基于AT89S52单片机控制的水温控制系统.doc

水温控制系统摘 要本文设计了一个基于AT89S52单片机控制的水温控制系统, 由下位机、上位机、和通讯网络三部分组成。下位机是基于单片机AT89S52和温度传感器DS18B20的高精度数据采集系统，功能是对温度的检测与输出控制。上位机采用计算机，与下位机进行数据信息的交互，并显示各路温度值及其曲线、控制参数、设定值等。其中，温度检测单元和可控硅调功控温单元是本文的设计重点。温度检测单元，根据设计指标的要求我们选择了温度传感器DS18B20，实现温度采集.输出控制单元是通过对加热电阻丝的电源通断来实现的，采用可控硅（晶闸管）调功方式。通过MOC3041光耦过零触发器实现对功率晶闸管的过零触发，从而实现对被控对象（如炉温）的PID温度调节。关键词：AT89S52单片机； 温度传感器DS18B20； 温度检测； PID温度调节； 可控硅（晶闸管）调功；Water Temperature Controlling System ABSTRACTThe paper main designs a brainpower controlling system of water temperature based on the microcontroller AT89S52 ，It consists of up a machine, bottom amachine,and communication network. Bottom a machine is a high accuracy data collection system that bases on the microcontroller AT89S52 and the temperature sensor DS18B20 system. Its function is to temperature and output the control. The up a machine is a PC. with the bottom a machine proceeding data information hands over with each other, combine each road of manifestation temperature value and its curve, control parameter, initial value.etc.。Among them, The units of the temperature examination and the regulating power of the can-controlled silicon are the points of this design.For the temperature examination unit ,Consider of the index request of the design, we choosing the the temperature sensor DS18B20 to realize temperature collection.The output controlled unit is achieved by turn-on and turn-off of the power supply of the heated resistance wire, and adopt the regulating power of the can-controlled silicon. via photoelectricity coupling by-zero trigger MOC3041,it can actualize by-zero touch-off to power thyristor, thereby actualize the PID thermoregulation of the under controller (such as the temperature camp stove).Key Words: the microcontroller; AT89S52; the temperature sensor DS18B20; temperature examination; the PID thermoregulation;the regulating power of the can-controlled silicon;一:前言 温度控制是很多企业常见的控制装置,如机械行业的零件热处理、塑料制品的注塑机上,粉末冶金行业烧结炉、还原炉等都有温度控制问题,尤以热处理加热炉的温度控制最为典型。热处理加热炉是工厂热处理和高校热处理实验广泛使用的加热设备。现在所使用的炉温控制方法很多仍是陈旧的动圈式两位指示调节仪(如XCT101 型动圈式两位指示调节仪) 。这种炉温控制方法炉温波动范围大,保温时间靠人工计时,加热速度不能控制,温度不能全程动态跟踪显示。这样的控制和显示方式不能满足日益发展的工业需求。高校的发展同样要求用现代化手段提升现有的实验设备,为学生提供更多更好、更现代化的实验条件。因此,我们就学校热处理实验用电阻加热炉进行现代化改革,将PC 机强大的软硬件资源、友好的人机界面和80C196单片机优秀的实时控制功能、灵活的编程能力有机的结合起来,开发出热处理微机控制系统,实现温度控制的自动化。不但能用于学校的实验教学及其它一些研究课题的开发,同样能用于工厂热处理、注塑机多点温度的控制,提高工业企业自动化水平。二: 方案设计与论证根据题目的要求，我们提出了以下的两种方案：（1）、方案一：此方案是采用传统的模拟控制方法（方案框图如图1-），选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。器特点是电路简单，易于实现，但是系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统静差大，不稳定。系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法，而且不易实现对系统的控制及对温度的显示，人机交换性能差。 图1模拟控制框图（2）、方案二：采用单片机89s51为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。比较两种方案，方案二明显的改善了方案一的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点。因此本设计电路采用方案二。三:系统设计方案1:控制系统的总体硬件结构 水温装置AT89S51PC机DS18B20键盘显示部分图2控制系统的总体硬件结构图控制系统的总体硬件结构图如图2。本系统采用AT89S52单片机作为下位机，温度检测与控制。PC机为上位机，与单片机实时通信，实现参数显示、修改、报警等功能。本章介绍水温控制系统的硬件电路，其电路主要由五大部分组成：温度检测电路，可控硅调功控温电路，掉电检测与保护电路，键盘/显示电路，与上位机通讯电路。电路设计遵循简单实用，易于实现，安全可靠等原则。2:系统软件设计由于系统的复杂性，在软件设计部分只设计了温度采集与控制模块、键盘与显示模块以及单片机通信模块的程序。本章借助Keil C51，对温度采集与控制模块、键盘与显示模块以及单片机通信模块的程序进行了设计，虽然在功能实现的过程中遇到了很多的困难，对一些算法还不是很熟悉，但基本实现了系统要求的各种功能。在设计程序时必须事先了解单片机的一些基本原理，比如它的输入输出端口以及各功能引脚的位置和所接的电位。只有在以上的基础上才有可能对单片机进行编程。因为是第一次使用KEIL C51，在使用KEIL C51软件的时候也会经常遇到一些困难，对文件的生成机制不是很熟悉，对一些设置还不是很了解，还需要进一步的学习。四:结论简易水温控制系统，由于采用温度控制技术，不需要建立水温控制的精确数学模型，只要把现场操作人员的操作经验和数据总结成较完善的语言控制规则，因此，它可以避开控制过程中的不确定性、不精确性、噪声以及非线性、时变性和时滞性等影响，因此这种系统具有无超调、无静差、鲁棒性强等优点。系统采用AT18S52单片机，通过编写的程序配合硬件系统基本能达到预期的水温控制效果。本系统实现的功能有：(1)数据的采集与滤波；(2)过程监控：包括参数显示、上下限报警等；(3)控制算法；(4)通过D/A转换输出控制量；(5)实现上位机和下位机的通信。五:参考文献1涂序彦