制系统应具有全量程内的升降温功能。在全量程内任意设定个温度值例如起始温度内，控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差，系统达到稳态的时间最少两个波动周期。本章小结本章主要是对课题的总体介绍，介绍了课题背景，课题的目的和意义，课题设计任务及技术指标。第章方案论证系统总体方案的选择方案此方案是采用传统的二位模拟控制如图，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且不能用数码显示和键盘设定。图模拟电路方案二此方案采用了单片机为核心如图，采用温度传感器进行温度采集，用继电器控制加热和制冷，使其达到电路简单可靠的目的。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。温度预置上限比较下限比较信号放大负载信号采集继电器信号处理图温度控制系统框图方案是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂控制规律，控制方案的修改也较麻烦。而方案二是采用以为控制核心的单片机控制系统，尤其对温度控制，可以达到模拟控制所达不到的控制效果，并且可以实现显示键盘设定，报警等功能。大大提高系统的智能化，也使得系统所测结果的精度大大提高了。所以本次设计的总体方案采用方案二。各模块电路的方案选择及论证根据题目要求系统模块分可以划分为温度测量模块，显示模块，加热模块，控制模块。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。控制器模块论证根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理，控制电热棒和制冷片使控制对象满足设计要求控制显示电路对温度值实时显示以及控制键盘实现对温度值的设定等。对控制器的选择有以下三种方案方案采用运放等模拟电路搭建个控制器，用模拟方式实现控制，对于单片机温度传感器键盘输入继电器液晶显示制冷加热电源纯粹的水温控制，这是足够的。但是附加显示温度设定等功能，还要附加许多电路，稍显麻烦。同样，使用逻辑电路也可实现控制功能，但总体的电路设计和制作比较烦琐方案二采用实现控制功能。使用时，电路设计比较简单，通过相应的编程设计，可以很容易地实现控制和显示键盘等功能，是种可选的方案。但与单片机相比，价格较高，显然大材小用。方案三采用单片机最小系统同时完成控制显示键盘等功能，软件编程灵活自由度大，电路设计和制作比较简单，并且其功耗低体积小技术成熟和成本低等优点，是种非常好的方案。从以上三种方案，很容易看出采用方案三，电路的设计制作比较简单，功能强大，成本低，故采用了方案三。加热装置有效功率控制模块论证根据题目，可以使用加热棒进行加热，使用制冷片降温，当水温超过设定温度时关闭加热棒开启制冷片，当需要加热时开启加热棒关闭制冷片。由于加热的功率较大，考虑到简化电路的设计，我们直接采用电源。对加热装置控制模块有以下两种方案方案采用可控硅来控制加热棒有效功率。可控硅是种半控器件，应用于交流电的功率控制有两种形式控制导通的交流周期数达到控制功率的目的控制导通角的方式控制交流功率。由交流过零检测电路输出方波经适当延时控制双向可控硅的导通角，延时时间即移相偏移量由温度误差计算得到。可以实现对交流电单个周期有效值周期性控制，保证系统的动态性能指标。该方案电路稍复杂，需使用光耦合驱动芯片以及变压器等器件。但该方案可以实现功率的连续调节，因此响应速度快，控制精度也高。方案二采用继电器控制加热棒和制冷片。使用继电器可以很容易实现通过较高的电压和电流的通断，在正常条件下，工作十分可靠。继电器无需外加光耦，自身即可实现电气隔离。这种电路无法精确实现电热丝功率控制，电热棒只能工作在最大功率或零功率，对控制精度将造成影响。但可以通过控制加热棒和制冷片交替工作实现水温的动态平衡，电路焊接简单，响应速度快，控制精度高。基于以上分析以及现有器件限制选择方案二，采用继电器控制省去光耦和交流过零检测电路，在软件上选用适当的控制算法，同样可以达到较好的效果。响应速度快，控制精度。温度采集模块论证题目要求温度静态误差小于等于，温度信号为模拟信号，本设计要对温度进行控制和显示，所以要把模拟量转换为数字量。该温度采集模块有以下三种方案方案利用热敏电阻传感器作为感温元件，热敏电阻的阻值随温度变化而变化，用仪表测量出热电阻的阻值变化量，从而得到与电阻值相应的温度值。最常用的是铂电阻传感器，铂电阻在氧化介质中，甚至在高温的条件下其物理，化学性质不变。由铂电阻阻值的变化经小信号变送器将铂电阻随温度变化的转换为线性变化电路，再将电流信号转化为电压信号，送到转换器即将模拟信号转换为数字信号，该方案线性度优于附录基于单片机水温控制系统电路原理图附录元件清单晶振继电器按键开关加热棒制冷片附录部分语言源程序键盘扫描函数是否按下消抖,确认键按下是否抬起如果按下即那么为真继续执行，若抬起则语句为假，向下执行将光标移到秒的位置显示光标和光标闪烁由说明在秒的位置上闪烁,是否按下消抖,打开中断用定时器的方式然后装初值开总中断开定时器的中断启动定时器图的管脚排列图图单稳态组成的秒声响电路摘要为了实现高精度的水温水位控制，本文介绍了种以单片机为控制核心以种新型的可编程温度传感器为温度采集器件来实现水温水位控制系统。文章着重介绍核心器件的选择各部分电路及软件的设计。单片机完善的内部结构优良的性能和强大的中断处理能力，决定了该控制系统的特点电路结构简单程序简短系统可靠性高等。加热和制冷由单片机控制继电器的通断来实现，以实现自动控制，温度检测采用新型的可编程温度传感器，不需要复杂的信号调理电路和转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，采用液晶实时显示温度值，实现方便简单。本系统根据不同需要可用于各种场合。关键词单片机水温控制,目录摘要第章绪论课题背景课题的目的和意义设计任务及要求本章小结第章方案论证系统总体方案的选择各模块电路的方案选择及论证控制器模块论证加热装置有效功率控制模块论证温度采集模块论证键盘与显示模块论证系统各模块的最终方案本章小结第三章主要元器件介绍及硬件电路设计主要元器件介绍温度传感器主控制器液晶继电器硬件电路设计温度采集电路液晶显示电路加热控制电路的设计键盘电路复位电路的设计时钟电路的设计电磁式蜂鸣器驱动原理本章小结第四章系统软件设计选用单片机语言进行编程系统软件设计读取温度模块子程序数据处理子程序键盘扫描子程序系统主程序流程图本章小结第章电路调试调试仪器传感器标定静态温度测量动态温控测量测试结果及其分析控温模型曲线测试结果分析整机调试本章小结结论致谢附录中文参考资料附录英文参考资料附录基于单片机水温控制系统电路原理图附录部分语言源程序第章绪论课题背景在人类的生活环境中，温度扮演着及其重要的角色。自世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温度控制有着密切的联系。在冶金钢铁石化水泥玻璃医药等行业，可以说几乎的工业部门都得考虑着温度的因素。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，如电热水器自动饮水机等，都要用到水温控制系统。高校的发展同样要求用现代化手段提升现有的实验设备，为学生提供更多更好更现代化的实验条件。因此我们应该应用电子专业知识，实现温度控制的自动化，提高工业企业自动化水平。目前的水温控制系统大多采用由模拟温度传感器多路模拟开关转换器及单片机组成的传输系统。这种系统需要布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸复杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发种实时性高精度高，能够综合处理多点温度信息的系统就很有必要。近年来，单片机以其功能强体积小使用方便性能价格比较高等优点,在实时控制自动测试智能仪表计算机终端遥测通讯家用电器等许多方面得到了广泛的应用。用单片机对温度进行实时检测和控制来解决工业及日常生活中对温度的及时自动控制，是现代温控系统发展的趋势。课题的目的和意义人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之的单片机以其体积小价格低可靠性高适用范围大本身的指令系统等诸多优势，在各个领域各个行业都得到了广泛应用。该课题的研究适应了社会对于水温控制的发展趋势,将单片机应用于水温控制系统中，将单片机控制方式成功地引入了水温控制领域,丰富了水温控制技术,该系统可用作工厂学校等场所的温度检测设施，由人工设定温度，有很好的实用价值，控制系统不仅可用于控制水温，还可应用到对温度有定要求的其它领域。也为今后水温控制技术的发展探索了条行之有效的道路,具有广阔的发展空间。水温控制在生产中及生活中都发挥着重要的作用，如些现代化车间里，生产特殊要求产品加工需要在定的温度下才能进行，水产养殖中，也要对水的温度进行严格的控制，才能确保达到最好的效果，在家居生活中，我们同样离不开水温的控制，如电热水器，自动饮水机等，都要用到水温控制系统。实现水温控制的方法有很多种方法，如单片机控制，控制，模糊控制等，而其中用单片机实现的水温控制系统，具有可靠性高，价格低廉，简单易实现等众多优点。设计任务及要求设计任务设计并制作个水温自动控制系统，控制对象为升水，容器为搪瓷器皿。水温可以在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。二设计要求可键盘设定控制温度值，并能用液晶显示，显示最小区分度为。可以测量并显示水的实际温度。温度测量误差在内。水温控制系统应具有全量程内的升降温功能。在全量程内任意设定个温度值例如起始温度内，控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差，系统达到稳态的时间最少两个波动周期。本章小结本章主要是对课题的总体介绍，介绍了课题背景，课题的目的和意义，课题设计任务及技术指标。第章方案论证系统总体方案的选择方案此方案是采用传统的二位模拟控制如图，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后