【正文】 水溫；4）能打印實測水溫值。一、總體設(shè)計該系統(tǒng)為一實驗系統(tǒng)，要求系統(tǒng)有控制能力，實現(xiàn)對主要可變參數(shù)的實時監(jiān)控。通過軟件實現(xiàn)對水溫的控制，使用繼電器作執(zhí)行部件。本文主要介紹單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，其中涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件的選取、程序的調(diào)試和系統(tǒng)參數(shù)的整定?，F(xiàn)在，我國在溫度等控制儀表業(yè)與國外還有著一定的差距。目前，我國在這方面總體技術(shù)水平處于20世紀(jì)80年代中后期水平。 目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。原理方框圖及說明 6 8二、硬件設(shè)計 9 9 9 10 10 10三、軟件設(shè)計 12 主程序設(shè)計 12 溫度設(shè)定、傳送和顯示子程序 23 PWM電壓輸出子程序 26 PID計算子程序 29四、設(shè)計總結(jié) 37參考文獻(xiàn) 38致 謝 39附 錄 40緒 論 自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化自適應(yīng)參數(shù)自整定等方面取得成果。長沙師范學(xué)校2012屆畢業(yè)論文 智能化水溫控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 2緒 論 5一、總體設(shè)計 6電路實現(xiàn)的功能及特點 6在這方面以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，并且都生產(chǎn)出了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國外的日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后復(fù)雜時變溫度系統(tǒng)控制，而且適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展及其在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對電子產(chǎn)品的小型化和智能化要求越來越高，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、價格低、可靠性高、適用范圍大以及本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域、各個行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。在系統(tǒng)構(gòu)建時選取了AT89c51芯片作為該控制系統(tǒng)的核心，溫度信號由新型的可編程溫度傳感器（DS18B20）提供。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變,具有較好的快速性與較小的超調(diào)。使用軟件編程既減少了系統(tǒng)設(shè)計的工作量，又提高了系統(tǒng)開發(fā)的速度，使用軟件還可以提高所設(shè)計系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了因個人設(shè)計經(jīng)驗不足而產(chǎn)生過多的系統(tǒng)缺陷。電路實現(xiàn)的功能及特點一個水溫控制系統(tǒng)，對象為一升凈水，加熱器為1KW的電爐。該系統(tǒng)的特點是采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由40℃提高到 60℃）時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。具有通信能力，可接收其他數(shù)據(jù)設(shè)備發(fā)來的命令，或?qū)⒔Y(jié)果傳送到其他數(shù)據(jù)設(shè)備，再打印輸出。原理方框圖及說明采用AT89C51單片機(jī)為核心，配合溫度傳感器，信號處理電路，顯示電路，輸出控制電路，打印接口電路等組成，軟件選用匯編語言編程。與上位機(jī)進(jìn)行通信，打印實測水溫。系統(tǒng)受環(huán)境影響大，不能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，不能用數(shù)碼顯示，不能用鍵盤設(shè)定。這種方法還是模擬控制方式，因此也不能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度做得較高，而且仍不能用數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定（3）方案三 此方案采用89C51單片機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn)。可實現(xiàn)數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定等多種功能，系統(tǒng)電路框圖如圖21所示：數(shù)據(jù)采集鍵盤設(shè)定電源電路89C51 單片機(jī)串行接口控制電路數(shù)碼顯示圖21系統(tǒng)電路框圖方案一和方案二是傳統(tǒng)的模擬控制方式，而模擬控制系統(tǒng)難以實現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，控制方案的修改也較麻煩。故選擇方案三。12V直流電壓下工作。12V的直流電壓源。方案一：直接用干電池供電。因此，此方案不可取。直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。因此緊接著變壓器是整流電路，它的作用是將變壓期副邊的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動電壓。為了減小電壓的脈動，需通過濾波電路進(jìn)行濾波，使輸出電壓平滑。然而濾波電路為無源電路，接入負(fù)載后勢必影響其濾波效果。綜上所述，選擇方案二，通過自制的穩(wěn)壓電源給系統(tǒng)供電。方案2：本方案的CPU模塊采用2051芯片，其內(nèi)部有2KB單元的程序存儲器，不需外部擴(kuò)展程序存儲器。方案3：采用AT89C51單片機(jī)，其內(nèi)部有8KB單元的程序存儲器，不需外部擴(kuò)展程序存儲器，而且它的I/O口也足夠本次設(shè)計的要求。方案1：采用熱敏電阻，可滿足35℃95℃的測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性和可靠性都比較差，對于檢測精度小于1℃的溫度信號是不適用的。DS18B20數(shù)字可編程溫度傳感器可測溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時精度為177?？删幊痰姆直媛蕿?～12位，℃、℃、℃℃，可實現(xiàn)高精度測溫。測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。 方案3：采用溫度傳感器AD590。其測量范圍在50℃ +150℃，滿刻度范圍誤差為177?！?，其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計要求。 經(jīng)上述比較，方案3明顯優(yōu)于方案1和2選用方案3。電磁式繼電器利用在線圈加上一定的電壓, 線圈中會流過一定的電流, 產(chǎn)生電磁效應(yīng), 銜鐵就會在電磁力作用下對觸點簧片吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、,過壓過流大, 以及電路的簡潔,簡單. 作為工控產(chǎn)品好.方案2：溫控電路要由光電耦合器MOC3041和雙向可控硅BTA12組成. 由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性。但由于采用繼電器控制繼電器的壽命比不上可控硅, 而且電路過于簡單,不能控制電爐的輸入功率. 因此采用方案2.方案1：使用液晶顯示屏顯示水溫。但是由于只需顯示溫度這樣的數(shù)字，信息量比較少，且由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器的資源占用比較多，而且其成本也比較高。用8279和鍵盤組成的人機(jī)控制平臺，能夠方便的進(jìn)行控制單片機(jī)的輸出。對比兩種方案可知，方案2雖然也能很好的實現(xiàn)電路的要求，但考慮到電路設(shè)計的成本和電路整體的性能，我們采用方案3。(2)接收/發(fā)射數(shù)據(jù)此部分程序主要完成數(shù)據(jù)的控制及顯示，其主要通過89C51單片機(jī)的全雙工串行口完成和鍵盤部分的雙向通信。(4)PID和PWM子程序，此部分程序主要完成控制電爐加溫的作用。 主程序設(shè)計 主程序流程圖如圖41所示。置初值 CLR MOV R0,40H SETB SETB SETB IT0 SETB EA SETB EX0 MOV TMOD,20H 。啟動A/D轉(zhuǎn)換 CLR 00HWAIT: LCALL XUANCHAXUN:JNB ,LOOP1 。判斷是否再啟動 LJMP LOOPGG: LJMP WAIT。是否顯示第一位的標(biāo)志位 MOV 63H,11H 。再次中斷時，退出 LJMP LOOP1。是否顯示第一位的標(biāo)示位 MOV 63H,0FH 。再次中斷時，退出 LJMP LOOP2 TUI: MOV A,2BH CLR C CJNE A,2EH,AA 。 MOV A,29H CJNE A,2CH,AA LJMP XXX 。上限低于下限，跳轉(zhuǎn) XXX: SETB EX0 MOV A,R0 LCALL XUAN LJMP WAITERROR: MOV 63H,0EH 。是否重新調(diào)整 JNB ,XX2 LJMP EEEEXX1: LJMP LOOP1XX2: LJMP LOOP2。======超上限溫度======SHANG_BAO: SETB SETB CLR LJMP X2E2: CLR CLR CLR X1: MOV A,2BH CJNE A,62H,E3 MOV A,2AH CJNE A,61H,E3 MOV A,29H CJNE A,60H,E3 LJMP E4E3: JNC XIA_BAO LJMP E4。========串口通信========= MOV R3,30H 。當(dāng)TI為1時清0 SJMP MLP3MLP2: MOV SBUF,A MOV A,61H ADD A,R3 DA A MLP5: JBC TI,MLP4SJMP MLP5 MLP4: MOV SBUF,A MOV A,46 。==========延時加顯示=========DELAY: MO