基于单片机的水温控制系统

基于单片机的水温控制系统内容摘要：

1、子工程师之家 1 目 录 第 1 节 引 言 3 温控制系统概述3 设计任务和主要内容3 第 2 节 系统主要硬件电路设计 4 单片机控制系统原理4 温度采样电路4 4 5 5 5 温度控制电路5 主机控制部分6 键盘及数字显示部分6 第 3 节 系统软件设计 8 程序流图8 程序8 盘和数字显示流程图14 盘显示程序14 第 4 节 结束语 23 参考文献 24 基于单片机的水温控制系统 子工程师之家 2 数理与信息工程学院 电信041班 王炜 指导教师：余水宝 第 1节 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 2、控，因而会造成很大的能源浪费浪费。 但是利用 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 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。 温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，虽然本设计是节省电能角度出发，而电能又是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的截流角度出 3、发，节省电能，保护环境。 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 4090，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 第2节 系统主要硬件电路设计 子工程师之家 单片机控制系统原理 键盘显示电路微机控制系 4、统89采样电路功率放大电路开关控制电路电炉温度传感器图形显示数值显示图 2单片机控制系统原理框图 度采样电路 系统的信号采集电路主要由温度传感器（、基准电压（7812）及 A/D 转换电路（部分组成。 如图：22501996741 8553 512号采集电路 度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，有以下几种： 方案一：选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好，但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻，选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：选用美国 司生产的二端集成电流传感器 测量范围在50，满刻度范围误差为 当电源电压在 5、510V 之间，稳定度为 1时，误差只有此器件具有体积小、质量轻、线形 子工程师之家 度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 度传感器 量范围在50 ，满刻度范围误差为当电源电压在 510V 之间，稳定度为 1时，误差只有。 电流型传感器温度每变化 1其电流变化 1 35和 95时输出电流分别为 路原理及参数计算 温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器 温度的变化量转换成电流量，再将电流量转换成电压量通过 A/D 转换器 其转换成数值量交由单片机处理。 能描述 8一路 A/D 转换器，其输入电压范围在 05v，转 6、换速度小于 100换精度 满足系统的要求。 如图 2+157812电炉 81 30 5 305 ,所以当输出电压为零伏时 输出电流为 此为了使电位为零就必须使电流等于电流 三端稳压 7812 的输出电压为 12v 所以取电阻0k , 0k 的电位器。 又由于 输入电压范围为 05v ，为了提高精度所以令水温为 95时 （即 v）。 当水温为 95时 输出电流为 此取 1k , k 的电位器。 度控制电路 此部分电路主要由光电耦合器 双向可控硅 成。 00v，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。 100电阻与 容组成双向可控硅保护电路。 控制部分电路图 如图 2分 7、控制电路。 4 子工程师之家 5 7如图 2分控制电路 机控制部分 此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单片机 89片机 89部有 8元的程序存储器及 256 字节的数据存储器。 因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。 如图 2机控制部分 如图 2机控制部分 盘及数字显示部分 在设计键盘/ 显示电路时，我们使用单片机 2051 做为电路控制的核心，单片机2051 具有一个全双工的串行口采用串口，利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。 键盘/ 显示接口电路如图 2图 3单片机 2051 的 接数码管的 8 只引脚，这样易于对数码管的译码，使数码管能显示设 8、计者所需的各数值、小数点、符号等等。 单片机 2051 的 3码器 74码器的输出端直接接八个数码管的控制端和键盘， 键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的 I/O，减少硬件的花费。 子工程师之家 6 3 3. 26(/ 3. 37(48(2 4 6 81 3 5 323 5 3 5 7 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1盘/显示部分电路 键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计，考虑到单片机 2051 的端口资源有限，所以我们在设计中将传统的 4*4 的键盘接成 8*2 的形式（如图 2键盘的扫描除了和显示共用的 8 个端外， 另外的两个端直接和 2051的 连。 1 3 5 盘接线 如图。