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水温自动控制系统设计

摘　　要

    水温自动控制系统在工业及日常生活中应用广泛，在生产中发挥着重要作用。实现水温控制的方法很多，如单片机控制、PLC控制等等。而其中用单片机控制实现的水温控制系统，具有可靠性高、价格低、简单易实现等多种优点。单片机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域，现在许多自动化的生产车间里，都是靠单片机来实现的。

温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能很难提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

为了实现高精度的水温测量和控制，本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位单片机为核心，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的方法来实现的水温控制系统，其硬件电路包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。

关键词：AT89S52；温度控制；PT1000；PID

Design of Temperature Automatic Control System

ABSTRACT

The temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system.

In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value.

Keywords：AT89S52; temperature control; PT1000; PID

目    录

1    引言 1

1.1  课题背景 1

1.2  国内外研究现状 1

1.3  研究方法 1

2    系统方案 2

2.1  水温控制系统设计任务和要求 2

2.2  水温控制系统 2

2.2.1  方案选择 2

2.2.2 温度控制系统算法分析 4

3    系统硬件设计 9

3.1 总体设计框图及说明 9

3.2 外部电路设计 9

3.2.1 温度采集电路 9

3.2.2 温度控制电路 11

3.3 单片机系统电路设计 11

3.3.1  A/D转换电路 11

3.3.2 串口通讯部分电路 14

3.3.3  数码显示电路 16

4    系统软件设计 17

4.1  程序框架结构 17

4.2  程序流程图及部分程序 17

4.2.1  主程序模块 17

4.2.2  系统初始化 19

4.2.3  按键程序 19

4.2.4   A/D采样数据处理 21

4.2.5   PID计算 24

4.2.6  继电器控制 25

5   系统安装调试与测试 27

5.1  串口调试 27

5.2  继电器测试 27

5.3  温度采集与测试 27

6    结论 28

参考文献 29

致    谢 30