間（10s）89101112151718溫度（℃）時(shí)間（10s）1920212324252627溫度（℃）45時(shí)間（10s）2829303132333435溫度（℃）時(shí)間（10s）3639404346515457溫度（℃）時(shí)間（10s）6063646668697072溫度（℃）50時(shí)間（10s）7578818