课程设计（论文）基于单片机的水温控制系统.doc

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1、基于单片机控制的水温控制系统摘要：本文介绍了以AT89C51单片机为核心的水温自动控制系统。介绍了系统中水温信号调理电路、温度控制电路、单片机控制电路（AT89c51）、键盘和显示、A/D转换电路和水温降温电路硬件组成以及相应软件的编写流程。本文采用从整体框图到分立模块的介绍模式。调试结果表明以上提到的功能都可以实现。关键词：AT89C51单片机; 水温自动控制系统; 温度采样; 温度控制; 单片机控制电路; 键盘和数字显示; A/D转换电路目录1引言- 2 -1.1 单片机的产生与发展和应用与展望- 2 -1.1.1 单片机的产生与发展- 3 -1.1.2 单片机的应用与展望- 4 -1.2

2、.1 传统水温控制系统及其特点- 5 -1.2.2 基于单片机控制的水温控制系统及其特点- 5 -2 水温控制系统的相关技术介绍和分析- 6 -2.1 水温控制系统的方案论证- 6 -2.1.1 传感器的选取- 6 -2.1.2 CPU模块的选择- 6 -2.1.3 按键、显示电路- 7 -2.2 总体设计框图- 7 -2.3 硬件电路设计- 8 -2.3.1 水温信号调理电路- 8 -2.3.2 水温加热控制电路- 8 -2.3.3单片机控制电路- 9 -2.3.4 按键及显示电路- 13 -2.3.5 A/D转换介绍- 14 -2.3.6 水温降温电路- 16 -2.4 实际测试- 17

3、-2.4.1 系统测试仪器：- 17 -2.4.2 测试结果- 17 -2.5 设计总结- 19 -参考文献- 20 - 1引言人类社会的发展已经进入了以“信息化”为标志的21世纪，随着时代的前进和发展，各种各样的自动化、智能化设备纷纷应用在工业、农业、国防、交通、通信、医疗、生活等各个领域，控制智能化、仪器小型化、功耗微小化得到广泛关注。这些已彻底地改变了人类社会的生活方式和生活质量。这一切的一切，均归功于电子技术的迅猛发展及其广泛应用，随着科技的进步，市场上的电子产品都在向智能方面发展，而现在水温的控制在各个方面都得以应用了。利用单片机制作一款水温控制系统在现实生活中有着重要的用途，温控则

4、在生活中的应用极其广泛，如工厂的生产系统，家用热水器，机器设备的温度测量等等。温度是工业生产中常见的和最基本的工艺参数之一，任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关，因此在生产过程中常需对温度进行检测和控制。因此研究温度的控制及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.1 单片机的产生与发展和应用与展望科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。单片微型计算机（Singl

5、e Chip Microcomputer）简称单片机。它把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、可编程存储器EPROM、定时器/计数器、中断控制器等部件集成在一块半导体芯片上，构成了一个完整的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，因它的结构和指令功能都是按工业控制设计的，特别适合于工业控制及与控制有关的数据处理场合，因而目前应确切称其为微控制器（Microcontroller）。单片机称谓只是保留了其习惯称呼。1.1.1 单片机的产生与发展单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步。自1971年美国I

6、ntel公司首先推出4位微处理器以来，它的发展到目前为止大致可分为5个阶段1：第1阶段（19711976）：单片机发展的初级阶段。1971年11月Intel公司首先设计出的4位微处理器Intel 4004，并配有RAM、ROM和移位寄存器，构成了一台MCS-4微处理器，而后有推出8位微处理器Intel 8008,以及其它各公司相继推出的8位微处理器。它们虽说还不是单片机，但从此拉开研制单片机的序幕。第2阶段（19761980）：低性能单片机阶段。这阶段的单片机采用将CPU与计算机外围电路集成到一块芯片上的技术，标志着单片机与通用CPU的分道扬镳，在构成新型工业微控制器方面取得了成功，为进一步发

7、展单片机开辟了成功之路。第3阶段（19701983）：高性能单片机阶段。这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位定时器/计数器。片内RAM、ROM的容量加大，且寻址范围可达64 KB，个别片内还带有A/D转换接口。这类单片机拓宽了单片机的应用范围，使之能用于智能终端、局部网络的接口等。第4阶段（198380年代末）：16位单片机阶段。1983年Intel公司又推出了16位单片机MCS-96系列，由于其采用了最新的制造工艺，使芯片集成度高达12万只晶体管/片。CPU为16位，支持16位算术逻辑运算，并具有32位除16位的除法功能；片内RAM、ROM的容量更进一

8、步增大；具有8个中断源；除两个16位定时/计数器外，还可设定4个软件定时器；运算速度和控制功能也大幅度提高，具有很强的实时处理能力。第4阶段（90年代）：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。如：CPU的位数有8位、16位、32位，而结构上更进一步采用双CPU结构或内部流水线结构，以提高处理能力和运算速度；增加了新的功能部件；半导体工艺的不断改进，使芯片向高集成化、低功耗方向发展等等。以上这些方面的发展，是单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网络等方面得到大量应用。1.1.2 单片机的应用与展望由于单片机具有

9、体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在许多方面得到广泛应用。单片机的主要应用领域有：（1） 测控系统。用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等，达到测量与控制的目的。如一般温度控制、液面控制、简单生产线顺序控制等。（2） 智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制仪表，促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。如：温度、压力等的测量、显示、控制仪表，通过采用单片机软件编程技术，不仅能完成测量，而且还具有运算、误差修正等功能，集测量、处理、控制功能于一体。（3） 机电一体化产品。单片机与传统的机械产品结合，使传统机械

10、产品结构简化，控制智能化。（4） 智能接口。在计算机控制系统，特别是在较大型的工业测、控系统中，用单片机进行接口的控制与管理，加之单片机与主机的并行工作，大大提高了系统的运行速度。（5） 智能民用产品。如在家用电器、玩具、游戏机、办公设备、厨房设备等许多产品中，单片机控制器的引入，不仅使产品的功能大大增强，性能得到提高，而且获得了良好的使用效果。（6） 功能集散系统。多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。（7） 并行多机控制系统。并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题，以便构成大型实时工程应用系统。（8） 局部网络系统。单片机网络系统的出现，使单片机应用

11、进入了一个新的领域，单片机主要用于系统中的通信控制，以及构成各种测、控用子级系统。现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：低功耗CMOS化、微型单片化、主流与多品种共存。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

12、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。1.2

13、水温控制系统的现状农业科研和生产过程中经常遇到的温度测量和控制系统是具有大滞后特征的控制系统,提高系统的敏感性和稳定性直接关系到科研的结果和日常生产的产量.1.2.1 传统水温控制系统及其特点传统的水温控制模式有很多种,如:恒温法,比例式,积分式及其组合的调节方法等等.其中有的方法达到热平衡需要的时间长,但是其空温精度很高,而有的是达到热平衡的时间短,但其控温精度却不够高.具有成本高,智能化不高等显著特点.1.2.2 基于单片机控制的水温控制系统及其特点如果应用设计选用单片机作为控制核心,使水温测控系统中的测量和控制智能化,由于单片机需要用到软件来控制,软件工程领域最重要的,具有划时代重大意义

14、的成果之一就是PID算法的出现,本文采用了PID算法来控制一个软件测控水温的系统,从而体现了PID算法的强大控制能力.因为本系统主要是利用软件来控制系统的,所以具有成本投入低,精度高,智能控制程度高等优点.2 水温控制系统的相关技术介绍和分析2.1 水温控制系统的方案论证该系统以单片机为基础，由温度采样模块、AT89c51单片机、显示和按键。现将各部分主要元件及电路做以下的论证：2.1.1 传感器的选取目前市场上温度传感器繁多,在此我们提出了以下几种选取方案：方案一：选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器的我在各方面都比较优秀，但其成本较高。方案二：采用热敏电阻，选用此类传感器虽然价格便宜，但热

15、敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。方案三：选用美国Analog Devices公司生产的二端式集成温度电流传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等一系列优点。其测量范围在-50 +150，满刻度范围误差为0.3，当电源电压在510V之间，稳定度为1时，误差只有0.01，完全适用于本例对水温测量的要求。另外，AD590是温度电流传感器，对于提高系统抗干扰能力也有很大帮助。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。2.1.2 CPU模块的选择 方案一：采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度。方案二：AT89C51是一种带4K字节闪烁可

16、编程可擦除只读存储器(FPEROM-Fal shProgrammable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。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的指令集和输出管脚相兼容。该控制器将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器171，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。比较以上两种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此选用方案二。2.1.3 按键、显示电路显示与指示电路是反映电路运行状况的最直观部分，是电路的重要组成部分。方案一：采用320*240 LCD

17、，这里自带64个按键的键盘，同时还带有触摸屏接口，在这一个系统里面采用比较合适，由于自带键盘检测使系统的复杂程度降低又实用。方案二：采用AT89C2051单片机与数码管及地址译码器74LS138组成，AT89C2051单片机实现对按键的扫描、消除抖动、提供LED的显示信号，并对LED显示控制。用AT89C2051单片机和键盘组成的人机控制平台，能够方便的控制单片机的输出。方案一虽然也能很好的实现电路的要求，但综合考虑到电路设计的成本、电路编程的复杂性等各方面因素这里采用方案二。2.2 总体设计框图单片机水温控制系统是以AT89C51单片机为控制核心，温度实时控制采用的是多次测量去不同的PWM值

18、来触发可控硅从而调节加热丝的有效功率。并用LED显示水的实际温度。本设计的基本思路是先由AD590温度传感器检测水温，然后通过传感器测出的温度量通过ADC0804转换电路转换为数字量，然后通过数据线传送到单片机，再经过一系列的程序输出PWM波来控制可控硅来控制电炉的。系统框图如图2-2-1。 图2-2-1 系统框图2.3 硬件电路设计本电路总体设计组成：水温信号调理电路、水温控制电路、单片机控制电路（AT89c51）、键盘和显示电路、A/D转换电路和水温降温电路。2.3.1 水温信号调理电路系统的温度信号采集主要由温度传感器（AD590）实现,电路图如图2-3-1。 图2-3-1 温度采样电路

19、原理图AD590性能描述：测量范围在-50 +150，满刻度范围误差为0.3，当电源电压在510V之间，稳定度为1时，误差只有0.01，抗干扰性能强。 2.3.2 水温加热控制电路如要输出控制的是220V 的强电，则输出控制时必须考虑强电控制与弱电驱动的隔离问题。对于该部分电路的设计，主要应解决两个问题：弱电（AT89C51系统）和强电（AC220V）的隔离；对强电的控制。为此，我们采用了图4-8所示的电路，其中MOC304113是具有双向晶闸管输出的光电隔离器，BTA12是功率晶闸管，RL是电炉，在MOC3041内部不仅有发光二极管，而且还有过零检测电路和一个小功率晶闸管。当AT89C51的

20、P1.2管脚输出一个低电平，使MOC3041中的发光二极管发光，由于过零电路的同步作用，内部的晶闸管在过零后马上导通，从而使功率晶闸管BTA12导通，在负载RL中有电流流过；当P1.2管脚输出高电平是，MOC3041中的发光二极管不发光，内部晶闸管不导通，所以功率晶闸管BTA12截止，负载RL中没有电流流过。由于被控制的对象是电炉或电风扇，而它们都是感性元件，故在电路中接了一个0.01uF的电容，来校正零相位。温度控制电路图如图3-2-1。图2-3-1 电炉通断控制电路2.3.3 单片机控制电路 单片机最小系统由主单片机AT89C51、复位电路和时钟电路组成.图2-3-3 CPU最小系统AT8

21、9C51的特点AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-Fal shProgrammable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。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的指令集和输出管脚相兼容。该控制器将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器171，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。AT89C51的主要特性如下:(1)能与MCS-51兼容(2)有一个4K字节可编程闪烁存储器(3)使用寿命比较长一般为1000写/擦循环(4

22、)数据保留时间长般为10年(5)全静态工作:OHz-24Hz(6)三级程序存储器锁定(7) 128*8位内部RAM(8) 32条可编程I/0线(9)两个16位定时器/计数器 图2-3-4 AT89C51的引脚图(10) 5个中断源(11)可编程串行通道(12)低功耗的闲置和掉电模式(13)片内振荡器和时钟电路 AT89C51的引脚功能与功能描述引脚说明：VCC：电源电压GND:地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的

23、形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。另外，P1.0和P1.1还可以作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和触发输入（P1.1/T2EX）,如表1所示。P1口在程序编写和校验期间同时接收低8位地址。 表2-3-

24、1 端口号功能端口号功能特性P1.0T2（外部计数器输入到定时/计数器2）时钟输出P1.1T2EX(定时/计数器2捕获/重装载触发和方向控制)P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX DPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时（

25、例MOVX R1）,P2口输出特殊功能寄存器的内容。当Flash编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些控制信号。P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。P3口同时具有AT89C51的多种特殊功能，具体如下表2-3-2所示。此外，P3口还用于接收一些用于控制Flash编程和校验的控制信号。 表2-3-2 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD (串行输入口)P3.1TXD（

26、串行输出口）P3.2 (外部中断0)P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0）P3.5T1（定时器1）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器都选通）RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/:当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。当在Flash编程时还可以作为编程脉冲输出。一般情况下，ALE是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。但也要注意，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如有必要，通过向SFR的8EH单元输入0能使ALE停止工作。该位置位后只有在MOVX和MO

27、VC指令下ALE才能工作。此外，在该引脚被微弱拉高时，如果单片机在执行外部程序模式时，应设置ALE无效位不起作用。/VPP:外部访问允许。为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从0000H到FFFH单元的指令，必须同GND相连接。需要主要的是，如果加密位1被编程，复位时EA端会自动内部锁存。当执行内部编程指令时，应该接到VCC端。当处于Flash编程时，该引脚接12V的编程允许电压VPP,当12V的编程电压是允许的情况下。XTAL1：振荡器反相放大器以及内部时钟电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.3.4 按键及显示电路显示与指示采用七段LED共阳数码管显示，相对于320*

28、240LCD显示电路，电路简单多了，电路如下图2-3-4所示： 图2-3-4 键盘显示电路原理图电路采用了8个七段共阳数码管来作为显示单元，通过74LS138译码器来循环点亮各个数码管，电路通过AT89C2051单片机P0口分别与每个数码管输入端相连来分时输出数据。按键直接通过矩阵式的连接方式，采用动态行和列扫描的方法，这样既可以节省单片机的存储空间，同时让系统的集成度更加高，也使整个系统的复杂程度大大降低。2.3.5 A/D转换介绍由于前向通道总误差为0.83，系统对信号采集的速度要求也不高，故可以采用价格低廉的8位逐次逼近型A/D转换器ADC0804，该转换器转换速度为100US，转换精度

29、为0.39，对应误差为0.234。ADC0804的信号连接如图3-5-1所示。其中，CLK-R和CLK-IN两端外接一对电阻、电容，即可产生A/D转换所需要的时钟信号；片选由AT89C51的P2.0控制，相应读写地址为FE00H；A/D转换器的INTR与AT89C51的P2.3相连，单片机以查询方式获取A/D转换器转换完毕的信息。 图2-3-5 ADC0804数值转换电路ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。分辨率8位，转换时间100s，输入电压范围为05V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为 5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接

30、连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。ADC0804的两模拟信号输出端，用以接受单极性、双极性和差摸输入信号。 A/D转换器数据输出端，该输出端具有三态特性，能与微机总线相接。 AGND：模拟信号地。 DGND：数字信号地。 CLK-IN：外电路提供时钟脉冲输入端。 CLK-R：内部时钟发生器外接电阻端，与CLK-IN端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率为1/1.1RC。 CS：片选信号输入端，低电平有效，一旦CS有效，表明A/D转换器被选中，可启动工作。WR：写信号输入，接受微机系统或其它数字系统控制芯片的启动输入端，低电平有效，当CS、WR同时为低电平时，启动转换。 RD：读信号

31、输入，低电平有效，当CS、RD同时为低电平时，可读取转换输出数据。 INTR：转换结束输出信号，低电平有效。输出低电平表示本次转换已完成。该信号常作为向微机系统发出的中断请求信号。 在使用时应注意以下几点： (1) 转换时序 ADC0804控制信号的时序图2-3-6所示，由图可见各控制信号时序关系为： 图2-3-6 ADC0804控制信号的时序图当CS与WR同时为低电平A/D转换器被启动切在WR上升沿后100 模数完成转换，转换结果存入数据锁存器，同时，INTR自动变为低电平，表示本次转换已结束。如CS、RD同时来低电平，则数据锁存器三态门打开，数字信号送出，而在RD高电平到来后三态门处于高阻

32、状态。 (2) 零点和满刻度调节。 ADC0804的零点无须调整。满刻度调整时，先给输入端加入电压 ，使满刻度所对应的电压值是 ，其中 是输入电压的最大值， 是输入电压的最小值。当输入电压与 值相当时，调整 端电压值使输出码为FEH或FFH。 (3) 参考电压的调节 在使用A/D转换器时，为保证其转换精度，要求输入电压满量程使用。如输入电压动态范围较小，则可调节参考电压 ，以保证小信号输入时ADC0804芯片8位的转换精度。 (4) 接地 模数、数模转换电路中要特别注意到地线的正确连接，否则干扰很严重，以至影响转换结果的准确性。A/D、D/A及取样保持芯片上都提供了独立的模拟地（AGND）和数

33、字地（DGND）的引脚。在线路设计中，必须将所有的器件的模拟地和数字地分别连接，然后将模拟地与数字地仅在一点上相连。2.3.6 水温降温电路电机采用直流电机，电机驱动电路的驱动芯片采用L298N，该芯片属于电流驱动型芯片，具有驱动电流大、工作稳定、工作电压范围宽广、散热性能好等显著优点；为了使强电和弱电有效的隔离，也为了避免单片机受到电机的干扰，我们在单片机控制口和电机驱动电路中间加了光耦隔离芯片。电机的软件控制方法是PID算法，通过实际温度与设计温度的差值的大小来控制电机风扇的转速，差值越大，风扇的转速就越快，加速温度值的下降；下图为电机的驱动电路原理图： 图2-3-7 电机驱动电路原理图2

34、.4 实际测试2.4.1 系统测试仪器：DH1718E-5 双路跟踪稳压稳流电源Tektronix TDS1002 数字示波器伟福E6000/L 仿真器数字万用表温度计、调温电热杯、秒表2.4.2 测试结果温度稳定和时间的关系一分钟记录一次数据，实测温度值如表2-4-1: 表2-4-1 温度、时间关系表第一组（单位：）第二组（单位：）第三组（单位：）设定温度40 50 70 1分28.03524.25019.1002分34.04530.03824.5003分40.10037.03530.1254分43.06245.04136.0715分43.07251.25043.0416分44.062253

35、.12548.5007分43.03353.10055.0418分43.07153.10061.0389分43.03553.08368.04110分43.05052.04571.25011分43.00052.06271.05012分42.03851.07170.06213分42.50050.54169.10014分41.16650.03868.10015分41.07150.04168.50016分41.1049.08368.04117分41.05049.10068.03318分41.06249.05569.00019分40.03349.50069.04120分40.05549.03568.033

36、21分40.06249.16668.03322分40.06249.50069.25023分40.00049.03569.250对上表的数据分析，其在恒温时数据基本可以满足1的温差要求。下图为系统运行的动态效果图: 表2-4-2 系统运行的动态效果图2.5 设计总结在这个系统里采用了对电热炉的水温进行时时监测，这样可以知道内部的温度，这样比较有利于系统的稳定性，同时这里还有时钟，上位机接口，比较有利于实现远程控制。对于这个系统的不足也是有很多的：（1） 增加通信功能。为了使系统能接收其它微机系统发出的控制信号命令并将控制结果输出到其它微机系统，实现系统通信功能的扩展要求，可以考虑采用单片机片内串

37、行口外加逻辑电平转换电路组成RS-232C标准接口以实现系统相互通道的扩展；（2） 减小系统调节时间和超调量。减小系统调节时间和超调量、提高系统控制品质的方法是对PID参数进行适当整定与调整；（3） 进一步简化硬件、降低成本。在前向通道中选配A/D转换电路时可以考虑选用片内带有A/D部件的单片机；（4） 提高系统控制的静态精度。提高前向通道的采样精度;（5） 选用自带看门狗功能的单片机,看门狗能防止程序跑飞,提高稳定性;通过这次的设计，自己也知道了自己的不足，如对系统的整体分析与考虑，对程序编写的可靠性，以及温度控制程序等的编写都有一定的缺陷。在这次实验里，也让自己对传感器的种类有了比较多的了

38、解，以及相关的特性、应用功能等等。参考文献1 何小艇.电子系统设计M浙江大学出版社.2 韩小斌，朱永文数字式温度传感器DS18B20及其应用J空军工程大学导弹学院：电子技术，2002年05期3 闫胜利,王朝瑞基于DS18B20的温度控制系统设计J. 长春工程学院信息工程系: 长春工程学院学报(自然科学版),2002年第3卷第4期4马云峰单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计J计算机测量与控制，2002年10月5何循来高性能八位单片机AT89C51J军械工程学院科技开发办公室6郁成军，韩振铎，马燕飞基于单片机89C51的异步串行接口键盘设计J空军雷达学院：现代电子技术，2004年第11期

39、总第178期7 欧伟明液晶显示模块TC1602A与单片机的接口技术J株洲工学院电气工程系：国外电子元器件,2003年第期8 陈友华，王新忠液晶显示模块的应用J科技开发与市场信息9 刘莉明用C语言进行单片机程序设计与应用J天津商学院：海洋技术，2003年03月10 娄建忠,李彦波,王永青,孙荣霞,郭宝增水温控制系统J河北大学电子信息工程学院：河北大学学报(自然科学版)，第21卷第4期11 张敬怀，杨东安，张达，路而红单片机水温控制系统J北京电子科技学院学报，1998年4月12 黄纬，叶劲松单片机水温控制系统J武汉职工大学学报，1999年6月1 惠晓实，王凯航，陆舟等.一种基于技术的网络数据库系统

40、的设计J.计算机应用研究,2000,17(1):8486.2 GregBuczek，MCSD.MCT，李博,于赛译ASP应用开发指南M北京：科学出版社，2000：2302433 徐晓东Web环境下主题综合学习模式构建与课程开发的研究C电化教育协会新世纪全国网络教育学术研讨会论文集2000：133142Water Temperature Autocontrol System Based on SCM ModelAbstract：This article introduces the water temperature autocontrol system which takes AT89C51

41、SCM as the core. In this article, it introduces the temperature sampling circuit, temperature control circuit, SCM control circuit（AT89c51）, keyboard and figure display, hardware composing of A/D conversion circuit and the relevant software flow compiling. This text adopts presentation mode which is from the whole drawing to schism module. The result debugging indicates the function mentioned before can be all achieved.KeyWords：AT89C51 SCM; water temperature autocontrol system; temperature sampling temperature control; SCM control circuit; keyboard and figure display; A/D conversion circuit