温设定范围为，而对水温的检测范围应适当大于此范围，设为，则系统控制的总误差应不大于，分配到前向通道的信号采集总误差应不大于系统总误差的，即精度应为，可以采用位转换器实现。如图所示。单片机基本系统显示信号放大电炉功率放大图系统前向通道在图中，水温经温度传感器和信号放大器产生的模拟电压信号送入的输入端，将模拟量转换为数字量，通过系统总线送入单片机进行运算处理，前向通道设计包含以下几个方面传感器选择温度传感器的种类较多。热电偶由于热电势较小，因而灵敏度较低热敏电阻由于非线性而影响其精度铂电阻温度传感器由于成本高，在般小系统中很少使用。是美国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﹑线形度好﹑性能稳定等系列优点。它的测温范围为，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，完全适合用于本设计对水温测量的要求。另外，是温度电流传感器，对于提高系统抗干扰能力也有很大的帮助，因此本设计选用作为温度传感器。需要注意的是，在使用类的传感器时，为了避免器件与被测液体的直接接触，应将传感器装入保护套管中，或将器件用聚四氟乙烯﹑硬质乙烯树脂等材料密封，以避免被测液体对传感器的腐蚀和对测量精度产生影响。信号转换和放大电路图中三端稳压器提供标准电压，它与运算放大器和电阻组成信号转换与放大电路，将温度转换为的电压信号并进行放大。由于水温变化相对缓慢，因此信号转换与放大电路对运算放大器的带宽没有要求。另方面，在和时输出电流分别为和，而运算放大器的输入失调电流及其零点漂移相对较小，可忽略不记。因此可采用通用型的运算放大器。转换器模数转换器简称转换器，用来将模拟量转换成数字量。位模数转换器输出位二进制数，它正比于加在输入端的模拟电压。实现模数转换的方法有很多，常用的有并联型，逐次积分型和双积分等。并联型的速度最快，但成本过高，且精度不宜做高双积分型精度高，抗干扰能力强，但速度太慢，适合转换缓慢变化的信号逐次逼近型有较高的转换精度，工作速度中等，成本低等优点，因此获得广泛的应用。在本设计中，由于前向通道总误差为，系统对信号采集的速度要求也不高，故选用价格低廉的位逐次逼近型转换器，该转换器转换速度为，转换精度为，对应误差为。的信号连接如图所示。其中和两端外接个电阻，个电容，即可产生转换所需要的时钟信号片选由的控制转换器的与的相连，单片机以查询方式获取转换器转换完毕的信息。单片机基本系统单片机基本系统如图所示是整个控制系统的核心，它完成整个系统的信息处理及协调控制功能。将读入温度的转换数值与设定的温度数值进行比较判断，根据结果输出不同的控制信号，同时将实测温度值转化为十进制数显示出来。由于系统对控制速度，精度及功能要求都无特别之处，因此可以选用目前广泛使用的系列单片机。侯培娜图单片机基本系统与后向通道本设计以单片机基本系统以系列单片机为核心。是位数据线是位单片机，片内有及。中央处理器单元实现运算和控制功能。内部数据存储器共个单元，访问它们的地址是，其中用户使用前个单元，后个单元被特殊功能寄存器占用。内部的个位定时计数器用作定时或计数。并可用定时或计数的结果实现控制功能。有个位并行口，用以实现地址输出及数据输入输出。片内还有个时钟振荡器，外部只需接入石英晶体即可振荡。采用引脚双列直插式封装方式。后向通道后向通道如图左上角线框内所示是实现控制信号输出的通道。根据系统总误差要求，后向通道的控制精度也应控制在之内。本设计中后向通道由个发光二极管模拟显示。当温度低于或高于被测范围时，发光二极管发光当温度在被测范围内时，二极管熄灭。对本设计而言当被测温度在作比较。若在之间，输出高电平，发光二极管暗若大于或者小于，输出低电平，发光二极管亮。制作与调试硬件电路的布线与焊接为了操作和维修方便，本设计将电源及主控制部分分开单独安装，分为三个部分，三个电路板分别为前向通道，单片机基本系统包括后向通道，显示通道三个部分。此外还增加了若干插座，以便各部件的连接。硬件电路制作包括印刷线路板制作焊接和系统连接等几个方面，印刷线路板的设计是在计算机上利用软件进行辅助设计。硬件调试依次对单片机基本系统显示通道前向通道后向通道分别进行调试。调试时可利用仿真器对接口地址进行读写操作，静态地测试电路各部分的连接是否正确对于动态过程可以编写简短的调试程序配合硬件电路的调试。单片机基本系统调试晶振电路将仿真器晶振开关打到外部，如果仿真器出现死机现象，说明用户系统晶振有问题，此时应用示波器观察单片机时钟信号输入端是否有振荡信号，或检查晶振电路各器件参数。复位电路按下复位按钮应使系统处于复位状态，否则用万用表检查复位电路各点信号和器件参数。前向通道调试静态工作点调试加热水温并用温度计测试，当水温为时调整阻值，使运放输出电压为。当水温为时调整阻值，使输出为。在范围内任取若干点测试运放的输出电压。转换器调试在范围内选取若干个测试点，用仿真器向写任意数，以启动转换。从读取转换结果，与测试值比较。结果不正确，须检查与的连线是否正确，还要检查参考电压是否是。后向通道调试静态调试用仿真器在上输出低电平，发光二极管变亮，在上输出高电平，发光二极管熄灭。如果输出不正常，应按信号输出顺序分别检查各部分的连接及焊接情况。动态调试系统设计中控制输出，温度高于或者低于，均应输出低低电平。编写简短调试程序，在上周期性地输出定占空比的脉宽调制波形，用示波器观察二极管的明暗情况。程序调试转换程序仿真放入寄存器放入寄存器进位不为跳转到直接跳转到转换算法时设置为十进制的时设置为十进制的到之间相差。则所测数字量对应的十进制数值为，温度为，则仿真过程假如给置，查表可知为十进制的通过计算显示温度应该为。运用系列仿真系统在电脑上直接给置，运算结果为，表明此段仿真程序正确。输出程序仿真先让发光二极管暗转化后的实测温度与度比较转化后的实测温度与度比较温度在与之间时，应输出高电平。在仿真程序上给置，输出为此时输出为低电平，后向控制电路开始工作，发光二极管亮在仿真程序上给置，输出为，此时输出为高电平，发光二极管暗。显示程序仿真选通显示个位的数码管选通显示十位的数码管查表可知十进制与相对应，所以数码管应显示。直接在程序中给写入，运行结果为，证明此段程序正确。结论本设计是个单片机控制系统，温度能保持在定范围内，系统稳定可靠，在日常生活工农业生产和科学实验中都有较广的使用价值。单片机技术使传统的温度控制具有了智能化。由于温控系统的功能受软件控制，因此可以根据应用场合方便地调整温度控制算法以满足要求。另外随着微电子技术的进步，在温控系统设计中优先选择了大规模的专用集成电路，这样能使硬件清晰简单，压缩了装置体积，还大大减少了误差，有效的提高了装置的精度和抗干扰性能。参考文献孙涵芳系列单片机原理及应用北京航空学院出版社，何立民系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京航空航天大学出版社郑子礼单片微机及外围集成电路设计手册上海实用计算机自动控制工程公司，陈大钦电子技术基础实验高等教育出版社，何小艇电子系统设计浙江大学出版社，李全利单片机原理及接口技术高等教育出版社李庆常电子技术课程设计北京理工大学出版社彭建英中国学术期刊全文数据库中国仪器仪表年期黄祯祥中国学术期刊全文数据库现代电子技术，基于单片机的温度控制系统，年期余永全单片机应用系统的功率接口技术北京航空航天大学出版社，沈德金系列单片机接口电路与应用程序实例北京航空航天大学出版社，杨永华中国学术期刊全文数据库甘肃科技年期陈可中中国学术期刊全文数据库现代电子技术，基于单片机的水温控制系统，年期刘明业数字系统自动设计高等教育出版社，附录转化后的水温信号对应的十进制数对应的十六进制数显示的温度数附录水温智能控制系统的设计摘要本文给出了个基于单片机控制的水温智能控制系统。重点阐述了系统的硬件构成，各部分的主要作用及系统软件的设计过程。设计方案的核心部件是