基于单片机的水温控制系统设计-毕业设计

基于单片机的水温控制系统设计摘要：水温控制系统在工业、农业、生活等各个领域广泛应用。

随着技术的发展，单片机控制技术正在越来越多的应用到水温控制领域中。

本文通过对水温控制系统原理的分析，进行了设计和制作，并通过实验结果验证了本设计的可行性和稳定性。

关键词：单片机控制技术；水温控制系统；可行性；稳定性1. 引言水温控制系统在现代社会中应用广泛，水温控制技术的发展和进步为现代社会的科技进步做出了巨大的贡献。

单片机技术作为一种广泛应用的控制技术，可以实现多种不同的控制操作，因此被广泛应用到水温控制系统中。

本文将针对单片机水温控制系统进行分析设计，并进行实验验证。

2. 水温控制系统原理分析水温控制系统的基本结构由传感器、控制器以及执行机构等组成。

其中，传感器负责温度数据的采集，控制器负责处理和分析数据，并控制执行机构实现温度控制。

单片机水温控制系统的实现原理基于以下几个步骤：1）传感器采集温度数据并将数据转换为数字信号。

2）单片机控制器通过间接方式获取传感器采集的温度数字信号，并将其传输到外围设备中。

3）控制器将传输的信息根据其程序所设定的算法进行计算，得到温度数据，从而调整执行机构的作用。

4）执行机构实现接收计算出的数据并通过温度调节装置将温控装置的工作状态调节到所设定的工作状态，最终实现水温控制。

3. 单片机水温控制系统设计根据以上原理设计单片机水温控制系统，具体实现过程如下：1）传感器：选用DS18B20数字温度传感器，将其与单片机进行连接；2）控制器：选用AT89S52单片机，作为水温控制器，通过程序将传感器所采集到的数字信号转化为温度信息，并与设定温度进行比较和判断，控制继电器开关；3）执行机构：选用继电器作为执行机构，通过继电器的开关控制加热器的加热状态，调节水温。

4. 实验验证将设计好的单片机水温控制系统进行实验，实验过程中将设定温度为30℃，获得的实验结果显示在图1中。

图1 实验结果实验结果表明，本设计的单片机水温控制系统能够在设定温度为30℃时以及系统正常工作的情况下，实现对水温的有效控制。

四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。

前言温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。

特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。

本次设计为一个基于单片机的饮水机的温度控制系统，该系统可以实时检测饮水机水箱的水温，并且可以通过数码管显示饮水机水箱水温度数，可以通过键盘或开关选择制冷或加热，可以人为设置水的温度的上下限，如加热，当温度在设定的范围内时正常工作，当低于水温下限时控制加热器加热；如制冷，当温度高于水温上限时控制压缩机制冷，温度检测范围0~95℃，精度±1℃，当温度超过设定值时具有示警功能。

第1章电路设计1.1 单片机最小系统设计单片机最小系统如图1.0所示，由主控器AT89C51、时钟电路和复位电路三部分组成。

单片机AT89C51作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。

图1.0 单片机最小系统1.1.1 单片机选择AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

其管脚图如图1.1所示。

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。

关于单片机水温控制系统设计的论文关于单片机水温控制系统设计的论文1温度控制系统概述工业生产中对于温度控制的需求是十分严格的，大量的锅炉、加热炉以及家用电器，如热水器、电水壶等对于温度控制都有需求。

如果温度控制不精准，小则出现浪费资源的现象发生，大则可以引发重大事故。

因此，精准的温度控制是十分必要的，那么温度控制系统应运而生。

自动温度控制系统需要准确的控制温度，及时的做出后续操作。

基于单片机的自动温度控制系统以其外型小巧、功能强大的优势近些年被广泛应用于动温度控制系统当中。

2基于AT89C51单片机的水温控制系统设计2.1系统设计基于AT89C51单片机的水温控制系统采用了当前应用广泛的AT89C51单片机，以AT89C51单片机做为核心部件，以汇编语言对其进行编程控制其它辅助系统，用PID算法来控制PWD波的产生，进而实现系统温度的控制。

2.2硬件设计基于单片机水温控制系统硬件主要由单片机基本系统、温度传感器、电炉、继电器、显示电路、报警电路、键盘等组成。

（1）单片机基本系统。

单片机基本系统采用了AT89C51芯片，它由基本供电电路、时钟电路和复位电路组成。

键盘、显示电路、报警电路将信号输入到单片机基本系统当中，单片机基本系统根据温度传感器采集到的数据，进行数据分析与处理，得到相应的`控制信号，由控制信号驱动继电器工作，从而达到控制电炉工作的结果，最终达到控制温度的目标。

（2）温度传感器。

温度传感器的作用是对水温进行温度的检测，并实时将数据传送至单片机基本系统，以供其进行数据分析。

（3）继电器。

继电器的作用是控制电炉工作，它通过接收单片机基本系统的控制信号，实现对于电炉的控制。

（4）电炉。

电炉是用来实现对水加热的功能，由继电器根据控制信号对其进行控制。

（5）键盘。

本设计采用61板自带按键，不需要另外连接硬件即可使用。

（6）显示电路。

由六个八段数据管以及数码管的驱动电路组成，前三段用于显示控制温度，后三段用于显示实际测量温度。

基于单片机的水温控制器设计引言水温控制在很多领域中都具有重要的应用价值，例如温室、鱼缸、热水器等。

基于单片机的水温控制器能够自动调控水温，提高水温的稳定性和准确性。

本文将介绍如何设计一个基于单片机的水温控制器，以实现对水温的精确控制。

一、硬件设计1.单片机选择选择一个合适的单片机对于设计一个稳定可靠的水温控制器至关重要。

常用的单片机有STC89C52、AT89C52等。

在选择时应考虑单片机的性能、功耗、接口等因素。

2.温度传感器温度传感器用于检测水温，常用的有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。

NTC热敏电阻价格便宜，但精度较低，DS18B20精度高，但价格相对较贵。

3.加热装置加热装置用于根据温度控制器的输出信号进行加热或制冷。

可以选择加热丝、加热管或半导体制冷片等。

4.驱动电路驱动电路用于将单片机的输出信号转换为合适的电流或电压，驱动加热装置。

可以选择晶体管或继电器等。

5.显示模块可以选择液晶显示屏或LED数码管等显示水温的数值。

二、软件设计1.初始化设置首先，对单片机进行初始化设置，包括引脚配置、定时器设置等。

然后，设置温度传感器和加热装置的引脚。

最后，设置温度范围，以便根据实际需求进行调整。

2.温度检测使用温度传感器检测水温，并将读取到的温度值转换为数字形式，以便进行比较和控制。

可以使用ADC（模拟-数字转换）模块转换模拟信号为数字信号。

3.控制算法本设计中可以采用PID控制算法进行水温控制。

PID（Proportional-Integral-Derivative）控制算法根据设定值和反馈值之间的差异来计算控制信号。

可以根据需求进行参数调整，以获得更好的控制效果。

4.显示和报警使用显示模块显示当前水温的数值，并在温度超出设定值时触发报警功能。

报警可以采用声音、灯光等形式。

5.控制输出根据PID算法计算出的控制信号，控制驱动电路，驱动加热装置或制冷装置，以实现水温的调节。

总结基于单片机的水温控制器能够实现对水温的精确控制。

2 研 究 内 容 RESEARCH CONTENTS
该系统主要包括传感器温度采集、A/D模数转换、按钮操 作、单片机控制、数码管数字显示等。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，实现 温度的设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机 连接，实现计算机控制。为了实现高精度的水温控制，这种 单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术， 通过控制双向晶闸管改变电炉和电源的通断来改变水温的加 热时间。该系统由两个模块组成:键盘显示和温度控制。通过 模块之间的通信，完成温度设定、实时温度显示、水温波动 等功能。
基于单片机的水温控制系统设计
答 辩 人： 学 号：C来自NTENTS1 研究意义 2 研究内容 3 调试分析 4 课题总结
1 研 究 意 义 RESEARCH SIGNIFICANCE
现代的发展，就控制器本身而言，控制电路可以采用应 急经典控制理论和常规模拟控制系统，实现水温的自动统一。 然而，随着计算机和超大规模集成电路的迅速发展，以现代 控制理论和计算机为基础，由数字控制、显示、A/D和D/A转 换、后配额执行机构和控制阀组成的计算机控制系统在过程 控制中得到了越来越广泛的应用。此外，单片机的使用也使 水温的智能控制成为可能，并提供完善的人机交互界面和多 机通信接口，这些在常规的数字逻辑道路上往往难以或不可 能实现。
硬件电路的调试要依次调试单片机的基本系统、前向通 道和后向通道。调试时，可利用仿真器读写各接口地址，静 态测试电路各部分连接是否正确；对于动态过程，可以编写 一个简短的调试程序来配合硬件电路的调试。
3 调 试 分 析 DEBUG ANALYSIS
软件的调试需要在仿真器提供的单步、断点、跟踪等功 能的支持下对各子程序分别进行调试．将调试完的工程序连 接起来再调试．逐步扩大调试范围。 调试的过程一般是： A）测试程序输入条件或设定程序输入条件; B）以单步、断点或跟踪方式运行程序； C）检查程序运行结果； D）运行结果不正确时查找原因。修改程序，重复上述过程。

基于单片机的水温控制系统第1节引言水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。

单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。

然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。

本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。

然后在模型参考自适应算法 MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统 PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。

此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。

1.1水温控制系统概述温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。

特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。

在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，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合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。

那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。

在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。

而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。

4.
图4-2温度测量部分软件流程图
第2章
2.1
温度传感器有多种类型，常见的有：数字接口的温度传感器，可以与控制器直接相连；热电偶温度传感器，一般线形度较差，需要开发人员进行线性化调节；热电阻温度传感器，线形度略好于热电偶，测温范围较广，应用场合较多。常见的数字接口的温度传感器如18B20，18B20是一线总线接口的温度传感器。一线总线具有独特而且经济的特点。测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内,精度为±℃。其硬件操作比较简单，用户只需对其进行软件编程就可以实现控制。因此，18B20适合硬件资源较少，测量温度要求不高的情况。本设计拟采用铂热电阻作为温度采集装置，铂热电阻是一种精确、灵敏、性能稳定的温度传感器。在外界温度作用下，铂电阻丝的电阻值将随之变而变化，可用于测量-200～800℃范围内的温度。其优点是：电气性能稳定，温度和电阻关系近于线性，精度高。铂电阻元件可与显示仪、记录仪、调节器、扫描仪、数据记录仪以及电脑配套进行精确的温度测量和控制。因此，在温度控制精度要求比较高的情况，一般采用铂热电阻作为温度采集装置。
PIDinit();
while(1){
iKeyValue = SP_GetCh();//取键值
key_value_process(iKeyValue);//键值处理
if(guifgSpeechPlay)
temperature_speech_play( ); //语音播放
if(status == system_temperature_control)
3.
本系统采用铂电阻作为温度传感器，铂热电阻是一种精确、灵敏、性能稳定的温度传感器。铂热电阻元件是用陶瓷为保护管做成的内绕结构，感温元件可制成各种微型温度传感器探头。铂热电阻元件配上金属保护管和安装固定装置（如各种螺纹接头、法兰盘等），就构成装配式铂热电阻。

前言温度是表征物体冷热程度的物理量。

在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。

因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。

单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。

将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。

现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。

但随之而来的是巨额的成本。

在很多的小型系统中，处理机的成本占了系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。

随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。

现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。

1绪论1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。

工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。

这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。

单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID，程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益[9]。

系统的硬件设计
系统的结构框图：
AD590 温度采集
ADC0809 A/D转换
控制电路
AT89C51
光电耦合 器可控硅SC源自 电热丝显示电路温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的硬件设计
系统工作原理：
在温控部分，选用AT89C51单片机为中央处 理器，通过AD590温度传感器进行温度采集， 将采集到的温度信号通过A/D转换再传输给单 片机，再由单片机控制显示器和执行单元。
执行单元是由单片机发出一个触发信号，
通过光电耦合器和双向可控硅来控制电热 丝的加热与停止。
温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
A/D转换器 （ADC0809）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统控制方案的选择： 这个方案是采用AT89C51单片机系统来实现的，
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现 各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管 来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案 选用的AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，使系统 整体结构更为简单
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用

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.。

基于单片机的温度控制系统毕业设计开题报告河北农业大学毕业论文﹙设计﹚开题报告题目基于单片机的温度控制系统设计学生姓名王传秀学号 2008234020323所在院(系) 信息科学与技术学院专业班级电子信息科学与技术指导教师贾雨琛2012 年 04 月 9 日题目基于单片机的温度控制系统设计一、选题的目的及研究意义这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。

通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。

培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。

提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。

当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。

温度信号由18B20温度传感器进行采集，然后经过转换成数字信号后传入单片机，由单片机对数字信号进行相应的处理，从而得到温度控制的目的，然后输出在数码管上进行显示。

首先要解决的是对18B20数字温度传感器本身的属性，它的用法，各个性能参数，内部功能有一个很好的掌握，还要对51单片机［2］的用法，外围电路（温度检测电路，温度控制电路，单片机串口通信的电路，复位电路，数码管显示电路［3］）的设计接法进行进一步的掌握，最后就是软件编写部分了，软件部分需要解决的问题有18B20初始化模块，18B20对温度的获取并转换模块，温度数据的处理模块，温度数据显示模块，超高（低）温控制模块，串口初始化模块。

如今自动控制技术发展迅猛，各种智能控制设备不胜枚举.在早期水位和温度控制集中应用于大型工厂中，而在现代社会，不仅是工业设计、工程建设这些大项目中，而且人们的日常生活也需要实现水位与温度的有效合理控制。例如在大量集中需要锅炉用水的地方,掌握锅炉内的水位和温度，是确保系统的正常运行的必要条件。因此，水温水位控制在人们生活中有着极其重要的意义。如今技术发展成熟，各种电器种类繁杂，虽各有千秋，但其主要的智能化技术还是体现在水位和温度的控制上。
本次设计的控制系统是以单片机作为其主控芯片，因此是一种数字化的控制方式，通过传感器配合以模数转换器将水位水温信号转换为数字信号并通过单片机处理从而完成对水位水温的自动控制,利用数字式的温度传感器大幅度的提高了温度测量的精度，并且由于以单片机为控制芯片，可以通过编程方便地扩展其功能，能够满足不同的需求，因而具有巨大的现实意义。
1、单片机的选择
方案一：采用AT89C51单片机，它具4k的Flash闪存，128字节内部RAM,32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路.具有低功耗模式，在空闲模式下CPU停止工作，但允许其他系统的正常工作。
方案二：采用AT89C2051单片机，它具有15个I/O口，2KB可重复编程的Flash并具有128byte的RAM，，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，2.7V—6V的供电范围，全静态工作频率范围为0Hz-24MHz,并配备有2级程序存储器，精度较高的电压比较器。由于其I/O资源较少，不能满足系统的需求。
早期通过模拟电路实现的水位和温度参数控制上存在很多弊端，如电路复杂，成本较高，可靠性低，易受环境影响、扩展功能差等缺点。相比之下,如今数字控制对这一现状有了明显的改善，特别是传感器的发展与应用，使得这一技术的准确度也明显提高。

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数值处理及显示局部 (19)4.1.6PID算法介绍 (19)4.1.7A/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)完毕语 (29)基于单片机的水温控制系统设计摘要：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，数码管数字显示等局部。

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。

具有电路构造简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。

第1节课题任务与要求：1.根本要求一升水由1kw的电炉加热，要求水温可以在一定围由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度根本不变。

分类号：TP212单位代码：科技大学本科专业职业生涯设计基于单片机的温度控制系统设计2012 年 4 月10日摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

本文从硬件和软件两方面来讲述对烘干箱温度的自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器，而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。

软件方面采用汇编语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。

为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。

关键词：单片机系统；传感器；数据采集；模数转换器；温度AbstractIn recent years along with computer penetration in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, led the traditional control test at the same time ever updated..In this paper, from two aspects of hardware and software about automatic temperature control process, the control process is mainly used AT89C51, ADC0809, LED display, LM324 comparator, but mainly through the DS18B20 digital temperature sensor to collect the environmental temperature, the single-chip microcomputer as the core control component, and through four digital tube display real-time temperature of a digital thermometer. Software using assembly language to program design, so that the instruction execution speed, save the memory space. In order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relation of designing program more concise, making hardware tocoordinatetheoperation under the software control.Keywords: SCM system; sensor; data acquisition; a / D converter temperature;目录1 绪论 (3)1.1课题的背景及其意义 (3)1.2课题研究的容及要求 (4)1．2.1 课题的主要研究的容 (4)2 AT89C51系列单片机介绍及硬件设计 (6)2.1 AT89C51系列单片机介绍 (6)2.1.1 AT89C51系列基本组成及特性 (6)2.1.2 AT89C51系列引脚功能 (7)2.1.3 AT89C51系列单片机的功能单元 (9)2．2 硬件设计 (12)2.2.1 温度采样部分 (12)2.2．2 控制温度 (14)2.2.3 模数转换部分 (15)2.2.4 模数转换技术 (15)2.2.5 积分型模数转换器 (15)2.2.6 显示部分 (16)3 软件设计 (18)3.1主程序流程图 (18)3.2 读温度子程序 (19)3.3 计算温度子程序 (19)3.4按键流程图 (20)3.5 显示流程图 (22)结论 (24)参考文献 (25)辞 (26)1 绪论1.1课题的背景及其意义现代工业设计，工程建设及日常生活中温度控制都起着重要的作用，早期的温度控制主要用于工厂时间生产中，能起到实时采集温度数据，提高生产效率，产品质量之用。

主题：基于单片机的水温控制系统设计任务书任务目的：设计并实现一个基于单片机的水温控制系统，该系统能够监测水温并根据设定的温度范围进行自动控制，保持水温稳定在设定范围内。

任务内容：1. 系统硬件设计1.1 选择合适的单片机芯片，考虑其性能和外设接口；1.2 设计温度传感器电路，用于实时监测水温；1.3 设计控制继电器电路，用于控制加热器或冷却器。

2. 系统软件设计2.1 编写单片机的控制程序，包括温度采集、设定温度范围、控制加热器或冷却器等功能；2.2 考虑系统的稳定性和实时性，设计合理的控制算法；2.3 确保系统的安全性，防止温度过高或过低造成损坏。

3. 系统测试与调试3.1 制作系统原型，进行硬件连接及焊接；3.2 调试温度传感器、继电器等模块，确保它们能够正常工作；3.3 测试系统在不同温度下的控制效果，进行调试和优化。

4. 系统性能评估4.1 对系统的控制精度进行测试和评估，确定其控制水温的稳定性；4.2 对系统的实时性和可靠性进行测试，确保系统能够及时响应温度变化；4.3 对系统的功耗和安全性进行评估。

提交要求：1. 提交系统的硬件设计图纸和软件源代码；2. 提交系统原理图和PCB设计文件；3. 提交系统测试和调试记录，包括测试数据和优化过程；4. 提交系统性能评估报告，对系统的各项性能进行详细评估。

任务时间：本任务书下发后，设计团队需在两个月内完成系统设计、测试及评估，并在规定时间内提交相关文件。

任务负责人：XXX（负责人尊称及通联方式）任务审批人：XXX（审批人尊称及通联方式）以上任务书经XXXXXX审核通过，现予以下发。

希望设计团队能够认真执行任务，按时保质地完成任务，期待设计团队为我们带来一个高质量的水温控制系统。

经过反复检查和确认，我们设想出了一个基于单片机的水温控制系统实施计划。

在系统硬件设计方面，我们选择了一款性能稳定、外设接口丰富的单片机芯片。

通过该芯片，我们将设计温度传感器电路，用于实时监测水温。