块进行初始化，而后调用读温度处理温度显示键盘和继电器各模块。用的是循环查询方式，来显示和控制温度。主程序流程图总模块流程图如图所示。本软件设计采用循环查询来处理各个模块，温度是缓慢变化量所以可以满足性能要求。图所示为系统主程序流程图图主程序流程图系统测试静态温度测试否初始化开始调用转换子程序存在数据处理子程序显示子程序键盘扫描子程序继电器控制子程序处理显示是测试方式由于种种条件的限制，采用模拟加热方式进行测试。利用继电器的指示灯来显示继电器的动作。红灯表示加热，绿灯表示降温。测试结果如表所示表测试结果数据标准温度测量温度误差动态温控测量测试方式加热方式用体温对传感器进行加热。设定控制温度，记录超调温度，稳态误差。超调温度与加热的功率有关，这里不再测量。测量结果如表所示表测试结果数据设定温度超调温度稳态误差结果分析有以上的测量结果可见，系统基本上达到了所要求的指标，静态测温的精度主要由来决定。在控温指标中，影响系统的性能的因素很多。最关键的是加热系统本身的物理性质及控制算法。由于条件的限制，在本设计中采用体温进行测试。附录产品使用说明本水温控制系统能在范围内设定任意温度值，超出此范围将有出错显示，之后返回到或。通过按键确认开始温度设定的键为加键，每按次使设定温度值加的键为减键，每按下次设定温度值减。设置完温度要在按键确认温度设定完成，之后显示实测温度值。当温度传感器没有接入时也将有出错提示显示。附录系统硬件原理图附录软件程序清单低位高位计算后十位的码存放计算后的个位和小数位的码存放计算后十位和个位码的存放数码管小数位数码管个位数码管十位键盘输入后，的个位值键盘输入后，的十位值输入数据确认按钮上调按钮下调按钮读取的输入端口继电器控制端口,加热，断开风扇控制，降温，断开标志位,确定是否存在,存在，不存在键盘输入的标志位,为说明键盘正在输入，为说明键盘输入退出程序开始执行初始化由于是由用户输入的，所以先赋值初始化调用读温度子程序判断是否有的存在不存在时显示信息处理从得到的数据赋值给调用数码管显示子程序扫描键盘处理继电器程序名称功能程序出错处理，显示三个，即入口参数无出口参数如果没有找到，那么就显示，显示为程序名称功能处理采集后的的数据入口参数出口参数判温度是否零下为，说明是正数，跳往,如果是负数，则对低为进行补码处理二进制数求补双字节取反加取补码后存回，此时里面的值就可以表示温度了，不过还要继续处理下。高位取反，加上从低位进来的位写回以此类推程序名称功能十六进制转入口参数出口参数程序名称功能初始化,确定是否是存在的入口参数无出口参数主机发出延时微秒的复位低脉冲然后拉高数据线，释放总线进入接受状态等待回应延时置标志位,表示存在清标志位,表示不存在时序要求延时段时间程序名称功能读取的数据入口参数出口参数无先复位判断是否存在若不存在则返回跳过匹配发出温度转换命令等待转换结束,位的话微秒准备读温度前先复位跳过匹配发出读温度命令将读出的温度数据保存到具体的步骤初始化完后当拉低电平开始产生写时隙微妙之内送入位数据微妙来采样读取它程序名称功能将保存的数值写入中，有具体的时序要求，详细参考附图的说明入口参数寄存器出口参数无共位数据，串行通讯循环右移微妙里面共是位，所以要送次释放总线程序名称功能读取中的数据，由于是串行通讯，每次读取个，循环次读取入口参数出口参数无将温度高位和低位从中读出数据共有位程序名称功能扫描键盘入口参数出口参数如果有键入，则开始键盘输入每次进来都赋值输入标志，设置为将当前的温度赋值给,也就是说是以当前温度为基准，进行加减的如果输入完成，则为，退出键盘程序程序名称功能确认键盘输入和退出键盘输入入口参数出口参数按键抖动处理程序名称功能数值上调处理入口参数出口参数按键抖动处理个位增个位增加到，回十位加十位超过，溢出了出错，显示退回程序名称功能数值下调处理入口参数出口参数按键抖动处理个位减个位减到，回到十位减十位低于，溢出了出错，显示退回增加完成后，赋值退出，然后显示出来键盘抖动延时子程序继电器控制三个都是的话，说明还没有输入数值，直接退出十位如果相等，那么继续比较个位为说明当前温度小于设定温度，要升温，所以接继电器控制电热丝加热为说明当前温度大于设定温度，要降温，所以接风扇程序名称功能赋值给入口参数出口参数小数位个位十位程序名称功能显示数据到数码管中。入口参数出口参数无次显示结束，口复位口复位数码管考文献单片机应用开发实用子程序边春元等编著人民邮电出版社官方英文文档官方英文站点下载全国大学生电子设计大赛培训系列教程高吉祥主编电子工业出版社单片微型计算机原理及应用张毅坤等编著西安电子科技大学出版社微型计算机接口技术王兆月等编著机械工业出版社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。温度信号由线总线数字化温度传感器提供，在范围内,固有测温分辨率为。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。关键字水温控制目录系统方案选择和论证题目要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统基本方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„各模块电路的方案选择及论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统各模块的最终方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„硬件设计与实现„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主要单元电路的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„温度采集部分设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„键盘显示控制部分„„„„„„„„„„„„„„„„„系统软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„静态温度测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„动态温控测量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„结果分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录产品使用说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录系统硬件原理图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录软件程序清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统方案选择和论证题目要求设计并制作个水温自动控制系统，控制对象为净水，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。基本要求温度设定范围为，最小区分度为，标定温度。环境温度降低时例如用电风扇降温温度控制的静态误差。用十进制数码管显示水的实际温度。系统基本方案根据题目要求系统模块分可以划分为温度测量模块，显示电路模块，加热模块，控制模块，系统的框图如图所示。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。各模块电路的方案选择及论证控制器模块根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理控制电热丝和风扇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二种方案图系统基本模块方框图显示电路加热装置测温部分键盘输入控制部分方案采用模拟运算放大器组成控制系统。对于水温控制是足够的。但要附加显示温度设定等功能，要附加许多电路，稍显麻烦。方案二采用公司的作为系统控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低体积小技术成熟和成本低等优点。基于以上分析拟订方案二，由作为控制核心，对温度采集和实时显示以及加热装置进行控制。加热装置有效功率控制模块根据题目，可以使用电热炉进行加热，控制电热炉的功率即可以控制加热的速度。当水温过高时，关掉电热炉进行降温处理，让其自然冷却。在制作中，我们装设个二极管来代替表示，当水温超高时关闭电炉开启风扇散热，当需要加热时开启电炉关闭风扇。都通过二极管发光来表示。温度采集模块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二种方案方案采用温度传感器。具有较高精度和重复性，良好的非线性保证的测量精度。加上软件非线性补偿可以实现高精度测量。将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。送入为转换器，可以获得级的精度，基本满足题目要求。方案二采用数字温度传感器。为数字式温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案二。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。并且从读出的信息或写入的信息仅需要根口线单线接口读写,因而使用可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度转换时间传输距离分辨率等方面带来了令人满意的效果。键盘与显示模块根据题目要求，水温要由人工设定，并能实时显示温度值。采用三位七段数码管分别显示温度的十位个位和小数位。按键采用单列按键进行温度设定。数码管具有低能耗低损耗低压寿命长耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。系统各模块的最终方案根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案采用单片机作为控制器，分别对温度采集显示温度设定加热装置功率控制。温度测量模块采用数字温度传感器。此器件经软件设置可以实现高分辨率测量。电热丝有效功率控制采用继电