可编程控制器与数码管及地址译码器组成，可编程显示器件实现对按键的扫描消除抖动提供的显示信号，并对显示控制。

用和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进行控制单片机的输出。

方案采用单片机与地址译码器组成控制和扫描系统，并用的串口对主电路的单片机进行通信，这种方案既能很好的控制键盘及显示，又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。

对比两种方案可知，方案虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计的成本和电路整体的性能，我们采用方案。

控制电路部分方案采用芯片，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。

方案本方案的模块采用芯片，其内部有单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器。

但由于系统用到较多的口，因此此芯片资源不够用。

方案采用单片机，其内部有单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的口也足够本次设计的要求。

比较这种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案。

设计电路图如图所示图单片机原理图第节硬件电路设计与计算本电路总体设计包括四部分主机控制部分前向通道温度采样和转换电路后向通道温度控制电路键盘显示部分。

温度采样和转换电路系统的信号采样和转换电路主要由温度传感器基准电压运算放大器及转换电路四部分组成。

设计电路图如图所示图温度采样和转换电路原理图性能描述测量范围在，满刻度范围误差为，当电源电压在之间，稳定度为时，误差只有。

为电流型传感器温度每变化其电流变化在和时输出电流分别为和。

基准电压提供标准电压，它与运算放大器和电阻组成信号转换与放大电路，将的温度转换为的电压信号。

性能描述为位逐次逼近型转换器，其输入电压范围在，转换速度为，转换精度为，对应误差为。

满足系统的要求。

电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将温度的变化量转换成电流量，再通过将电流量转换成电压量，通过转换器将其转换成数值量交由单片机处理。

图中三端稳压作为基准电压，由运放虚短虚断可知运放的反向输入端脚的电压为零伏。

当输出电压为零伏时即，令的输出电压为，的脚处为点，的转换电流为。

列出点的结点方程如下由于系统控制的水温范围为，所以当输出电压为零伏时的输出电流为，因此为了使的电位为零就必须使电流等于电流等于，三端稳压的输出电压为所以由方程得由取电阻，的电位器。

又由于的输入电压范围为，为了提高精度所以令水温为时的输入电压为即。

此时列出点的结点方程如下当水温为时的输出电流为。

由方程式得因此取，的电位器。

温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器和双向可控硅组成。

采用脉宽调制输出控制电炉与电源的接通和断开比例，以通断控制调压法控制电炉的输入功率。

光电耦合器的耐压值为，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。

电阻与电容组成双向可控硅保护电路。

控制部分电路图如图所示图温度控制电路原理图单片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。

单片机内部有单元的程序存储器及字节的数据存储器。

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。

电路原理图如图所示图单片机控制电路部分原理图键盘及数字显示部分在设计键盘显示电路时，我们使用单片机作为电路控制的核心，单片机具有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所示图键盘显示部分电路图中单片机的口接数码管的只引脚，这样易于对数码管的译码，使数码管能显示设计者所需的各数值符号等等。

单片机的接译码器，译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，减少硬件的花费。

键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计，考虑到单片机的端口资源有限，所以我们在设计中将传统的的键盘接成的形式如图，键盘的扫描除了和显示共用的个端外，另外的两个端直接和的和相连。

图译码显示部分如图的接法已经完全用完了单片机的个口，有效的利用了单片机的资源。

第节实验测试循环显示编小程序，实现数码管八跑马循环显示。

源程序如下初始设定主要执行总程序扫描按键是否按下子程序，键，键，键，键，键设定键，清除零键发送键显示扫描子程序中断子程序消抖延时程序扫描延时程序数码管显示表电压输出电路编小程序，实现电压自动可调宽度脉冲波输出电路图自动可调宽度脉冲波输出电路第节课程设计总结此次水温控制系统设计过程中遇到的问题及其解决方法在实现温度电压转换电路过程中，出现当温度为度时，电压输出为却无论如何也不能调到的状况，后经检验发现是由于小板原理图中滑动变阻器调动幅度太小所至，我们将其滑变改为，此时可以实现调到。

对该设计的建议本次基于单片机的水温控制系统设计是以为核心，采用软件编程，实现用算法来控制波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。

在系统的软硬件调试过程中，不断地有问题出现，如会发烫，串行通信„，但是在老师和同学的指导和帮助下，通过电路检查原理分析程序修改等工作，这些问题都得到了解决，所以在这次调试过程中，我们学到了很多知识，同时也大大地提高了我们的实际动手能力，这对我们以后的系统设计会有很大的帮助。

同时，该系统还存在着些问题，如温度显示精度不高，没有采用小数部分算法的参数不够精确，这影响水温达到稳定的时间。

参考文献单片机实践与应用吴金清华大学出版社全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选北京理工大学出版社全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编北京理工大学出版社单片微型机原理应用与实验张友德复旦大学出版社电子系统设计何小艇浙江大学出版社电路原理图与电路板设计教程石宗义北京希望电子出版社题目基于单片机的水温控制系统设计专业班级姓名学号指导老师成绩第节引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„水温控制系统概述„„„„„„„„„„„„„„„„„本设计任务和主要内容„„„„„„„„„„„„„„„第节系统设计原理与方案论证„„„„„„„„„„„„„„总体框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„总体方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„各部分电路方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„第节硬件电路设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„温度采样和转换电路„„„„„„„„„„„„„„„„温度控制电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机控制部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„键盘及数字显示部分„„„„„„„„„„„„„„„„第节实验测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„循环显示„„„„„„„„„„„„„„„键盘及数字显示结合„„„„„„„„„„„„„„„„温度设定和传送电路„„„„„„„„„„„„„„„„电压输出电路„„„„„„„„„„„„„„„„„第节课程设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„此次水温控制系统设计过程中遇到的问题及其解决方法„设计体会及对该设计的建议„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„基于单片机的水温控制系统第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，其中以控制法最为常见。

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

然而，单纯的算法无法适应不同的温度环境，在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，需要重新改变调节参数值以取得佳性能。

本文首先用算法来控制波的产生，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基础上，用单片机实现了自适应控制，弥补了传统控制结构在特定场合下性能下降的不足，设计了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。

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。

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