基于单片机的水温控制系统设计.doc

基于单片机的水温控制系统设计


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目 录

第1节 引言…………………………………………………………… 3
1.1 水温控制系统概述……………………………………………3
1.2 本设计任务和主要内容………………………………………4
第2节 系统设计原理与方案论证 ……………………………………5
2.1 总体框图………………………………………………………5
2.2 总体方案论证…………………………………………………5
2.3 各部分电路方案论证…………………………………………6
第3节 硬件电路设计与计算……………………………………………8
3.1 温度采样和转换电路…………………………………………8
3.2 温度控制电路…………………………………………………9
3.3 单片机控制部分………………………………………………10
3.4 键盘及数字显示部分…………………………………………10
第4节 实验测试………………………………………………………12
4.1 循环显示“HELLO888”………………………………………12
4.2 键盘及数字显示结合…………………………………………13
4.3 温度设定和传送电路…………………………………………15
4.4 PWM 电压输出电路……………………………………………20
第5节 课程设计总结……………………………………………………23
5.1 此次水温控制系统设计过程中遇到的问题及其解决方法…23
5.2 设计体会及对该设计的建议…………………………………23
参考文献……………………………………………………………………24


引言
水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。

本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法 MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统 PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。