【毕业设计】单片机温度控制系统的设计

但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。

端同样可驱动个型负载。

外部程序存储器地址允许输入端固化编程电压输入端。

当引脚接高电平时，只访问片内并执行内部程序存储器中的指令，但当的值超过时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。

当引脚接低电平时，只访问片外并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。

然而需要注意的是，如果保密位被编程，则复位时在内部会所存端的状态。

外接时钟引脚和振荡电路反相放大器的输入端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。

在采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。

振荡电路反相放大器的输出端。

若须采用外部时钟电路，则该引脚悬空。

要检查的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看端是否有脉冲信号输出。

温度传感器本文选择温度传感器，是种数字温度传感器，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

其主要特点如下独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要条口线即可实现微处理器与的双向通讯。

测温范围为，测温精度为。

支持多点组网功能，多个可以并联在唯的三线上，实现多点测温工作电源在使用中不需要任何外围元件。

测量结果以位数字量方式串行传送。

最大的特点是采用线通信接口。

由于是线通信接口，所以要先完成设定，否则记忆和控制功能将无法使用。

首先提供以下功能命令之读，匹配，搜索，④跳过，报警检查。

这些指令操作作用在没有个器件的位光刻序列号，可以在挂在线上的多个器件中选定个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有多少什么样的设备。

因为是线式的数字温度传感器，温度数据直接从其串行输出，输出的就是数字量了，单片机可以直接接收，所以就不需要再加转换电路。

控制算法的选择控制是按偏差的比例积分和微分进行控制，是控制理论中技术最成熟，应用最广泛的种控制技术。

而且由于控制算法原理简单，实现方便，其控制器结构简单，参数调整方便，稳定性好，适应性强，而且适用于各种不同的对象，可以根据经验进行调整，从而得到满意的控制效果。

所以本文选用控制算法。

参数对控制性能的影响比例控制对控制性能的影响对动态特性的影响比例控制加大，使系统的动作灵敏速度加快，偏大，振荡次数增多，调节时间加长。

当太大时，系统会趋于不稳定。

若太小，又会使系统的动作缓慢。

对稳态特性的影响加大比例控制，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度，但是加大，只是减少，却不能完全消除稳态误差。

积分控制对控制性能的影响对动态特性的影响积分控制通常使系统的稳定性下降。

太小系统将不稳定。

偏小，振荡次数较多。

太大，对系统性能的影响减少。

积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。

但是若太大时，积分作用太弱，以至不能减小稳态误差。

微分控制对控制性能的影响当偏大时，超调量较大，调节时间较长。

当偏小时，超调量也较大，调节时间也较长。

算法调节器的理想运算式为式文中温控系统选择平均出水水温与设定水温之间的偏差，通过对此偏差的处理获得控制信号，再去调节电阻的加热功率，从而实现对水温的控制，式中和的选择可根据实际经验来确定。

采样周期的选取采样周期的选择应视具体对象而定，反应快的控制回路要求选用较短的采样周期，而反应缓慢的回路可以选用较长的。

按香农采样定理来选择，实际上，用理论计算来确定采样周期存在定的困难。

因此，般按表的经验数据进行选用。

表常见对象选择采样周期的经验数据显示器显示器的主要参数亮度亮度的单位是坎德拉每平方米。

对画面亮度的要求与环境光强度有关。

对比度和灰度对比度是指画面上最大亮度和最小亮度之比，即式分辨力分辨力是指能够分辨出图像的最小细节的能力，是人眼观察图像清晰程度的标志，通常用屏面上能够分辨出的明暗交替线条的总数来表示。

响应时间和余辉时间响应时间是指从施加电压到出现图像显示的时间，又称上升时间。

从切断电源到图像显示消失的时间称为下降时间，又称余辉时间。

显示色发光型显示器件发光的颜色和非发光型显示器件投射或反射光的颜色称作显示色。

显示色分为黑白单色多色和全色四大类。

发光效率发光效率是发光型显示器件所发出的光通量与器件所消耗功率之比。

工作电压与消耗电流驱动显示器件所施加的电压为工作电压，流过的电流成为消耗电流大小对振荡频率有微小的影响，可起频率微调作用。

继电器控制电路单片机用于输出控制时，用的最多的功率开关器件是固态继电器。

固态继电器简称，是种四端器件两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端，它们之间采用隔离器件隔离，实现输入输出的电隔离。

它是种新型的无触点电子继电器，利用半导体器件和电子元件的电磁和光特性来完成各项功能，具有寿命高，可靠性高，灵敏度高，控制功率小，电磁干扰小，与逻辑电路兼容等优点，所以本文中的继电器控制电路采用固态继电器。

其控制电路如图所示。

当温度传感器检测到的水温低于设定值时，单片机需要通过控制电路对水加热，此时继电器触点吸合，加热指示灯亮，饮水机处于加热状态，并通过温度传感器进行测温，当水温加热达到设定值时，继电器触点断开，切断加热电路，加热指示灯灭，饮水机停止加热。

图继电器控制电路硬件电路的设计图所示是饮水机温控系统的电路原理图图系统硬件电路图该系统是以单片机作为控制的核心，采用数字温度传感器来测量当前温度，并直接传送给单片机，通过数码管显示温度，温度控制电路部分使用固态继电器，当水温低于设定温度时，通过电阻排对系统加热，直到温度达到设定值停止加热，再辅以时钟电路和复位电路，使系统达到所需要求。

软件设计温度控制流程图首先设定初值，然后检测水温，并和设定值进行比较，如果达到设定温度，则进入保温状态，如果没有达到设定值，系统自动加热，同时和设定值进行比较，直到达到设定值，停止加热，进入保温状态。

图温度控制流程图测温流程图本文温度测量采用数字温度传感器，主要完成对温度值的测量及显示功能。

文中采用模块化设计，程序设计包括初始化温度转换程序复位程序数码管显示程序和延时程序等，对读出的数据进行校验，然后根据读出的数据得到测量出的十进制温度值，并通过单片机将温度值传送给显示模块来显示当前温度值。

其总体流程图如图所示。

图测温流程图小结本文首先对饮水机的发展现状和前景进行了阐述，然后对系统各部分如单片机做了简单的介绍，并跟据系统设计的需要选择所需要的控制算法以及测温电路和显示电路，其中温度传感器采用了线性度好灵敏度高的数字温度传感器，可以将所测的温度值直接传送给单片机，并通过显示器来显示当前温度，最后对所搭建的系统进行仿真，得到如下结论采用单片机，降低了系统的成本，提高了系统的抗干扰能力，而且本文的温度系统还具有很好的通用性。

温度测量时使用数字温度传感器，具有线性度好灵敏度高的特点，由于采用线通信接口，温度数据直接从其串行输出，输出的就是数字量了，所以不需要接转换电路，使系统更加简单。

参考文献李朝青单片机原理及接口技术，北京北京航空航天大学出版社，雷思孝，冯育长单片机系统设计及工程应用，西安西安电子科技大学出版社，孟立凡，郑宾传感器原理及应用，北京国防工业出版社，李正军计算机控制系统，北京机械工业出版社，宋浩，田丰单片机原理与应用，北京清华大学出版社，徐凤霞，赵成安单片机温度控制系统，齐齐哈尔大学学报，第卷第期张开生，郭国法单片机温度控制系统的设计，载微计算机信息第卷第期赵鸿图基于单片机的温度控制系统的设计与实现，载微计算机信息第卷第期叶景基于单片机的温度控制系统的设计，载中国新通信技术版，黄祯祥，邓怀雄，郭延文等基于单片机的温度控制系统，现代电子技术第期张普光，曹海舟基于单片机的温度控制系统的硬件设计，载软件导刊，附录单片机程序，致谢在论文完成之际，首先向我的指导老师王彩霞老师致以最诚挚的谢意，王老师有着渊博的知识及严谨的治学态度，在做论文的过程中给了我很多非常好的建议及方向性的指导。

她平易近人，关心学生，耐心的解答我论文中的问题。

王老师认真的工作态度及丝不苟的教学精神是我学习的榜样，在此深深的感谢王老师对我各方面的帮助与关心。

在这里还要衷心地感谢电气工程学院的所有老师，在四年的学习过程中给予我许多帮助和指导。

同时感谢和我起学习了四年的各位同学们，当我遇到困难时，是他们的帮助给了我战胜困难的力量和勇气。

最后，再次向所有关心和帮助过我的老师同学及家人表示衷心的感谢，单片机温度控制系统的设计专业电气工程及其自动化姓名卫少魁指导教师王彩霞摘要在能源日益紧张的今天，常用的家用电器如饮水机，电热水器，电饭煲在保温时，由于其温度控制系统简单，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。

所以在这些用电设备的设计中，系统对能源的消耗成为必要的因素之。

本文设计个饮水机的温度控制系统，利用单片机体积小功能强成本低应用面广等特点，以单片机作为饮水机温度控制系统的核心，采用温度检测电路，温度控制电路，时钟电路，显示电路等组成。

采用线性度好灵敏度高的数字温度传感器，并采用了控制算法，增强了系统的稳定性和抗干扰能力。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，有更广阔的开发前景。

关键词，单片机，饮水机，温度传感器，温度检测目录引言系统总体设计系统的工作原理单片机的介绍的主要特性主要引脚及功能温度传感器控制算法的选择参数对控制性能的影响算法采样周期的选取显示器显示器的主要参数数码管显示器单元电路的设计单片机电源电路温度检测电路复位电路上电自动复位手动复位时钟电路继电器控制电路硬件电路的设计软件设计温度控制流程图测温流程图小结参考文献附录致谢引言在上世纪后期，饮水机在我国得到了迅速的发展。

饮水机不属于高技术含量的商品，所以尽管全球面临着通货紧缩的形势，到处呈现社会需求减少和生产过剩的现象，但是饮水机市场还是以极快的速度迅速发展壮大，很多商家都加入到了这个新兴的行业中来，形成激烈的竟争局面。

进入二十世纪后，饮水机的发展更加迅速，向着多样化，智能化的方向发展。

目前，饮水机已经成为发展最快的家电之，饮水机市场将呈现片繁荣的景象。

本设计介绍了以单片机为控制核心，以传感器采集温度信号，并将信号送入单片机，通过软件编程可以驱动各个管脚连接的功能模块实现各个功能，如温度采集温度设定显示等。

文章着重的介绍