水温控制系统的设计与实现

1、 摘要 摘 要该水温控制系统采用单片机进行温度实时采集与控制。温度信号由“一线总线”数字化温度传感器ds18b20提供，ds18b20在-10+85c范围内, 固有测温分辨率为0.5 。水温实时控制采用继电器控制电热丝和风扇进行升温、降温控制。系统具备较高的测量精度和控制精度，能完成升温和降温控制。关键词： at89c51 ds18b20 水温控制abstract this water temperature control system uses the single chip microcomputer to carry on temperature real-time gathering

2、 and controling. ds18b20, digitized temperature sensor, provides the temperature signal by a main line. in -10+85 the scope, ds18b20s inherent measuring accuracy is 0.5 . the water temperature real-time control system uses the electricity nichrome wire carring on temperature increiseament and operat

3、es the electric fan to realize the temperature decrease control. the system has the higher measuring accuracy and the control precision, it also can complete the elevation of temperature and the temperature decrease control.key words: at89c51 ds18b20 water temperature controlii 目录 目 录1. 系统方案选择和论证11.

4、1 题目要求11.1.1基本要求11.1.2发挥部分11.1.3说明21.2系统基本方案11.2.1各模块电路的方案选择及论证21.2.2系统各模块的最终方案52. 硬件设计与实现72.1系统硬件模块关系72.2主要单元电路的设计72.2.1温度采集部分设计72.2.2加热控制部分102.2.3键盘、显示、控制器部分102.3 protel99设计原理图12 2.3.1 protel原理图设计步骤122.3.2 pcb板设计步骤 133. 系统软件设计153.1 读取ds18b20温度模块子程序153.2数据处理子程序153.3键盘扫描子程序173.4主程序流程图184.硬件电路调试及调试中发

5、现的问题与解决方法194.1 静态温度测试194.2动态温控测量194.3结果分析205.系统测试215.1静态温度测试 215.2动态温度测量 215.3结果分析 21设计总结23致谢25参考文献27附录1：产品使用说明29附录 2：元件清单31附录3：系统硬件原理图33附录4：软件程序清单3551.系统方案选择和论证1.系统方案选择和论证1.1 题目要求设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1l净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。1.1.1基本要求（1）温度设定范围为4090，最小区分度为1，标定温度1。（2

6、）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差1。（3）用十进制数码管显示水的实际温度。1.1.2发挥部分（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40提高到60）时，减小系统的调节时间和超调量。（2）温度控制的静态误差0.2。（3）在设定温度发生突变（由40提高到60）时，自动打印水温随时间变化的曲线。1.1.3说明（1）加热器用一千瓦电炉。（2）如果采用单片机控制，允许使用已有的单片机最小系统板。（3）数码显示部分可以使用数码显示模块。（4）测量水温时只要求在容器内任意设置一个测量点。（5）在设计报告附一篇400字以内的报告摘要。1.2系统基本方案根据题目要求系统模块分可以划分为

7、：温度测量模块，显示电路模块，加热模块，控制模块，系统的框图如图1.2.1所示。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。1.2.1各模块电路的方案选择及论证（1）控制器模块根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理、控制电热丝和风扇使控制对象满足设计要求、控制显示电路对温度值实时显示以及控制键盘实现对温度值的设定等。对控制器的选择有以下三种方案：方案一：采用fpga作为系统控制器。fpga功能强大，可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用eda软件仿真、调试，易于进行功能扩展。fpga采用并行

8、的i/o口方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统控制核心。由温度传感器送来的温度信号，经fpga程序对其进行处理，控制加热装置动作。但由于本设计对数据处理的速度要求不高，fpga的高速处理的优势得不到充分体现，并且其成本偏高，引脚较多，硬件电路布线复杂。output显示电路加热装置测温部分键盘输入控制部分input图1.2.1 系统基本模块方框图 方案一：采用fpga作为系统控制器。fpga功能强大，可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用eda软件仿真、调试，易于进行功能扩展。fpga采用并行的i/o口方式，提

9、高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统控制核心。由温度传感器送来的温度信号，经fpga程序对其进行处理，控制加热装置动作。但由于本设计对数据处理的速度要求不高，fpga的高速处理的优势得不到充分体现，并且其成本偏高，引脚较多，硬件电路布线复杂。方案二：采用模拟运算放大器组成pid控制系统。对于水温控制是足够的。但要附加显示、温度设定等功能，要附加许多电路，稍显麻烦。方案三：采用atmel公司的at89c51作为系统控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。基于以上分析拟订方案三，由at89c51作

10、为控制核心，对温度采集和实时显示以及加热装置进行控制。（2）加热装置有效功率控制模块根据题目，可以使用电热炉进行加热，控制电热炉的功率即可以控制加热的速度。当水温过高时，关掉电热炉进行降温处理，让其自然冷却。在制作中，我们装设一个小电风扇，当水温超高时关闭电炉开启风扇散热，当需要加热时开启电炉关闭风扇。由于加热的功率较大，考虑到简化电路的设计，我们直接采用220v电源。对加热装置控制模块有以下两种方案：方案一：采用可控硅来控制加热器有效功率。可控硅是一种半控器件，应用于交流电的功率控制有两种形式：控制导通的交流周期数达到控制功率的目的；控制导通角的方式控制交流功率。由交流过零检测电路输出方波经

11、适当延时控制双向可控硅的导通角，延时时间即移相偏移量由温度误差计算得到。可以实现对交流电单个周期有效值周期性控制，保证系统的动态性能指标。该方案电路稍复杂，需使用光耦合驱动芯片以及变压器等器件。但该方案可以实现功率的连续调节，因此响应速度快，控制精度也高。方案二：采用继电器控制。使用继电器可以很容易实现地通过较高的电压和电流，在正常条件下，工作十分可靠。继电器无需外加光耦，自身即可实现电气隔离。这种电路无法精确实现电热丝功率控制，电热丝只能工作在最大功率或零功率，对控制精度将造成影响。但可以由多路加热丝组成功率控制，由单片机对温差的处理实现分级功率控制提高系统动态性能。基于以上分析以及现有器件

12、限制选择方案二，采用继电器控制省去光耦和交流过零检测电路，在软件上选用适当的控制算法，同样可以达到较好的效果。（3）温度采集模块题目要求温度静态误差小于等于0.2，温度信号为模拟信号，本设计要对温度进行控制和显示，所以要把模拟量转换为数字量。该温度采集模块有以下三种方案：方案一：利用热电阻传感器作为感温元件，热电阻随温度变化而变化，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值相应的温度值。最常用的的是铂电阻传感器，铂电阻在氧化介质中，甚至在高温的条件下其物理，化学性质不变。由铂电阻阻值的变化经小信号变送器xtr101将铂电阻随温度变化的转换为420ma线形变化电路，再将电流信号转化为电压信号

13、，送到a/d转换器adc0809.即将模拟信号转换为数字信号。该方案线性度优于0.01。方案二：采用温度传感器ad590k。ad590k具有较高精度和重复性，良好的非线性保证0.1的测量精度。加上软件非线性补偿可以实现高精度测量。ad590将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。送入8为a/d转换器，可以获得255级的精度，基本满足题目要求。 方案三：采用数字温度传感器ds18b20。ds18b20为数字式温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。单总线器件，可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单，用一根通信线可以很多这样的数字温度计，十分方便。ds18

14、b20产品特点：（1） 只要求一个端口就能实现通信。（2） 在ds18b20中的每个器件上都有独一无二的序列号。（3） 实际应用中不须要外部任何元器件就可实现外部测温功能。（4） 温度测量范围在负55摄氏度到正125摄氏度之间。（5） 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位之间选择。内部有温度上限下线报告设置。如图1.2.2 所示 图1.2.2 ds18b20测温电路基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案三。ds18b20与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。并且从ds18b20读出的信息或写入ds18b20的信息

15、仅需要一根口线（单线接口）读写,因而使用ds18b20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面带来了令人满意的效果。（4）键盘与显示模块根据题目要求，水温要由人工设定，并能实时显示温度值。对键盘和显示模块有下面两种方案： 方案一：采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。液晶显示屏（lcd）具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点。但由于只需显示三位温度值，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器资源占用较多，其成本也偏高。方案二：采用三位l

16、ed七段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。按键采用单列3按键进行温度设定。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用bcd编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。根据以上论述，采用方案二。本系统中，采用了数码管的动态显示，节省单片机的内部资源。1.2.2系统各模块的最终方案根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案： 1. 采用at89c51单片机作为控制器，分别对温度采集、led显示、温度设定、加热装置功率控制。2. 温度测量模块采用数字温度传感器ds18b20。此器件经软件设置可以实现高分辨率测量。 3. 电热丝有效功率控制采用继电器

17、控制，实现电路简单实用，加上温度变化缓慢可以满足设计要求。4. 显示用led数码管显示实时温度值，用enter、up、down三个单键实现温度值的设定。outputled数码管继电器ds18b20键盘输入at89c51input图1.2.3 系统基本框图系统的基本框图如图1.2.3 所示。cpu（at 89c52）首先写入命令给ds18b20，然后ds18b20开始转换数据，转换后通过89s52来处理数据。数据处理后的结果就显示到数码管上。另外由键盘设定温度值送到单片机，单片机通过数据处理发出温度控制信息到继电器。ds18b20可以被编程，所以箭头是双向的。152.硬件设计与实现2.硬件设计与

18、实现2.1 系统硬件模块关系本系统的执行方法是循环查询执行的，键盘扫描也是用循环查询的办法，由于本系统对实时性要求不是很高，所以没有用到中断方式来处理。各模块关系图如图2.1.1所示。单片机初始话模块继电器控制模块键盘扫描模块（扫描有无enter键按下）ds18b20得到温度值，存放到buffer中处理温度值，换算成bcd码温度显示模块图2.1.1 统硬件模块关系图2.2主要单元电路的设计2.2.1温度采集部分设计本系统采用半导体温度传感器作为敏感元件。传感器我们采用了ds18b20单总线可编程温度传感器,来实现对温度的采集和转换，直接输出数字量，可以直接和单片机进行通讯，大大简化了电路的复杂

19、度。ds18b20应用广泛，性能可以满足题目的设计要求。ds18b20的测温电路如图2.2.1所示。图2.2.1 ds18b20测温电路（1）dsi8b20的测温功能的实现：其测温电路的实现是依靠单片机软件的编程上。 当dsi8b20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的0，1字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0062 5lsb形式表示。温度值格式如表2.2.1所示，其中“s”为标志位，对应的温度计算：当符号位s=0时，直接将二进制位转换为十进制；当s=1时，先将补码变换为原码，再

20、计算十进制值。dsi8b20完成温度转换后，就把测得的温度值与 th做比较，若tth或t rom操作命令 - 存储器操作命令- 处理数据 初始化 单总线上的所有处理均从初始化开始 rom操作命令 总线主机检测到dsl820的存在便可以发出rom操作命令之一这些命令如表2.2.2所示表2.2.2 rom操作命令表指令代码read rom(读rom)33hmatch rom(匹配rom)55hskip rom(跳过romcchsearch rom(搜索rom)f0halarm search(告警搜索)ech 存储器操作命令如表2.2.3所示表2.2.3 存储器操作命令表指令代码write scra

21、tchpad(写暂存存储器)4ehread scratchpad(读暂存存储器)behcopy scratchpad(复制暂存存储器)48hconvert temperature(温度变换)44hrecall eprom(重新调出)b8hread power supply(读电源)b4h（3）温度转换算法及分析由于ds18b20转换后的代码并不是实际的温度值，所以要进行计算转换。温度高字节（ms byte）高5位是用来保存温度的正负（标志为s的bit11bit15），高字节（ms byte）低3位和低字节来保存温度值（bit0 bit10）。其中低字节（ls byte）的低4位来保存温度的小数

22、位（bit0 bit 3）。由于本程序采用的是0.0625的精度，小数部分的值，可以用后四位代表的实际数值乘以0.0625，得到真正的数值，数值可能带几个小数位，所以采取小数舍入，保留一位小数即可。也就说，本系统的温度精确到了0.1度。算法核心：首先程序判断温度是否是零下，如果是，则ds18b20保存的是温度的补码值，需要对其低8位（ls byte）取反加一变成原码。处理过后把ds18b20的温度copy到单片机的ram中，里面已经是温度值的hex码了，然后转换hex码到bcd码，分别把小数位，个位，十位的bcd码存入ram中。2.2.2加热控制部分由于本系统要控制电热丝加热，功率较大，因此要

23、借助功率电路。在器件选择上留足余量，增加安全性。加热部分采用继电器控制，电路简单可靠。电路如图2.2.2所示。当实测温度低于设定值时，由单片机输出高电平信号。三极管9014导通，继电器开始工作对水加温。为了防止继电器频繁动作。在软件中对水温测量精确到0.1，而在温度设定时只取整数。可以有1的余量。当设定温度低于实测温度时为了加快系统动态响应速度，设置一个小功率电扇，加速水温的降低。使系统整体性能得以提高。原理图如图2.2.3所示。2.2.3键盘、显示、控制器部分本设计中采用动态显示方式驱动3个七段数码管，分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管采用共阴极，由于at89c51单片机每个i/o的拉

24、电流只有12ma。所以在位码和段码都加上了同相驱动器。键盘采用按键开关经上拉电阻分别接p1.0、p1.1、p1.2口上，起到控制、上调和下调作用。每按上调和下调键，设定温度值增1减1。单片机xtal2、xtal1接12mhzj晶振，提供系统时钟基值。另reset接复位按键。原理图如图2.2.4所示。图2.2.2 继电器控制图2.2.3 风扇控制图图2.2.4 键盘、显示、控制器部分原理图 2.3 protel99设计原理图2.3.1 protel原理图设计步骤使用protel进行电路板设计的第一步便是设计原理图，原理图决定了整个电路的基本功能，也是接下来生成网络表和设计印刷电路板的基础。 在p

25、rotel 99的初始界面下新建一个设计库，该数据库用来管理项目。 file-new-改文件名改保存路径ok 进入设计库文件中的文件夹document。 在document 文件夹中新建原理图文件和印制板文件。file-new-schematic document-ok-改文件名file-new-pcb document-ok-改文件名 打开原理图文件。 添加原理图文件库。design-add/remove library- 浏览所需零件库add-ok 放置电路所需的各种元件，图件，网络标号等元器件。design-add/remove library- 浏览所需零件库add-ok从零件库中调出

26、元件 place-part 对原图元件进行布局，布线，构成一个完整的原理图。 place-part 编辑和调整。然后进行输出存档。右键properies.designation-part-footrint save 打印或建立报表。 新建原理图new-sch连线元件布局建立网络报表 create netlist添加元件库add/remove library 调出元件find-placecompent设置元件属性打印输出报表 print,rcport存盘 save图2.3.1 protel设计的流程图2.3.2 pcb板设计步骤用pcb系统设计pcb板分以下7个步骤： 有关参数的设置。这一步主要

27、设定自动布参数、自动布线参数、板面参数等。 pcb板尺寸设计。在禁止布线层上，沿设计的pcb边画边框线，即指定自动布局的范围。这一步为自动布局打基础。同时，在上层板面（即元器件面）沿禁止布线层的边框图线放置铜线，这是pcb板最后成型所必须的。 布局就是根据原理图上元器件之间的连接关系，并考虑电磁兼容性以及元 3.系统软件设计 15 器件的安装空间和散热等，总是将元器件放置在pcb电路板上适当的位置。布局的好坏直接影响pcb板的电气性能和布局的功能，是pcb板设计过程中最费时、最繁琐的。布局工作需要耐心、细致。尽管系统提供了自动布局的功能，但是一般而言都需要手工调整。手工布局，首先载入sch生成

28、的网络表，通过手工移动元器件pcb板上的排列位置实现布局。移动元器件是最好打开网络连接显示，这样就能观察到相邻元器件连线的疏密。自动布局，pcb系统环境提供自动布局功能完成元器件放置，但在细节处最好使用手工调整。布局时要求相互间连线多的元器件应该就近放置；相互间可能造成干扰的元器件应远离：功率器件应考虑散热空间。 自动布线。布线就是在元器件引脚之间放置覆铜连线的过程，这一过程可以通过手工完成，也可以自动进行。但是protel99的pcb系统提供了强大的自动布线功能，建议使用该功能自动布线。在进行自动布线之前，设计人员必须先设计好布线参数，定义布线规则。如果不适当，可能会导致自动布线失败，即布线

29、的成功率不高，所以这一 步要特别注意 启动设计规则检查drc，这一步利用pcb提供的drc功能对完成布线的pcb板进行检查，这一步由软件自动完成。检查的结果输出在报告文件*.rep中，pcb软件将出错处在pcb图上显示出来，为检查、修改提供方便。 板面字符调整。为了使设计的pcb板美观，并且安装焊接元器件方便，应将元器件的名称。设计值的字符参数移至元器件框外。大小合适且字符不想重叠。 将经过drc检查无误，且版面字符调整好的pcb设计图存盘、输出、制版。 印刷板电路设计完成以后，整个电路板的设计项目就基本完成。存档以便进行后期的修改及完善。设置丝印字走线元件布局手工制板热转印法光印法等打印，输

30、出报表存盘save电路板成品交给印制板 图2.3.2制作pcb板的流程193.系统软件设计 3.系统软件设计系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行变成实现各项功能。主程序对模块进行初始化，而后调用读温度、处理温度、显示、键盘、和继电器各模块。用的是循环查询方式，来显示和控制温度。 3.1读取ds18b20温度模块子程序每次对da18b20操作时多要按造ds18b20工作过程中的协议进行。初始化- rom操作命令- 存储器操作命令- 处理数据 程序流程图如图3.1.1所示。3.2数据处理子程序由于ds18b20转换后的代码并不是实际的温度值，所以要进行数据处理。由于本程序采用的是0.0625的

31、精度，小数部分的值，可以用后四位代表的实际数值乘以0.0625，得到真正的数值，数值可能带几个小数位，所以采取四舍五入，保留一位小数即可。也就说，本系统的温度精确到了0.1度。首先程序判断温度是否是零下，如果是，则ds18b20保存的是温度的补码值，需要对其低8位（ls byte）取反加一变成原码。处理过后把ds18b20的温度copy到单片机的ram中，里面已经是温度值的hex码了，然后转换hex码到bcd码，分别把小数位，个位，十位的bcd码存入ram中。数据处理子程序流程图如图3.2.1所示。开始开始初始化ds18b20存在？rom操作命令存储操作命令读取温度值返回是否图3.1.1读取d

32、s18b20温度子程序流程图返回数据传递温度是否为负？bcd码转换求补运算图3.2.1数据处理子程序流程图3.3键盘扫描子程序按键功能： 1. enter p1.0(k2)控制键2.up p1.1(k3)加1键3. down p1.2(k4)减1键键盘子程序流程图如图3.3.1所示。开始enter_flag为1？enter键是否按下？是否有enter键按下？是否有up键按下？是否有down键按下？display显示返回主程序enter子程序flag=1up子程序down子程序是是是是是否否否否否图3.3.1键盘子程序流程图3.4主程序流程图总模块流程图如图3.1.1所示。本软件设计采用循环查询

33、来处理各个模块，温度是缓慢变化量所以可以满足性能要求。图3.1.1所示为系统主程序流程图否初始化开始调用a/d转换子程序ds18b20存在？数据处理子程序显示子程序键盘扫描子程序继电器控制子程序错误处理显示888是图3.1.1主程序流程图4 硬件电路调试及调试中发现的问题与解决方法测试仪器 :pc机、qth一52在线仿真机、数字万用表、稳压电源、温度计。测试方法:先对各单元功能模块进行独立测试，再进行上机整体测试，通过后进行脱机测试，以提高调试效率。4.1采集电路测试调试目的 :使温度采集电路输出的电压与温度的关系符合理论设计数值。调试方法 :可用一点测试法，在室温27时调节电位器rwl，使d

34、s18b20对地电阻为1m，运放正端输人电压v + = 300mv时，vo = 2.7v即可。也可采用两点测试法，当温度在0一50之间变化时，运放正端输人电压v+约为273一323mv,调试时用可调电压信号模拟温度信号输人到运放正端，调节电位器rw2使v + = 273mv时vo =ov，调节r#2使v+=323mv时vo二5v，则5v/50,c = 100mv/即为输出精度。因软件还要校正测温值，故基本符合上述数值即可。采用两点法较精确，故用两点法。4.2 放大电路测试设计中放大倍数设定为50倍，则r2=r4 = 50r1 = 50r3即可实现，起初选用r1= r3 = 2k, r2 = r

35、4 = 100k，用万用表检测后得知输出与输人之间不是放大50倍，且偏差较大，经仔细分析后得知，由于运放输人阻抗rl, r3的2k阻值与前面1k的电位器产生的阻值相差不够大，造成分流，从而影响精度，后改用r1=r3=100k, r2 =r4=5.1m的大阻值后，放大电路达到预期效果。4.3 单片机系统分下面几部分分别调试:a/d转换过程、按键检测、数码显示、发功率控制信号，排除接线和程序的个别错误之后，单片机可正常工作，其它电路经简单调试后即可正常工作。8路移位寄存器7415165以串行方式发送数据给89c51，但在20 水温控制系统的设计与实现 该电路中，其总是不能正确传输输出数据给89c5

36、1，故在电路中，直接输出的信号传给89c51调试中发现发光二极管的亮度一直很微弱，用万用表测量可知，其输入电压只有1.99v，勉强能够发光，而89c51输出的电压依然为5v左右，分析知89c51在串行口工作方式下，负载很重，发光二极管分得的电流较小，使其不能正常发光。4.4 系统统调各单元均调通后，进行整机调试，过程如下:将调试好的各模块接在一起，用qth一52仿真机代替89c51单片机进行模拟调试，用键盘设定一温度范围值，当室温(2790)在该围时，检验是否只有绿灯亮;当设定温度的范围上限值低于27时，是否只有白灯亮(散热状态);在设定温度范围下限值高于27时，是否只有红灯亮(加热状态)。同

37、时检测数码管显示值是否与温度计显示的值一致。当系统能正常工作后，将程序固定在89c51的eeprom中，再进行脱机调试，如正常工作，则系统设计就此完成，如不能正常工作，应作必须的检查调试，看能否正常运行。调试中发现集成固定三端稳压器7805不能正确输出+5v电压，故在电路中，直接用高精度稳压电源提供+5v电压。在脱机调试中，发现系统无法复位，经检查知电路中没有接人复位电路，经接人上电复位方式的复位电路后，系统运行正常。 设计总结 23 5. 系统测试5.1 静态温度测试测试方式：由于种种条件的限制，采用模拟加热方式进行测试。利用继电器的指示灯来显示继电器的动作。红灯表示加热，绿灯表示降温。测量

38、仪器：空调温度显示屏测试结果如表4.1.1所示：表5.1.1 测试结果数据标准温度/2022252728测量温度/19.822.124.726.827.6误差/0.20.10.30.20.45.2动态温控测量测试方式：加热方式用体温对传感器ds18b20进行加热。设定控制温度，记录超调温度，稳态误差。超调温度与加热的功率有关，这里不再测量。测量仪器：空调温度显示屏测量结果如表5.2.1所示：表5.2.1 测试结果数据设定温度/29303335超调温度/1.30.91.10.6稳态误差/0.20.40.20.45.3结果分析有以上的测量结果可见，系统基本上达到了所要求的指标，静态测温的精度主要由

39、ds18b20来决定。在控温指标中，影响系统的性能的因素很多。最关键的是加热系统本身的物理性质及控制算法。由于条件的限制，在本设计中采用体温进行测试。 24 水温控制系统的设计与实现 设计总结通过本次温度监控系统的设计,我大有收获，在制作过程中，一定要注意的每个工作步骤的检查，确保制作成功。比如在合理布线，检查装配无误的情况下，如果还出现电路无输出的情况，那么可以肯定是原理图错误，这时就要回到原理图进行检查。总体的检查顺序应该是原理图、pcb图、装配情况、焊接工艺。从整体来说这是一个复杂的过程，要细心谨慎，沉着冷静，反复检查，直到找到原因为止。这次毕业设计历时至少3个月，从一开始的确定课题，到

40、后来的资料查找、理论学习，再有就是近来的调试和测试过程，这一切都使我的理论知识和动手能力进一步得到频率合成电路课题中包含了通信电路和单片机部分知识，可以说是对通信电路知识的一次全面综合。在画原理图、pcb布线、安装和调试过程中不可避免地遇到各种问题，这要求保持沉着冷静，联系书本理论知识积极地思考，实在解决不了可以请教同学或指导老师。虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题，但是最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题，实现了整个系统设计与最后调试，相关指标达到期望的要求，很好地完成了本次设计任务。经过四年学习的积累，在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我认真严肃的完成了我

41、的毕业设计。从得到题目到查找资料，从对题目的研究设定到pcb电路板的制作，从电路板的调试到失败后再一次全部重新开始在这一个充满挑战伴随挫折，充满热情伴随打击的过程中，我感触颇深，它已不仅是一个对我四年学习知识情况和我的应用动手能力的检验，而且还是对我的钻研精神，面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验。我在这个过程中深刻的感受到了做毕业设计的意义所在，和我一样真正投入了身心去做的人也一定会有同样的感触。本课题的重点、难点是：（1） 初步接触温度传感器，要对传感器的原理、结构、应用等各方面从头开始琢磨；（2） 考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理以及与单片机的接口；（3） 熟悉拉rs-232-

42、c串口编程的技术；（4） 考究调整电路的实现过程以及怎么样通过单片机来间接的控制。通过做本课题，我了解并掌握了传感器的基本理论知识，更深入的掌握单片机的开发应用和pc编程控制。为以后从事单片机软硬件产品的设计开发、pc软件开发打下了良好的基础，树立独立从事产品研发的信心，并在这种能力上得到了比较充分的锻炼。26 水温控制系统的设计与实现 致 谢 论文即将完成之际，回想论文开题的情景，仿佛就在昨日。转眼就要毕业，不禁感慨万千。 首先，我要感谢西安电子科技大学长安学院的老师。是他们带我走进校门，认识、熟悉了长安学院，传授我知识，教我为人的道理。 其次，我要感谢我的家人。是他们的帮助，让我能全身心地

43、投入四年的学习生活。 最后，我要感谢我的导师申老师和罗老师。从开始进入课题到论文的顺利完成，感谢他们给予我的帮助。老师们严谨细致、一丝不苟的作风是我工作、学习的榜样;他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在这里再次表示我诚挚的谢意!28 水温控制系统的设计与实现 参考文献1.单片机应用开发实用子程序. 边春元等 编著. 人民邮电出版社. 20052.ds18b20官方英文文档 . ds18b20官方英文站点下载3.全国大学生电子设计大赛培训系列教程. 高吉祥 主编.电子工业出版社.20074.单片微型计算机原理及应用. 张毅坤等 编著. 西安电子科技大学出版社.19985.微型计

44、算机接口技术 . 王兆月等 编著. 机械工业出版社 .200630 水温控制系统的设计与实现 附录1： 产品使用说明本水温控制系统能在099范围内设定任意温度值，超出此范围将有出错显示888，之后返回到99或0。通过按enter键确认开始温度设定；p1.1的up键为加1键，每按一次使设定温度值加1p1.2的down键为减1键，每按下一次设定温度值减1。设置完温度要在按erter键确认温度设定完成，之后显示实测温度值。当温度传感器没有接入时也将有出错提示显示888。32 水温控制系统的设计与实现 附录2： 元件清单 元 件 数 量（个）at89s51 1ds18b20 17404 212mhz晶

45、振 1继电器 1数码管 3按键开关 49014 21n4007 1发光二极管 21k8排阻 1100电阻 33k 44.5k 1500 1200 1 电解电容10f 130pf 234 水温控制系统的设计与实现 附录3 ：系统硬件原理图 附录4：软件程序清单 49 附录4：软件程序清单temperature_l data 31h ;ds18b20低8位buffer temperature_h data 30h ;ds18b20高8位buffer temperature_hc data 32h ;计算后十位的bcd码存放buffer temperature_lc data 33h ;计算后的个位和小数位的bcd码存放buffer temperature_zh data 34h ;计算后十位和个位hex码的存放buffer dis_buf_x data 35h ;数码管小数位buffer dis_buf_g data 36h;数码管个位buffer dis_buf_s data 37h;数码管十位buffer k