简易水温控制器设计报告
水温设计作品报告书
广西交通职业技术学院信息工程系期考作品报告书题目：水温控制器的设计课程课程设计班级电信06学号 2006415020、2006415003、2006415013姓名刘美芳、陈小冰、黄晓坡任课教师成世龙二OO 九年一月《课程设计》期末作品考试报告书目录一、期考作品设计目标 (2)二、期考作品设计方案论证与比较 (2)2.1主控模块的设计 (2)2．2显示模块的设计 (3)2.3单片机的选择 (3)三、期考作品设计内容及制作步骤 (4)3.1、电路基本总框图及工作原理： (4)3.2主要单元电路的设计 (5)3.2.1主控模块的设计 (5)3.2.2 温度采集模块的设计 (6)3.2.3指示灯电路的设计 (6)3.2.4显示模块的设计 (7)3.2.5 加热器控制模块的设计 (7)四、期考作品调试过程分析 (8)五、期考作品设计制作总结 (8)六、期考作品提交及演示 (9)七、致谢词 (10)八、参考资料 (10)附录一：系统电路图 (11)附录二电路元件清单 (12)一、期考作品设计目标1、这次期末作品选题当中,经过与组员的讨论,最终选择做水温控制器的设计。
其所要求的基本功能如下：基本要求：①测温和控温范围：25℃～80℃②控温精度为±5℃③实现绝对温度K与摄氏温度℃的转换发挥部分：①测温和控温范围增加为：0℃～100℃②控温精度为±1℃③控温输出接继电器，控制加热器件，实现温度的自动控制④其他2、本作品采用的温度传感器是DS18B20，能过单片机将其采集到水温的数据，进行处理，并用1620液晶显示当前显示水温的温度，当水温的温度没有达到要求时，加热器一直给水加热，直到水的温度达到设定的要求时，加热器才停止加热，此过程是自动进行的，不需要人为进行手动控制。
本作品除了实现其功能之外，还具备灯指示的作用，以此使得人更清楚该加热器是处于何种工作状态，是处于加热状态还是停止加热。
因此该作品更适合于一些工作忙碌的工作者使用。
水温控制系统设计与报告总结
水温控制系统摘要：本系统以MSP430F149超低功耗MCU为核心,以DS18B20为温度传感器进行温度检测，采用电热棒进行加热。
该控制系统可根据设定的温度，通过PID算法调节和控制PWM波的输出，控制电磁继电器的通断时间从而控制水温的自动调节。
该系统主要包括MSP430F149单片机控制器模块、DS18B20测温模块、键盘模块、继电器控制模块及LCD12864液晶显示模块等构成。
具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。
关键词：MSP430 DS18B20 PID算法PWM LCD12864目录一、任务及要求 (1)1.1设计任务 (1)1.2要求 (1)1.2.1基本要求 (1)1.2.2发挥部分 (1)二、方案设计与论证 (2)2.1 温度检测电路方案选择 (2)2.2显示电路的方案选择 (2)2.3加热和控制方案选择 (2)2.4控制算法选择与论证 (3)三、系统硬件电路设计 (3)3.1系统结构框图 (3)3.2控制器模块 (3)3.3温度检测电路设计 (4)3.4加热控制电路设计 (5)3.5键盘及显示电路设计 (5)3.6电源电路设计 (6)四、软件设计 (6)4.1 PID算法设计 (6)4.2程序流程图 (8)4.2.1主程序框图 (8)4.2.2 LCD12864程序流程图 (9)4.2.3 PID程序流程图 (10)4.2.4 DS18B20水温检测程序流程图 (11)五、系统测试及分析 (12)5.1系统调试 (12)5.1.1控制模块的调试 (12)5.1.2 温度检测模块 (12)5.1.3 继电器的检测 (12)5.2测试结果及分析 (12)5.2.1测试仪器 (12)5.2.2测试方法 (13)5.2.3测试结果 (13)六、设计总结 (14)七、附录 (15)附录1 仪表器件清单 (15)附录2 水温控制系统原理图 (16)附录3 程序设计 (17)一、任务及要求1.1设计任务该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算输出控制加热装置以实现水温控制的全过程。
简易温度控制器的设计
课程设计说明书第页简易温度控制器的设计摘要简易温度控制器是采用热敏电阻作为温度传感器,由于温度的变化而引起电压的变化，再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较，输出高或低电平从而对控制对象即加热器进行控制。
其电路可分为三大部分：测温电路，比较/显示电路，控制电路。
关键词：测温，显示，加热目录一、设计任务和要求 01.1设计内容 01.2设计要求 0二、系统设计 02.1系统要求 02.2系统工作原理 02.3方案设计 0三．单元电路设计 (1)3.1 温度检测电路 (1)3.1.1电路结构及工作原理 (1)3.1.2电路仿真 (2)3.1.3、元器件的选择及参数的确定 (3)3.2 比较/显示电路 (3)3.2.1 电路结构及工作原理 (3)3.2.2电路仿真 (4)3.2.3元件的选择及参数的确定 (5)3.3、温度控制单元电路 (5)3.3.1 电路结构及工作原理 (5)3.3.2 温度控制单元仿真电路 (6)3.4电源部分 (7)四.系统仿真 (9)结论 (9)致谢 (9)参考文献 (9)一、设计任务和要求1.1设计内容采用热敏电阻作为温度传感器，由于温度变化而引起电压的变化，再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较，从而通过输出电平对加热器进行控制。
1.2设计要求首先通过电源变压器把220V的交流电变成所需要的5V电压；当水温小于40℃时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热；当水温大于50℃，但小于70℃时，H1加热器打开，H2加热器关闭；当水温大于50℃时，H1、H2两个加热器同时关闭；当水温小于30℃，或者大于80℃时，红色发光二极管报警；当水温在30℃～80℃之间时，用绿色发光二极管指示水温正常[2]。
二、系统设计2.1系统要求系统主要要求将温度模拟量转化为数字量，再将其转化为控制信号，从而对显示电路和控制电路进行控制，从而自动的调节水温，2.2系统工作原理通过对水温进行测量，将所测量的温度值与给定值进行比较，利用比较后的输出信号至加热部分，让加热部分调控水温，从而实现对水温控制的目的。
水温控制器实验报告
《模拟电子技术》课程设计题目学生姓名专业班级学号院（系）指导教师完成时间目录1 课程设计的目的 (4)2 课程设计的任务与要求 (4)2.1设计任务 (4)2.2设计要求 (4)3 设计方案与论证 (4)3.1方案选择与论证 (4)3.2水温控制器的原理方框图 (5)4 设计原理与功能说明 (6)4.1元器件选用原理 (6)4.2总体电路图 (10)5 单元电路设计 (11)5.1信号处理单元 (11)5.2 温度显示单元 (11)5.3控制单元 (12)6 电烙铁的使用 (13)7 总结 (14)参考文献................................................................... 错误！未定义书签。
附录一：总体电路原理图....................................... 错误！未定义书签。
附录二：元器件清单.. (18)1 课程设计的目的通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。
1、学习基于LM35控制水温的设计方法；2、研究基于LM35控制水温的设计方案；3、掌握三极管管脚极性的判断方法；4、熟悉电烙铁的使用方法。
2 课程设计的任务与要求2.1 设计任务利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。
2.2设计要求（1）设计一个水温控制器（2）能对水温进行测量并指示读数（3）能对水温进行控制，控制范围为0~100℃3 设计方案与论证3.1方案选择与论证根据设计要求，有以下3种方案：方案一：采用TC7107进行模—数转换。
通过温度传感器LM35采集到温度信号，通过使用TC7107集A/D转换和译码器于一体的功能，直接驱动数码管，省去译码器的接线。
水温控制系统报告
水温控制系统摘要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,本设计基于stm32单片机控制的水温智能控制系统, 介绍了系统在硬件和软件方面的设计思想,以stm32单片机为核心，采用了温度传感器DS18B20，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的控制方法来实现的水温控制系统。
建立了用户操作界面,构成微型监控系统,使水温变化情况可以进行动态的显示，并能在一定的范围内由人工设定。
关键词：stm32 智能控制DS18B20温度传感器PID算法AbstractThe water temperature control applies widely in the industry and the daily life, the classification are many, the different water temperature control system's control method is also different, this design the water temperature intelligent control system which controls based on the stm32 monolithic integrated circuit, introduced the system in the hardware and the software aspect's design concept, take the stm32 monolithic integrated circuit as a core, has used temperature sensor DS18B20, the water temperature control system which by the PID algorithm control as well as the PID parameter installation, unifies the control method which realizes. Has established the user operation contact surface, the constitution miniature supervisory system, enables the water temperature change situation to be possible to carry on the dynamic demonstration, and can by establish artificially in certain scope.Keyword: stm32 Intelligent control DS18B20 temperature sensor PID algorithm1任务及要求1.1任务设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升水，容器为搪瓷器皿(其他容器也可)。
毕业设计---热水器水温水位控制仪的设计
热水器水温水位控制仪的设计摘要可编程控制器单片机、PLC等的出现大大提高了现代工业的自动化程度，改善了产品的工作性能。
本次设计是对热水器水温水位控制系统的智能化改进，采用单片机对其水温水位参数进行控制，提高了热水器的工作稳定性，同时引进了数字传感器对水温进行数据采集，这样也就提高了系统的控制精度，对水位的控制结构简单，易于实现，具有很强的现实应用价值。
虽然是对热水器水温水位控制的改进，但这种智能化的改进方法也可以应用到工业、生活的各个水温和水位控制的环境中去，对于其他相关参数的控制的改进也具有一定的借鉴意义。
此次的基于单片机的水温水位控制系统是一个改进性的智能化产品，以其自身的控制精度高、稳定性好和成本低的独特优点在今后将会由广泛的实用价值，其基于单片机的改进方法也具用广泛的应用意义。
关键词：热水器，加热, 水位检测，水温检测ABSTRACTThis academic is about a controller which is based on Single-chip Computer’s controlling the water heater’s water-temperature and water-level. It improved the water heaters intelligence greatly.This system can automatically detect the water heaters and water temperatures and can show the actual water lever and water temperature on time. When the water lever and water temperature exceeds the limitation, this system can automatically pump water to appropriate water lever and can increase temperature to the right value. Water temperature and water level can be self-defined by keys. what’ s more, this system can define water temperature and water-level at random in certain areas which is compensated by itself for increasing water or heating. Its operation behavior is matching with voice and visual sensation, which can make it accessible to master remote controlling.Keywords: Water heaters, heating, Water level’s examinationWater temperature’s examination目录第1章绪论 (1)第2章系统设计方案讨论与选择 (2)2.1 系统设计方案的选择 (2)2.1.1 总体系统设计方框图 (2)2.2 温度控制系统的设计方案讨论 (3)2.3 水位控制系统的设计方案讨论 (3)2.4 数据显示系统的设计方案讨论 (3)2.5 报警系统的设计方案讨论 (4)第3章系统工作原理 (5)3.1水温控制系统 (5)3.2水位控制系统 (5)3.3水温水位显示系统 (5)3.4热水器报警系统 (5)第4章系统单元电路设计 (6)4.1 单片机最小系统 (6)4.1.1时钟电路 (6)4.1.2 复位电路 (6)4.1.3 下载口电路 (7)4.1.4 串行通信接口电路图 (8)4.2 显示系统设计 (8)4.2.1 TC1602A简介 (8)4.2.2 LCD1602与单片机的连接图 (14)4．3 水位检测系统设计 (14)4．4 水温检测系统设计 (15)4.4.1 单线数字温度计DSl820介绍 (15)4.4.2温度计算 (16)4.4.3 DSl820工作过程及时序 (16)4.4.4 DS18B20与单片机的硬件连接图 (18)4．5报警系统设计 (19)4．6继电器驱动电路设计 (20)4．7电源电路 (21)第5章系统软件设计 (22)5.1 系统硬件开机自检程序设计 (22)5.2 系统自动上水程序设计 (23)5.3 水温水位交替显示流程图设计 (23)5.4 系统按键程序设计 (25)第6章系统可靠性处理 (26)6.1 硬件调试 (26)6.1.1 接地处理 (26)6.1.2 隔离处理 (26)6.1.4 滤波处理 (27)6.2 软件调试 (27)第7章热水器水温水位控制仪使用说明 (28)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录一系统原理图 (32)附录二部分源程序清单 (33)第1章绪论随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。
水温控制系统设计实验报告
北京联合大学水温控制系统设计重点：水温控制系统的基本设计方法难点：系统技术指标的实现要求：设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，水温在一定范围内由人工设定，并在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的水温基本不变。
○1具备系统自检功能○2温度设定范围为C90~40，最小区分度为C 1，标定温度小于等于C 1；○3环境温度降低时，温度控制的静态误差小于等于C 1；○4用十进制数码显示水的实际温度；○5当调节5分钟无效时，声光报警；⑦当设定温度突变时，由C40提高到C60，减少系统的调节时间和超调量；⑧当设定温度突变时，由C40提高到C60，自动打印水温随时间变化曲线。
系统框图：89C52单片机数码显示管温度控制器电炉电风扇报警器温度传感器采样电路：温度传感器是整个控制系统获取被控对象特征的重要部件，它的特性直接影响系统的精度，数字式温度传感器DSl8820是最新的“一线器件”．它具有体积小、适用电压宽、经济，实用、线性度很好，精度较高、且其本身已经进行了校正，使用时不需再进行调整等特点，本系统采用DSl8820作为温度传感器，采集的数据直接送到单片机中．现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性．适合于恶劣环境的现场温度测量．控制器：控制器采用AT89C52单片机，数据的采集、温度显示、温度设定．并完成超温报警功能．主频选用12MHZ的晶振控制电路如图数码管显示电路：按键电路中，当人工设定温度后自动返回，显示当前的实际温度．显示功能是由3个数码管来完成，它们显示的数据分别代表个位、十位和小数点后一位．所显示的数据由单片机以并行位选方式直接以BCD码送给数码管．显示电路如图:温度控制电路：此部分电路主要由光电耦合器MOC3041和双向可控硅BTA12组成。
MOC3041光电耦合器的耐压值为400v，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。
简易水温控制系统
简易水温控制系统 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-一个简易水温控制系统的设计———控制算法设计摘要在工农业生产和日常生活中，对温度的检测与控制始终有着非常重要的实际意义和广泛的实际应用。
为了加深计算机控制理论的理解，故设计一个温度控制系统，该系统主要由温度信号采集与转换模块、主机控制模块、温度控制模块、液晶显示模块四部分组成，控制算法为PID算法。
系统可实现稳态误差小于1℃，最大超调小于1℃，并且调节时间较短，恒定效果好。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一个基于数字传感器DS18B20和单片机STC89C52的简单温度控制系统，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
该系统可通过液晶显示器LCD1602显示数据或字符，通过按键设定参数；通过DS18B20测温，实现电热杯水温控制；通过PL2303下载端口，实现单机和上位机的通讯。
实验表明该系统能够实现对温度的控制，具有一定的控制精度。
该系统测温电路简单、连接方便，可用于简单温度控制的场合。
关键词：单片机；温度传感器；液晶显示器；PID算法AbstractIn industrial and agricultural production and daily life, the testing and control of temperature has always had very important practical significance and extensive practical application. In order to deepen the understanding of the computer control theory, the design of a temperature control system, the system is mainly composed of temperature signal acquisition and conversion module, host control module, temperature control module, liquid crystal display module four parts, the control algorithm for PID algorithm. System can realize the steady state error is less than 1 ℃, the maximum overshoot less than 1 ℃, and the adjustment time is shorter, constant effect is good. Lagged temperature control system of the object, its response to the step signal will delay some time, produce adverse effect to the automatic control, so effective for accurate temperature measurement and control is an important indicator in the industrial control system. Temperature is an importantphysical quantities, it is also one of the main process parameters in industrial production process, many properties of objects and features are related to temperature, a lot of important process can only be effective in a certain temperature range, thus, accurate measurement and reliable control of temperature, in the industrial production and scientific research has the very vital significance. This paper expounds the concept of process control system, introduced a digital sensor DS18B20 and single chip microcomputer based STC89C52 simple temperature control system, electric kettle for controlled object, and through the experiment the method to establish the mathematical model of temperature control system, using PID algorithm to the design of the system, to achieve the better control. Through DS18B20, the temperature control of the electric heat cup is achieved. Through the PL2303 download port, the communication between the single machine and the above machine is achieved. The experiment shows that the system can control the temperature, and has certain control accuracy. The system is simple and easy to connect, which can be used for simple temperature control.Key words: single chip microcomputer;the temperature sensor;Liquid crystal display;PID algorithm目录一﹑设计任务与要求1.基本要求1L水由1kW的电路加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度变化时实现自动调整，以保持在设定的温度。
简易温度控制器设计
简易温度控制器设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN电子技术综合训练设计报告题目：简易温度控制器制作姓名：张清明学号： 09260203班级：控制工程基地二班同组成员：吴舟航指导教师：杨新华李恒杰日期： 2010年7月17日摘要本设计是为了做一个简易温度控制器，其可分为两大部分：测温电路，比较控制电路。
测温电路将温度信号通过模拟电路转换成电压信号，采用热敏电阻根据温度的变化来引起电压的变化。
比较控制电路将转换后的电压信号利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较这样比较器就将模拟的电压信号范围转化为只有几组1和0两种情况的组合，输出高或低电平通过数字逻辑确定LED灯显示温度状态。
控制电路也是将转换后的电压信号过比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较，输出高或输出高或低电平控制加热装置，从而控制温度。
关键词：温度检测，信号转换，比较，显示，控制。
目录一、设计任务和要求....................................... 错误!未定义书签。
１.１设计内容 ....................................... 错误!未定义书签。
１.２技术要求：.................................... 错误!未定义书签。
二、系统设计................................................... 错误!未定义书签。
２.１系统要求 ....................................... 错误!未定义书签。
２.２设计方案 (5)２.３系统工作原理.................................. 错误!未定义书签。
三、单元电路设计........................................... 错误!未定义书签。
水温控制电路的设计报告
目录一设计要求------------------------------------------------------------1 二设计作用目的-------------------------------------------------1 三设计的具体实现-------------------------------------------------1 系统概述-------------------------------------------------12 设计原理及方法-------------------------------------------------13 PCB版电路制作-------------------------------------------------10四心得体会-------------------------------------------------12五元器件明细表六参考文献-------------------------------------------------13 附图水温控制电路设计报告一设计要求1、要求控制电路能够对室温22~60℃有非常敏感的反应。
2、有温度设定功能，例如限制温度为40℃，对应4V电压值。
3、当温度超过设定值时，指示灯点亮进行报警提示。
4、总体设计画出电路原理框图。
5、单元电路设计。
6、原理图设计并绘制原理图。
7、利用仿真软件进行电路仿真，列出元件明细表。
8、撰写设计说明明书。
二设计作用、目的1、设计制作一个可以测量和控制温度的水温控制电路，该电路能够将水温控制在一个合适的范围内，实现对水温范围的改变。
2、温度控制器是实现可测温和控温的电路，通过对温度控制电路的设计安装和调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。
进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性的应用。
3、能够使用电路仿真软件进行电路调试。
水温控制电路的设计报告
水温控制电路设计报告一设计的具体实现1.1系统概述水温控制器电路的总体框图如图1所示。
它由温度传感器、同相比例运算放大电路、比较电路、加热电路，显示电路和电源电路6部分组成。
温度传感器同相比例运算放大电路比较电路加热电路显示电路电源电路图1 水温控制电路的总体框图本设计要将水温转化成电信号才能控制。
所以采用温度传感器来转化,将温度信号转化成电压信号，经同相比例运算放大电路适当放大后与设定的电压比较，设定的电压就代表特定的温度值。
当实际温度高于设定温度时，控制电路停止加热，同时显示电路开始工作，进行报警提示；当实际温度低于设定温度时，使电路接通加热。
这样就能自动控制温度在某个值或小范围波动。
电源电路的功能是为上述所有电路提供电源，包括直流电源和交流电源，设计中唯一用到交流电源的是加热电路，其余部分均为直流电源供电。
该设计问题可分为温度传感器模块，放大电路模块，比较器模块,继电器、加热模块，显示报警模块以及电源模块。
温度传感器模块，主要负责温度信号与电压信号的转化；放大器模块，使输出电压变为原来的十倍；比较器模块，控制温度的预设定电压；继电器、加热模块，当被测温度超过设定温度时，继电器动作，是触点断开停止加热，反之被测温度低于设置温度时，继电器触点闭合，进行加热；显示报警模块，当被测温度超过设定温度时，LED灯和蜂鸣器同时工作，提示报警。
1.2 单元电路设计、仿真与分析1.2.1温度传感器模块本设计选用LM35温度传感器来转化温度为电信号。
LM35是NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。
其转换公式为：o C T o C （式1-1）V10mV/＝out在0℃时输出为0V，每升高1℃输出电压增加10mV,LM35的外观如图2所示图2 LM35外观图3 LM35实物图常温下LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。
水温控制课程设计报告
水温控制课程设计报告一、项目背景水温控制是工程领域的一个重要课题，涉及到多个领域的应用。
在工业生产中，水温控制能够影响到产品的质量和生产效率；在环境保护领域，水温控制能够影响到水体的生态平衡和生物多样性；在日常生活中，水温控制能够提供舒适的洗浴体验。
因此，掌握水温控制的原理和方法对工程师来说至关重要。
二、课程设计目标1.理解温度概念和温度测量方法；2.掌握水温控制的基本原理和常用方法；3.进一步了解水温控制在实际工程中的应用。
三、课程设计内容1.温度概念和温度测量方法介绍（2学时）1.1温度的定义和单位；1.2温度测量方法的分类；1.3常见的温度测量仪器及其应用。
2.水温控制的基本原理（4学时）2.1温度传感器的选择和安装；2.2控制器的选择和参数设置；2.3反馈控制和前馈控制的原理；2.4PID控制器原理和调整方法；2.5控制回路稳定性分析。
3.水温控制方法的实践操作（8学时）3.1温度传感器的电气连接与信号调理；3.2控制器的参数设置与调整；3.3温度控制回路的建模与仿真；3.4温度控制回路的实际调试；3.5温度控制系统的可靠性与安全性评估。
四、课程设计方法1.理论讲解：通过教师讲解、示例分析等方式，让学生了解温度概念、温度测量方法和水温控制的基本原理。
2.实验操作：通过实验仪器和设备，让学生亲自操作，实践水温控制的方法和原理。
3.实例分析：通过实际工程案例，引导学生分析水温控制在实际工程中的应用和实施方法。
4.团队合作：学生分组进行实验和课程设计项目，培养他们的团队合作能力和创新思维。
五、课程设计评价方案1.实验报告：学生需提交实验报告，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和分析，对学生的实验操作和理论掌握情况进行评价。
2.设计报告：学生需提交课程设计报告，包括课程设计目标、内容、方法和实施过程，在报告中对实际案例进行分析和评价。
3.课堂参与：学生在课堂上的提问、讨论和回答问题的活跃程度将纳入评价范围。
简易水温控制电路
《简易水温控制电路》课程设计报告学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师：20 10 年12 月20~24 日目录1.课程设计目的 (2)2.课程设计任务和要求 (2)3. 课程设计报告内容 (3)4.元器件清单 (13)5. 设计总结 (14)6. 参考书目 (15)附录 (16)1.课程设计目的1）结合所学的电子电路的理论知识完成简易水温控制电路课程设计；2）通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法；3）提高自己综合分析问题和解决问题的能力。
2.课程设计任务和要求2.1课程设计任务我设计一个简易水温控制电路。
该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。
2.2课程设计要求（1）要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。
假定水温范围是t1<t>t2，t为实际温度。
当t< t1时，两根电阻丝都通电加热；当t1<t>t2时，仅一根电阻丝通电加热；当t>t2时，两根电阻丝都不通电。
（2）要求电路在t1、t2温度点不能出现跳闸现象，即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电之间转换。
（3）要求电路能够显示出电阻丝的通电与否。
要求电路能够手动调节水温控制的范围。
（4）要求有课题综述，电路设计框；3. 课程设计报告内容3.1课程设计方案选择及说明（1）系统组成框图简易水温控制电路的总体框图如图1所示。
它是由水温监测电路、水温范围测量电路、电阻丝开关电路、显示电路和电源电路5部分构成的。
如图1 简易水温控制电路的总体框图水温监测电路的功能是利用温度传感器的特性监测水温的变化，同时将温度信号转化为电信号。
水温范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。
电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和加热电路的强、弱电转换。
显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。
热水器水温控制器设计
院（系）：电气工程学院教研室：注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计设计了一套热水器水温控制器系统，能实现在0～70℃范围内设定控制温度，且70℃时高温报警，十进制数码管显示温度，在PC机上显示温度曲线等功能，并具有较快响应与较小的超调。
整个系统核心为51单片机，包括传感器，按键输入电路，LED显示电路，上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。
利用ADC0809的8位精度的A/D转换器，完成对水温的实时采样与模数转换，通过数字滤波消除系统干扰，并对温度值进行运算处理，以调节加热功率大小。
同时在下位机上通过数码管显示当前温度，通过USB接口传送信息至上位机，可以直接在PC端，观察温度的变化曲线，并根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制其功能是实时检控水的温度，将水的温度控制在允许范围内（0～70℃），温度可由使用者可任意设定并显示。
使用电阻丝加热，加热功率1kW。
简述了设计中各单元电路的工作原理。
关键词：单片机；温度控制；A/D转换器目录第1章绪论 (4)1.1热水器水温控制器概况 (4)1.2本文研究内容 (4)第2章CPU最小系统设计 (5)2.1热水器水温控制器总体设计方案 (5)2.2CPU的选择 (6)2.3数据存储器扩展................................ 错误!未定义书签。
2.4复位电路设计 (8)2.5时钟电路设计 (8)2.6CPU最小系统图 (9)第3章热水器水温控制器输入输出接口电路设计 (10)3.1热水器水温控制器传感器的选择 (10)3.2热水器水温控制器检测接口电路设计 (10)3.2.1 A/D转换器选择 (11)3.2.2 模拟量检测接口电路图 (11)3.3热水器水温显示输出接口电路设计 (12)3.4人机对话接口电路设计......................... 错误!未定义书签。
毕业设计之水温控制器
基于单片机的水温控制电路设计序言无论是工业控制领域还是消费电子领域，温度控制的应用都非常广泛，如工业控制中的锅炉、加热炉的控制，消费电子领域的热水器、饮水机的控制，内部都涉及到温度控制[1]。
传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准(非线性校准、温度补偿、传感器标定等)；且它们的体积较大、使用不够方便。
随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生产的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的温度采集系统就是其中之一[2]。
采用MCS-51单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活等优点，而且可以大幅度提高温度控制的技术指标。
本文正是介绍一个基于单片机的水温控制电路来控制电炉内的水温。
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,但是,常规调节三个参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成,步骤繁琐复杂,既耗时又耗力.而且当对象特征变化时,又要重新整定,并且在现代工业控制过程中，许多被控对象机理复杂,这种情况下,采用常规PID调节器，三个参数的整定比较困难，为此本文提出了采用归一参数整定法，即只整定一个参数,这样减少了许多工作量，提高了工作效率，为实现简易的自整定控制带来方便[3]。
本设计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。
适用于环境参数经常变化的小型水温控制电路。
设计中使用7407同相器作为数码管和固态继电器的驱动。
第一章设计任务1.1功能1.总的工作功能本设计的任务是：用电炉对水加热，基于单片机设计一个电炉水加热控制电路。
要求显示实际温度和门限温度，并且要求门限水温可以由人工通过键盘来设定。
电路可以通过对实际温度和门限温度的差值的处理来控制继电器进而控制电炉的开关，从而对水温进行控制，使水温保持在一定温度上。
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简易水温控制器设计报告目录一．设计要求 (2)二．设计作用、目的 (2)三.设计的具体实现 (3)1.系统概述 (3)2.单元电路设计、仿真与分析 (4)四.心得体会及建议 (21)五.附录 (23)六.参考文献 (25)简易水温控制器设计报告一．设计要求设计一个简易的水温控制器，在市电的情况下，能够检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范围之内。
（1）.当温度小于t1时，两个电阻丝同时通电加热，将容器内的水加热；（2）.当水温大于t2，但小于t1时，仅一根电阻丝通电加热；（3）.当水温大于t2时，两根电阻丝都不通电；（4）.用显示电路显示出开关通断情况；（5）.电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（6）.根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程；（7）.利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。
二．设计作用、目的模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过课程设计，要求达到以下目的。
（1）.通过水温控制器的设计，使我们能够巩固和加深对模拟电子电路基本知识的理解，了解日常电子产品的设计与应用；（2）.培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。
通过独立思考，深入研究有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。
（3）.通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
（4）.了解与课题有关的电子电路及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。
三.设计的具体实现1.系统概述水温控制器电路的总体框图如图所示。
它由水温检测电路、比较电路、电阻丝开关电路，显示电路和电源电路5部分组成。
图1 简易水温控制电路的总体框图水温检测电路的功能是利用温度传感器的特性检测水温的变化，在这里利用可变电阻代替热敏电阻，同时将温度信号转化为电信号。
比较电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用滞回比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。
电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和对水温的加热。
显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。
2.单元电路设计、仿真与分析2.1 水温检测单元电路图2 桥式温度测量电路如上图所示桥式温度测量电路，检测元件可采用铂电阻。
运放要选择输入电阻较大的运算放大器，其共模抑制比必须高一点以保证运放的精度，为了使运放两端输入平衡，两个5.6K的电阻要尽量相等。
当铂电阻电压改变的时候会给运放部分一个电压差，这个电压差再经过以上的规律放大后可以数去一个电压信号，此电压信号是随温度变化而正比变化的。
2.1.1 电路仿真图3 温度测量电路仿真图上图为设计软件下仿真的截图，在末端可以加装电压表，调节滑动变阻器可以使输出电压改变，于是可以得出其已经具备的将温度信号转变为电信号的能力。
2.1.2 元器件的选择及参数的确定为了获得比较高的测量精度，电阻可以选用1%的五环金属膜电阻，或者采用电位器调节得到两只匹配的300K电阻，尽可能实现匹配，提高电路的共模抑制比，运放要选择输入电阻较大的预算放大器,在此电路中，可选用LM324。
LM324:图4 LM324管脚连接图LM324系列器件是带有真差动输入的四运算放大器。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器可用图所中示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。
2.2 比较单元电路比较电路也即水温检测和水温范围测量电路。
将输入的变化的电压与基准电压（上下限电压）进行比较，通过运放输出高低电平来控制后面的电路。
电路图如图5所示：图5 比较单元电路图电阻型温度传感器是最典型也是最简单的一种温度传感器，它的工作原理是通过阻抗的变化来表示温度的变化，同时将温度Us U1U2Uo1Uo2信号转化为电信号Us。
即Us代表了实际的水温t。
如图5所示，R1，R2是可变电阻，调节R1，R2的阻值，可以改变Us的大小。
在电路中，稳压管D1，D2和电阻R3，R4构成参考电压电路，滞回比较器构成水温测量范围电路。
参考电源产生的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水温范围的上限值t2和下限值t1。
由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为了防止出现输出电流导致参考电源不稳定的情况，电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。
其中U1=8V，U2=4V，分别接入到两个运算放大器的同相输入端，Us同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。
当Us<U2，即Us<U1时，Uo1和Uo2都输出高电平；当Uo2<Us<Uo1时，Uo1输出高电平，Uo2输出低电平；当Us>U1，即Us>U2时，Uo1和Uo2都输出低电平。
由于Us，U1，和U2分别代表t，t1和t2，实际水温和水温控制范围的大小关系就确定了。
在电路中，通过滞回比较器代替单限比较器来防止跳闸现象的出现。
图6 传输特性根据Un=Up：Ut2=U1*R9/(R5+R9)+Uo1*R5/(R5+R9)Ut2=U1*R5/(R5+R9)+0所以Ut2-Ut1=Uo1*R5/(R5+R9)V，即Uo1从高电平转化为低电平和从低电平转化为高电平的分界点就有了Uo1*R5/(R5+R9)V的差别，从而可以防止跳闸现象的出现。
滞回比较器的Uo2的特性同上。
2.3 电阻丝开关电路图7电阻丝开关电路图如图7所示，电阻丝开关电路是有三极管电路和继电器电路构成的。
电路的输入即为Uo1,Uo2。
2.4 开关和显示电路图8 开关和显示电路2.5 电路仿真：1.如图9所示，U1=8.098V，U2=5.028V，Us=2.666V，即Us<U2<U1。
因为Us为运放的反向输入端，U1，U2分别为运放的同向输入端，Up>Un，所以Uo1和Uo2都输出高电平，Q1和Q2导通，开关闭合，两个电阻丝都加热，LED1和LED2亮。
U1示数U2示数Us示数图9 U1，U2，Us的示数图10 K1，K2闭合 LED1，LED2亮图11 当Us<U2<U1时的仿真电路图2.如图12所示，U1=8.98V，U2=3.895V，Us=4.098V，即U2<Us<U1。
因为Us为运放的反向输入端，U1，U2分别为运放的同向输入端，所以，U1>Us，Uo1输出高电平，Q1导通，开关闭合，电阻丝加热，LED1亮；U2<Us，Uo2输出低电平，Q2截止，开关断开，电阻丝不加热，LED2不亮。
U1示数U2示数Us示数图12 U1，U2，Us的示数图13 K1闭合，K2断开 LED1亮，LED2不亮图14 当U2<Us<U1时的仿真电路图3.如图15所示，U1=6.017V,U2=3,895V,Us=8.665V,即U2<U1<Us。
因为Us为运放的反向输入端，U1，U2分别为运放的同向输入端，Un>Up,所以，Uo1和Uo2都输出低电平，Q1和Q2都截止，开关断开，电阻丝不加热，LED1，LED2不亮。
U1示数U2示数Us示数图15 U1，U2，Us的示数图15 K1，K2断开 LED1，LED2不亮图16 当U2<U1<Us时的仿真电路图由于电阻丝的功能是加热，即电阻丝中通过对是大电流和大功率，因此电阻丝需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须使用继电器电路。
而一般运放放大电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。
图中Q1，Q2即构成电流放大电路，其中R11，R12为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管。
继电器连接三极管的集电极，当有电流驱动时，开关闭合；当无电流驱动时，开关断开，同时继电器两端并入二极管进行保护。
2.3.2 元器件的选择和参数的确定继电器EDR2H1A12：继电器是一种电子控制元件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节，安全保护，转换电路等作用。
电磁式继电器一般由铁芯，线圈，衔铁，触点簧片等组成，如图17所示。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点吸合。
这样吸合，释放，从而达到了在电路中的导通，切断的目的。
图17 继电器工作原理图2.5 电源电路直流稳压电源由电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路四部分组成。
图18 直流稳压电源各部分组成及其波形电源变压器将220V的电网电压变换成符合需要的交流电压。
变压器副边线圈通过整流电路从交流电压转换成直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图中所画。
为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。
理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。
稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。
2.5.1 直流稳压电源电路仿真：图19 直流稳压电源电路的仿真图经过变压，整流，滤波和稳压，这个电源电路的单元电路可以将220V的交流电变为5V，12V，-12V的直流电，给后面的电路提供稳定的工作电压。
2.5.2元器件的选择和参数的确定这里选择型号为1N4148的二极管。
1N4148是一种小型的高速开关二极管，具有高电导的特点，开关比较迅速，反向恢复时间最大 4纳秒，连续反向电压最大值为75V，重复峰值反向电压最大值为100V，重复峰值正向电流最大值为450毫安，广泛用于信号频率较高的电路进行单向导通隔离,通讯、电脑板、电视机电路及工业控制电路中常用它.2.6 水温控制器总原理电路图：图17水温控制器总原理电路图从电路的原理图以及仿真过程中可以看出，能够确定出实际的水温和水温控制范围，能够达到一定的下限水温，在没有达到这个下限水温之前，两根电阻丝同时加热，使水温快速上升。