水温控制系统

基于单片机的水温控制系统设计引言在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机，电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费浪费。

利用 AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。

单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于LED 显示器上。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

本设计任务和主要内容设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。

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控制，以保持设定的温度基本不变。

本设计主要内容如下：（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。

（2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。

（3）用十进制数码管显示水的实际温度。

（4）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。

（5）温度控制的静态误差≤0.2℃。

系统主要硬件电路设计单片机控制系统原理框图温度采样电路选用传感器AD590。

其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃。

此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。

系统的信号采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及A/D转换电路（ADC0804）三部分组成。

信号采集电路温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器MOC3041和双向可控硅BTA12组成。

MOC3041光电耦合器的耐压值为400v，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。

100Ω电阻与0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路。

部分控制电路系统主程序设计主程序流程图。

基于PLC的热水箱恒温控制系统温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。

在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。

对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。

例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。

温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。

可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。

它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。

第一章绪论1.1 引言可编程序控制器(Programmable Controller，简称PLC)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、控制技术、通讯技术等高新技术的工业装置。

现代PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制系统。

在工农业生产中，常用闭环控制方式控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量，PID控制是常见的一种控制方式。

由于其不需要求出控制系统的数学模型，算法简单、鲁棒性好、可靠性高，在使用模拟量控制器的模拟控制系统和使用计算机(包括PLC)的数字控制系统中得到了广泛的应用。

本文针对恒温水箱温控系统的要求，以PLC为温度控制系统的核心，利用PID控制算法实现水箱的恒温控制。

1.2选题的背景温度是是工业上常见的被控参数之一，特别在冶金、化工、机械制造等领域，恒温控制系统被广泛应用于热水器等一些热处理设备中。

摘要本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。

单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。

系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。

文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。

关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位目录一．概述 (3)1.1课题研究的目的及意义 (3)1.2技术指标 (3)二．总体设计方案 (3)三．详细设计方案 (4)1.1温度检测系统 (4)1.2水位检测系统 (6)四．元件说明 (6)1.1 工作原理 (6)1.2单片机的选择 (7)1.3温度传感器 (9)1.4水位传感器 (12)1.5 显示元件 (13)五．硬件模块设计 (15)1.1单片机模块设计 (15)1.2温度检测模块 (16)1.3水位检测模块 (17)1.4 控制模块 (19)1.5 驱动电路设计 (20)六．软件设计 (20)1.2 温度检测系统 (21)1.3 水位检测系统 (22)1.4 DS18B20主程序 (25)七．结论 (25)八．参考文献 (25)附录 (26)单片机与显示器件连接图 (27)系统软件源代码 (27)一．概述1.1课题研究的目的及意义目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。

即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。

鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用LED12864显示温度和时间，设计了一种太阳能热水器微控制器，不仅实现了时间、温度和水位参数的实时显示，而且具有时间设定、温度设定、水位设定与控制功能，停电后再来电时也不用重新设定。

1.2技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。

一、设计任务和指标要求题目：水温监测及控制电路任务：设计并制作一个温度监测及控制电路，控制对象为1升净水，容器为陶瓷器皿。

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控制，以保持设定的温度基本不变。

1、基本要求：(1)温度设定范围为20~40°C,最小区分度为1°C(2)环境温度降低时，温度控制的静态误差≤1°C2、发挥部分：(1)实时显示水的实际温度(2)显示当前控制状态(3)恒温控制30°C，温度波动0.2°C。

二、设计框图及整机概述1.原理框图2．设计思想通过温度传感器(DS18B20)，对被控对象进行温度与数字转换，由温度传感器输出的温度信号经过IO口，由单片机读出数值，并显示在数码管上，按键可以提高或者降低所需的温度，实际温度再经过与目标温度的比较，若所测温度大于基准温度，则输出低的门限电压，即：D1灯不亮，不执行加热环节。

反之，若所测电压小于基准电压。

则输出高的门限电压，即D1灯亮，执行加热环节。

反之，则执行冷却环节，这样就可以把温度控制在一定的范围内。

三、各单元电路的设计方案及原理说明1．单片机I/O口分配在本次设计中，我们选择STC89C51单片机作为主控制器。

其中单片机P0口作为实际水温的段选端。

P2口作为目标水温的段选端。

P1作为位选端，其中P1.0—P1.3作为实际水温位选，P1.4—P1.7作为目标水温位选。

P3口主要作为信号指示以及读取温度传感器的温度数据。

1．晶振及复位电路晶振选为11.0592MHZ，通过两个电容与XTAL1和XTAL2构成单片机的外部时钟电路。

复位操作由上电自动复位和按键手动复位两种方式。

复位电路由RC微分电路产生的脉冲来实现，电路如下图所示，按下开关即可产生复位信号，通过导线引入单片机RST引脚即可发生复位。

2．三极管位选驱动电路由于我们选择四位一体的共阳极数码管作为温度显示原件。

水温控制系统摘要：该水温控制系统采用单片机进行温度实时采集与控制。

温度信号由“一线总线”数字化温度传感器DS18B20提供，DS18B20在-10～+85°C范围内, 固有测温分辨率为0.5 ℃。

水温实时控制采用继电器控制电热丝和风扇进行升温、降温控制。

系统具备较高的测量精度和控制精度，能完成升温和降温控制。

关键字： AT89C51 DS18B20 水温控制Abstract: This water temperature control system uses the Single Chip Microcomputer to carry on temperature real-time gathering and controling. DS18B20, digitized temperature sensor, provides the temperature signal by "a main line". In -10～+85℃the scope, DS18B20’s inherent measuring accuracy is 0.5 ℃. The water temperature real-time control system uses the electricity nichrome wire carring on temperature increiseament and operates the electric fan to realize the temperature decrease control. The system has the higher measuring accuracy and the control precision, it also can complete the elevation of temperature and the temperature decrease control.Key Words:AT89C51 DS18B20 Water temperature control目录1. 系统方案选择和论证 (2)1.1 题目要求 (2)1.1.1 基本要求 (2)1.1.2 发挥部分 (2)1.1.3 说明 (2)1.2 系统基本方案 (2)1.2.1 各模块电路的方案选择及论证 (2)1.2.2 系统各模块的最终方案 (5)2. 硬件设计与实现 (6)2.1系统硬件模块关系 (6)2.2 主要单元电路的设计 (6)2.2.1 温度采集部分设计 (6)2.2.2 加热控制部分 (8)2.2.3 键盘、显示、控制器部分 (8)3. 系统软件设计 (10)3.1 读取DS18B20温度模块子程序 (10)3.2 数据处理子程序 (10)3.3 键盘扫描子程序 (12)3.4 主程序流程图 (13)4. 系统测试 (14)4.1 静态温度测试 (14)4.2动态温控测量 (14)4.3结果分析 (14)附录1：产品使用说明 (15)附录2：元件清单 (15)附录3：系统硬件原理图 (16)附录4：软件程序清单 (17)参考文献 (26)1.系统方案选择和论证1.1题目要求设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。

水温自动控制系统水温自动控制系统摘要：本文介绍了以AT89C51单片机为核心的水温自动控制系统。

介绍了AT89C51单片机水温控制的硬件电路的设计及软件的编写、调试整个过程。

介绍了本水温控制系统的组成结构，着重介绍了系统中单片机AT89C51的显示控制电路以及受控升温电路的硬件组成。

本文采用分块的模式，对整个系统的硬件设计进行分析，分别给出了系统的总体框图、温度检测电路、显示单元的电路，并对相应电路进行相关的阐述。

调试结果表明以上提到的功能都可以实现。

关键词：水温控制；单片机；显示控制；远程控制1 引言随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展, 现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法.在这些众多的先进测量控制技术中,如何对水温进行控制成为焦点课题之一,为越来越多的科研机构所重视。

温度是极为重要而又普遍的热工参数之一，在环境恶劣或温度较高等场下，为了保证生产过程正常安全的进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度和节约能源，及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制,在许多工业场合中都是重要的环节。

由于本设计是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程，因此，应以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。

另外，单片机的使用也为实现水温的智能化控制提供了可能，例如实现自动切断电源，语音提示，自动加热，远程控制等。

1.1 温度控制的现状目前市场上经销的温度控制系统大多是采用模拟电路及继电器控制，存在电路繁琐,可调节性差，受温度影响大，响应速度慢，有噪音等缺点，针对这些缺点我们对它进行了再次设计。

实现满足题目要求的水温自动控制系统需要解决以下两个方面的问题：一是高精度的水温测量电路及其数据处理的实现，另一个是控制方法及其控制电路实现的研究。

水温自动控制系统毕业设计论文摘要本文设计了一种水温自动控制系统，用于控制水温自动调节和保持。

该系统基于单片机控制技术，具有灵活、精度高、稳定性好等优点，并且适用于各种大中小型水族箱的水温控制。

首先，本文分析了水温控制系统的原理和工作原理，讨论了其执行机理和功能。

其次，通过阐述硬件设计，包括测温原理、传感器选择、控制器密度和其他电路部分等。

在软件设计方面，本文采用C语言编程，实现了自动监测水温变化、自动开关附加加热器和调整温度等功能，并且采取多重保护措施，保证了该系统的安全性和稳定性。

最后，本文通过实验验证了该系统的可行性和实用性，在保证了水族箱内水体温度稳定的基础上，实现了节能和自动化控制的优势，为水族箱饲养提供了一定的实用性支持。

关键词：水温自动控制；水温计；单片机；附加加热器；C语言编程；节能。

AbstractThis paper designs a water temperature automatic control systemfor automatic regulation and maintenance of water temperature. Based on the single-chip control technology, the system has the advantages of flexibility, high accuracy and good stability, and is suitable for controlling the water temperature of various large,medium and small aquariums.Firstly, the principle and working principle of the water temperature control system are analyzed, and its executing mechanism and function are discussed. Secondly, by elaborating on hardware design, including temperature measurement principle, sensor selection, controller density and other circuit parts, and in software design, the paper adopts C language programming to achieve automatic monitoring of water temperature changes, automatic switching of additional heaters and adjusting temperatures, and takes multiple protection measures to ensure the safety and stability of the system.Finally, the feasibility and practicality of the system are verified through experiments, which has the advantages of energy saving and automatic control, and provides practical support for the breeding of aquariums by ensuring the stability of water temperature.Keywords：water temperature automatic control；thermometer；single-chip；additional heater；C language programming；energy saving.。