基于单片机的水温控制系统设计

基于单片机的水温控制系统设计(论文11000字)
本系统以AT89C51，AT89C2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，按扭操作，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机（电脑）连接，实现电脑控制。系统设计有体积小、交互性强等优点。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。

课题任务与要求：
1.基本要求
  一升水由1kw的电炉加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。
2.主要性能指标
a.    温度设定范围：30-90℃，最小区分度为1℃。
b.    控制精度：温度控制的静态误差≤1℃。
c.    用十进制数码显示实际水温。
d.    能打印实测水温值。
3.扩展功能
a.    具有通信能力，可接受其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。
b.    采用适当的控制方法实现当设定温度与环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。
c.    温度控制的静态误差≤1℃。
d.    能自动显示水温随时间变化的曲线。

目  录
摘  要…………………………………………………………………………………4
第1节  课题任务要求 ……………………………………………………………..5
第2节  总体方案设计  ………………………………………….………………....5
2.1  总体方案确定……………………………………………….…………………..6
  2.1.1  控制方法选择………………………………...…………………………….6
  2.1.2  系统组成……………………………………………………………………7
  2.1.3  单片机系统选择……………………………………………………………7
  2.1.4  温度控制……………………………..…………………………………….7
  2.1.5  方案选择…………………………..………………………………………7
第3节  系统硬件设计……………………….……………………………………..8
3.1  系统框图……………………………………………………………………..8
3.2  程序流程图…………………………………..……………….……………..12
第4节  参数计算……………………………..………………….………………...16
4.1  系统模块设计…………………………………………….……………………16
 4.1.1  温度采集及转换………………….……………………..………………….16
4.1.2  传感器输出信号放大…………………..……………………………………17
 4.1.3模数转换………………………………..…………………………………….18
4.1.4  外围电路设计……………………………….……………………………….19
4.1.5  数值处理及显示部分………………………………………………………..19
4.1.6  PID算法介绍………………………………………………...………………19
4.1.7  A/D转换模块………………………………………………..………………20
4.1.8  控制模块……………………………………………………..………………21
4.2  系统硬件调试………………………………………………………………….21
第5节  CPU软件抗干扰  ………………………………………….……………..24
5.1  看门狗设计………………………………………………………….…………24
第6节  测试方法和测试结果……………………………………………27
6.1 系统测试仪器及设备…………………………………………....……………27
6.2  测试方法…………………………………………………………..…………27
6.3 测试结果………………………………………………………………………27
结束语    ………………………………….………………....……..29
 参考文献.…………………………………….……….…………………..…30