基于單片機(jī)控制的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、萬方數(shù)據(jù)第19卷第3期v01．19No．3邯鄲學(xué)院學(xué)報(bào)JournalofHaManCollege2009年9月Sept．2009基于單片機(jī)控制的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)胡洪波1’2，章勇高2(1．華東交通大學(xué)電氣學(xué)院，江西南昌330000：2．上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，江西上饒334109)摘要：本水溫控制系統(tǒng)采用AT89C51作為中心控制器件，由電源模塊，溫度傳感模塊，單片機(jī)編程模塊，顯示模塊，控制模塊等部分組成，電路的結(jié)構(gòu)十分簡潔，控制精確度在此0．20C以內(nèi)，控制穩(wěn)定性高．關(guān)鍵詞：單片機(jī)；水溫控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)中圖分類號：TN710文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673．2030(2009)0

2、3-0081-04收稿日期：2009．08．16作者簡介：胡洪波(197l一)，男，江西上饒人，華東交通大學(xué)在讀碩士，上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系副教授；章勇高(1975一)，男，江西臨川人，華東交通大學(xué)碩士生導(dǎo)師、副教授．1前言全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與制作競賽自1994年至今己成功舉辦了八屆，每兩年舉辦一屆，為了配合全國賽，各省市也定期舉辦大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與制作競賽．江西省“南科杯”大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與制作競賽自1989年至今，已成功舉辦了19屆現(xiàn)場賽和8屆小組賽，通過競賽，大力促進(jìn)了各高校電子信息類專業(yè)的教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)了大批電子創(chuàng)新型人才．競賽成績在一定程度上反映了學(xué)校的

3、專業(yè)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，在各高校中已形成共識，每年參加競賽的隊(duì)伍數(shù)量增加迅速，水平也逐年提高．本文取題于上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院參加2008年江西省“南科杯”大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與制作競賽，取得一等獎(jiǎng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)報(bào)告整理而成，本文未提供整體電路、元件清單和設(shè)計(jì)程序清單．，．，1．1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)水溫白動控制系統(tǒng)，控制對象為l升凈水，容器為搪瓷器皿．水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變．1．2設(shè)計(jì)要求(1)溫度設(shè)定范圍為700C～900C．最小區(qū)分度為loC，標(biāo)定溫差≤loC．(2)溫度控制的靜態(tài)誤差≤loC．(3)LED顯示水的實(shí)際溫度，當(dāng)

4、溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，能自動報(bào)警．(4)發(fā)揮部分：a、溫度控制的靜態(tài)誤差≤O．20C．b、減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間．2設(shè)計(jì)方案方框圖l溫度采>數(shù)碼顯示I集電路》單叫工作指示預(yù)置>R控制叫控帶愷路l》加利熱器l電源>超溫報(bào)警I在這套方案里采用了數(shù)字式的溫度傳感器DSl8820．它能夠?qū)囟戎苯愚D(zhuǎn)換成數(shù)字信號．可以通過～根數(shù)據(jù)線與單片機(jī)進(jìn)行通信，而且它刁i需要外部元件．在一55。C～5。c范圍內(nèi)可以精確到±O．0625。C．電路的最大轉(zhuǎn)換時(shí)8l萬方數(shù)據(jù)問為750ms．這樣設(shè)計(jì)可以不使用A／D轉(zhuǎn)換器，減小轉(zhuǎn)換誤差，從而使系統(tǒng)的精度得以提高，同時(shí)使硬件電路更加簡潔明ytl】87-120．?．3功能模

5、塊設(shè)計(jì)和電路參數(shù)計(jì)算3．1溫度采集電路溫度傳感器是整個(gè)控制系統(tǒng)獲取被控對象特征的重要部件，它的特性直接影響系統(tǒng)的精度，數(shù)字式溫度傳感器DSl8820是最新的“一線器件”．它具有體積小、適用電壓寬、經(jīng)濟(jì)，實(shí)用、線性度很好，精度較高、且其本身已經(jīng)進(jìn)行了校正，使用時(shí)不需再進(jìn)行調(diào)整等特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用DSl8820作為溫度傳感器，采集的數(shù)據(jù)直接送到單片機(jī)中．現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性．適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量．D‘ID叵12atO圖IDSl8820的使用接線圖溫度測量范圍為一55℃～+125℃，可編程為9位～12位A／D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0．0

6、625"(2，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DSl8820可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路．以上特點(diǎn)使DSl8820非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)．性能價(jià)格比也非常出色!【2】51。59【3】7工78因此選擇DSl8820作為本電路的溫度傳感器．DSl8820的接法如圖l所示．DQ為數(shù)字信號輸入／輸出端；G1岫為電源地；VDD為外接供電電源輸入端．3．2控制器控制器采用AT89C5l單片機(jī)，通過DSl8820和按鍵完成

7、數(shù)據(jù)的采集、溫度顯示、溫度設(shè)定．并完成超溫報(bào)警功能．主頻選用12MHZ的晶振‘咿17．控制電路如圖2所示．3．3按鍵與顯示電路按鍵電路中，當(dāng)人工設(shè)定溫度后自動返回，顯示當(dāng)前的實(shí)際溫度．當(dāng)無按鍵按F時(shí)，4秒后返回當(dāng)前實(shí)際溫度．這樣防Jl-力tl熱器在加熱過程中損壞．顯示功能是由3個(gè)數(shù)碼管來完成，它們顯示的數(shù)據(jù)分別代表個(gè)位、十位和小數(shù)點(diǎn)后一位．所顯示的數(shù)據(jù)由單片機(jī)以并行位選方式直接以BCD碼送給數(shù)碼管．顯示電路如F圖3所示．82曰1T殂lC10；2。cPgTL