【正文】 加熱絲功率和所要加熱水量有關(guān)，取滯后時間為 10S。根據(jù)網(wǎng)上資料一般加熱絲質(zhì)量為 M（ ），比熱為 C()，傳熱系數(shù)為 H()，傳熱面積為 A(),未加溫前熱水器內(nèi)溫度為 T0,加溫后的溫度為 T。這種方法稱為機理法建模 根據(jù)本文討論的對象，本文采用機理法建模。 根據(jù)生產(chǎn)過程中實際發(fā)生的機理變化，寫出各種有關(guān)的平衡方程。為了獲得動態(tài)特性，必須使被研究的過程處于被激勵的狀態(tài)，施加一個階躍擾動或脈沖擾動等。建模的方法主要有測試法建模和機理法建模。 系統(tǒng)方案實現(xiàn) 根據(jù)系統(tǒng)方案一，本文選用單片機作為控制器，但要實現(xiàn)所需的溫度控制 的功能我們還需要另外的電子元器件組成電路，并發(fā)送和接受相應的電信號來組成一個完整的控制系統(tǒng)。更重要的是單片機體積小，能夠直接放置在需要控制的裝置中去，不用另外設計安裝空間。 方案一使用單片機作為控制器，外圍電路直接連接到單片機的控制方法具有靈活性高，易擴展的優(yōu)勢，并且現(xiàn)在的單片機一般都具有通信接口能夠?qū)崿F(xiàn)與外控制器通信，包括 PC 機。如果不算 PC 機的價格，只算通信硬件的價格就很高。 系統(tǒng)方案論證 首先排除方案二，雖然說經(jīng)過不斷的改進現(xiàn)在 PLC 已擁有了強大的功能和完全滿足要求的可靠性，但 PLC 現(xiàn)在市場價格太高，不適用于在價格相對比較便宜的熱水器。 方案三：利用 PC 機實現(xiàn)溫度控制 利用 PC 機實現(xiàn)溫度控制需要將溫度信號通過通信協(xié)議傳輸?shù)?PC 機進行處理后再將控制信號 傳輸?shù)綀?zhí)行器控制執(zhí)行操作。 方案二：利用 PLC 實現(xiàn)溫度控制 采用 PLC 控制實現(xiàn)電熱絲加熱全通、間斷導通和全斷加熱的自控式方式，來達到溫度的恒定。溫度采集電路以數(shù)字形式將現(xiàn)場溫度傳至單片機，單片機結(jié)合現(xiàn)場溫度與用戶設定的目標溫度，按照已經(jīng) 編程固化的 PID 控制算法計算出實控制導通量。 東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)方案論證及設計 1 1. 系統(tǒng)方案論證及設計 系統(tǒng)方案設計 對于熱水器溫度控制系統(tǒng)來說控制方案有很多：如采用單片機控制、 PLC 控制、PC 機控制等。（ 3）在數(shù)碼管中顯示溫度值。需要實現(xiàn)以下功能：（ 1）調(diào)節(jié)設置溫度 。這些場合都需要有一種能夠比較精確快速實現(xiàn)所需溫度的控制器。 研究內(nèi)容 本設計的內(nèi)容是溫度控制系統(tǒng)，控制對象是水的溫度。隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，微機測量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。 對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也 不同。特別是在冶金 、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用，其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。 關(guān)鍵詞： 89C51； PID； 溫度控制 東華理工大學畢業(yè)設計（論文 ） II ABSTRACT Temperature is essential physical in daily life ,and in various fields has positive lot of businesses and daily lives have a lot of electric heating as electric water heater for bathing and variety of different uses of the temperature boxes. MCU to control them with easy to control,simple,flexibility and other characteristics,also can significantly improve the performance of the controlled system,which can be greatly improved product quality. Therefore,intelligent temperature control technology is being widely used. The temperature control design uses the now popular AT89C51 MCU controller,with PID control method, which together with other circuits on the water heater temperature control. Key words:89C51； PID； Temperature Control 東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 目 錄 緒論 ................................................................... 1 研究背景 ............................................................ 1 研究內(nèi)容 ............................................................ 1 1. 系統(tǒng)方案論證及設計 .................................................. 1 系統(tǒng)方案設計 .................................................... 1 系統(tǒng)方案論證 .................................................... 1 系統(tǒng)方案實現(xiàn) .................................................... 2 2. PID 控制策略 ......................................................... 3 數(shù)學建模 ........................................................ 3 PID 算法 ........................................................ 4 PID 整定 ........................................................ 5 控制的實現(xiàn) ...................................................... 8 3. 硬件電路 ........................................................... 10 AT89C51 單片機簡介 ............................................. 10 中央處理器 ............................................... 11 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 ........................................... 11 片內(nèi)程序存儲區(qū) ........................................... 11 振蕩器和時序電路 ......................................... 11 電源與復位 ............................................... 11 并行 I/O 端口 ............................................. 11 定時 /計數(shù)器 .............................................. 12 中斷系統(tǒng) ................................................. 12 時鐘電路 ....................................................... 12 看門狗電路 ..................................................... 13 溫度檢測及變送單元 ............................................. 13 熱電偶 ................................................... 14 MAX6675 的介紹 ........................................... 14 MAX6675 的工作原理與功能 ................................. 15 MAX6675 的軟件設定 ....................................... 15 MAX6675 與 89C51 的接口實現(xiàn) ............................... 16 執(zhí)行器 ......................................................... 16 晶閘管 ................................................... 17 雙向晶閘管隔離和觸發(fā)電路 ................................. 18 顯示電路 ................................................... 19 靜態(tài)顯示驅(qū)動 ............................................. 20 動態(tài)顯示驅(qū)動 ............................................. 20 按鍵電路 ....................................................... 21 報警電路 ....................................................... 22 電源電路及看門狗電路 ........................................... 22 東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 4. 軟件結(jié)構(gòu)和程序框圖 ................................................. 24 主程序模塊 ..................................................... 24 功能實現(xiàn)模塊 ................................................... 24 按鍵模塊 ................................................. 25 報警模塊和喂狗模塊 ....................................... 25 溫度采集子模塊 ........................................... 26 顯示子模塊 ............................................... 26 運算控制器模塊 ................................................. 27 致 謝 ................................................................ 28 參考文獻 .............................................................. 29 附錄 .................................................................. 30 東華理工大學畢業(yè)設計（論文）