基于AVR单片机水温自动控制系统
基于单片机的水温控制系统设计
基于单片机的水温控制系统设计水温控制系统在许多领域中都具有重要的应用价值，例如温室农业、水族馆、游泳池等。
在这些应用中，保持水温在一个合适的范围内对于生物的生存和健康至关重要。
基于单片机的水温控制系统设计是一种有效的方法，它可以实现对水温的精确控制和调节。
本文将详细介绍基于单片机的水温控制系统设计原理、硬件实现和软件编程等方面内容。
第一章研究背景与意义1.1研究背景随着科技的飞速发展，人们对生活品质的追求不断提高，对家电设备的智能化要求也越来越高。
其中，水温控制系统在热水器、空调等家电产品中具有广泛的应用。
精确控制水温对于提高用户体验、节约能源和保护环境具有重要意义。
然而，现有的水温控制系统存在控制精度不高、响应速度慢等问题，因此，研究一种新型的水温控制系统具有重要的实际意义。
1.2研究意义本研究旨在提出一种新型的水温控制系统，通过对水温进行精确控制，提高家电产品的性能和用户体验。
此外，本研究还将探讨系统性能的评估和改进方法，为水温控制领域的研究提供理论支持。
第二章水温控制系统设计原理2.1 水温测量原理本章将介绍水温的测量原理，包括热电偶、热敏电阻、红外传感器等常用温度传感器的原理及特点。
通过对各种传感器的比较，选出适合本研究的温度传感器。
2.2温度传感器选择与应用在本研究中，我们将选择一种具有高精度、快速响应和抗干扰能力的温度传感器。
此外，还将探讨如何将选定的温度传感器应用于水温控制系统，包括传感器的安装位置、信号处理方法等。
2.3控制算法选择与设计本章将分析现有的控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并选择一种适合本研究的控制算法。
针对所选控制算法，设计相应的控制电路和程序。
第三章硬件实现3.1控制器选择与搭建本章将讨论控制器的选型，根据系统的需求，选择一款性能稳定、可编程性强、成本合理的控制器。
然后，介绍如何搭建控制器硬件系统，包括控制器与各种外设（如温度传感器、继电器等）的连接方式。
基于单片机的水温控制系统设计
基于单片机的水温控制系统设计摘要：水温控制系统在工业、农业、生活等各个领域广泛应用。
随着技术的发展，单片机控制技术正在越来越多的应用到水温控制领域中。
本文通过对水温控制系统原理的分析，进行了设计和制作，并通过实验结果验证了本设计的可行性和稳定性。
关键词：单片机控制技术；水温控制系统；可行性；稳定性1. 引言水温控制系统在现代社会中应用广泛，水温控制技术的发展和进步为现代社会的科技进步做出了巨大的贡献。
单片机技术作为一种广泛应用的控制技术，可以实现多种不同的控制操作，因此被广泛应用到水温控制系统中。
本文将针对单片机水温控制系统进行分析设计，并进行实验验证。
2. 水温控制系统原理分析水温控制系统的基本结构由传感器、控制器以及执行机构等组成。
其中，传感器负责温度数据的采集，控制器负责处理和分析数据，并控制执行机构实现温度控制。
单片机水温控制系统的实现原理基于以下几个步骤：1）传感器采集温度数据并将数据转换为数字信号。
2）单片机控制器通过间接方式获取传感器采集的温度数字信号，并将其传输到外围设备中。
3）控制器将传输的信息根据其程序所设定的算法进行计算，得到温度数据，从而调整执行机构的作用。
4）执行机构实现接收计算出的数据并通过温度调节装置将温控装置的工作状态调节到所设定的工作状态，最终实现水温控制。
3. 单片机水温控制系统设计根据以上原理设计单片机水温控制系统，具体实现过程如下：1）传感器：选用DS18B20数字温度传感器，将其与单片机进行连接；2）控制器：选用AT89S52单片机，作为水温控制器，通过程序将传感器所采集到的数字信号转化为温度信息，并与设定温度进行比较和判断，控制继电器开关；3）执行机构：选用继电器作为执行机构，通过继电器的开关控制加热器的加热状态，调节水温。
4. 实验验证将设计好的单片机水温控制系统进行实验，实验过程中将设定温度为30℃，获得的实验结果显示在图1中。
图1 实验结果实验结果表明，本设计的单片机水温控制系统能够在设定温度为30℃时以及系统正常工作的情况下，实现对水温的有效控制。
基于AVR单片机的温度控制系统
摘要随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，各种信息的感知采集、转换传输、处理控制已经成为自动控制领域的不可缺少的组成部分。
而温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。
单片机具有集成度高，功能强，结构简单，应用灵活，可靠性高等特点，在工业控制，机电一体化，通信终端，智能仪器仪表等诸多领域中得到了广泛应用。
本设计基于高性能的MEGA16单片机，结合嵌入式软件控制的特点，采用C语言编写程序实现温度的采集、显示、控制和报警等功能。
主控制器采用A VR单片机ATmega16，温度传感器采用DS18B20，温度控制系统的对象为室温，通过温度传感器DS18B20连续对温度信息进行采集，转换为数字信号后送至主机MEGA16，由预设的算法进行运算处理后，输出信号驱动执行机构进行相应调节（此处通过控制散热风扇的转速实现），从而使温度维持在设定值附近，同时温度信号送至数码管实习显示出来。
关键词：温度控制，A VR单片机，MEGA16芯片，DS18B20芯片AbstractWith the development of modern industrial technology, industrial automation technology more and more, the perception of all kinds of information collection, conversion, transmission, process control automation in the field has become an indispensable part.MCU ,with characteristics of high integration, function, simple structure, flexible application, high reliability, has been widely used in many areas such as the industrial control, mechatronics, communications terminals, intelligent instruments and meters,etc.This design is based on high-performance MEGA16 microcontroller, combined with embedded software to control, using C language programming to achieve the function of temperature collection, display, control and alarm . Host controller using A VR microcontroller ATmega16, temperature sensor DS18B20, temperature control system is targeted at room temperature, the temperature sensor DS18B20 through continuous gathering information on the temperature, the conversion to digital signal sent to the host MEGA16, from the pre-operation processing algorithm , the output signal actuator to adjust accordingly (in this case by controlling the valve opening to achieve), so temperature was maintained near the set value, while the temperature signal sent to the digital control practice displayed.Key Words：Temperature Control，A VR MCU(MicrocontrollerUnit)，Chip mega16，Chip DS18B20目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1课题研究的意义 (1)1.2温度控制系统介绍 (1)1.2.1 国外温度控制系统的发展概况 (1)1.2.2国内温度控制系统的发展概况 (2)1.3论文基本结构 (2)第2章单片嵌入式系统概述 (4)2.1 嵌入式系统简介 (4)2.1.1 嵌入式计算机系统 (4)2.1.2 单片嵌入式系统 (6)2.1.3 单片机的发展 (6)2.1.4 单片机的发展趋势 (8)2.2 单片嵌入式系统的结构与应用领域 (9)第3章 AVR 单片机简介及芯片介绍 (11)3.1 AVR 单片机简介 (11)3.1.1 AVR 系列单片机 (11)3.1.2单片机的基本组成结构 (11)3.1.3 单片机基本单元与作用 (12)3.1.4 AVR 单片机的主要特点 (15)3.2 ATmega16 单片机 (16)3.2.1 AVR 单片机的内核结构 (16)3.2.2 典型AVR 芯片ATmega16 特点 (17)3.2.3 外部引脚与封装 (18)3.3 ATmega16 内部结构 (20)3.3.1 AVR 中央处理器CPU (20)3.3.2 系统时钟部件 (21)3.3.3 存储器 (21)3.3.4 I/O 端口 (21)3.4 ATmega16 单片机的工作状态 (22)3.4.1 AVR 单片机最小系统 (22)3.4.2 对AVR 的编程下载 (23)第4章温度控制系统方案 (24)4.1系统方案介绍 (24)4.2 PID算法简介 (25)4.2.1 PID控制的原理及特点 (25)4.2.2 比例（P）控制 (25)4.2.3 积分（I）控制 (25)4.2.4 微分（D）控制 (25)4.2.5比例微分积分(PID)控制 (26)4.2.6比例微分积分(PID)控制的优势 (26)4.3PWM控制直流电机转速 (27)4.4系统关键器件选择 (27)4.4.1主控制器 (27)4.4.2温度传感器 (28)4.4.3其他器件 (28)第5章温度控制系统电路设计 (29)5.1 电源模块 (29)5.2温度测量采集模块 (29)5.2.1 DS18B20的测温原理 (29)5.2.2 DS18B20的组成结构 (30)5.2.3DS1820使用中注意事项 (31)5.2.4DS18B20与单片机的连接 (32)5.3报警模块 (32)5.3.1蜂鸣器 (32)5.3.2电路连接 (32)5.4显示模块 (33)5.4.1数码管 (33)5.4.2电路连接 (34)5.5键盘扫描模块 (35)5.6复位模块 (36)5.7控制执行模块 (37)第6章温度控制系统软件设计 (38)6.1系统工作流程示意图 (38)6.2系统部分程序介绍 (39)6.2.1主程序 (39)6.2.2温度传感器软件设计 (39)6.2.3 数据处理子程序设计 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)附录 (48)第1章绪论随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，各种信息的感知采集、转换传输、处理控制已经成为自动控制领域的不可缺少的组成部分。
基于单片机的水温水位控制系统设计
四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。
基于AVR单片机的温度控制系统设计
摘要近年来智能化测量控制仪表的发展很快。
国内市场上已经出现了各种各样的智能化测量控制仪表。
本系统以数据采集系统为基础，结合计算机控制理论和计算机通信技术等综合技术，研发一款适合市场需求、和满足毕业设计要求的具有增量式PID算法的智能化测量控制仪表。
本设计采用了模块化的思想，条理清楚，主要分为硬件原理设计和软件程序设计。
硬件方面：采用AD590温度传感器、AD524运算放大器、TLC2543 A/D转换、AVR ATmega16L单片机、1602A LCD显示器软件方面：单片机系统采用ICCAVR编译器使用C语言开发，还有利用VB6.0编写过程控制监控软件。
本系统在温度检测和控制有很广泛的应用前景，具有较强的使用价值。
就其采样频率和分辨率来说属于中速类型，适合对数据频率和控制精度要求不是特别高的应用场合。
关键词：智能仪表；增量式PID；AVR ATmega16；温度测量；温度控制AbstractIn recent years, intelligent intelligent measurement and control instrumentation develop rapidly. A variety of intelligent measurement and control instrumentation have appeared on domestic market. The system is based on data acquisition system, connected with computer control theory, computer communication technology and other integration technology. The intelligent measurement and control instrumentation. is not only suited for the market demand, but also satisfy for the requirements of graduation design, which with incremental PID algorithm, which have been designed in the thesis. The design use modular of thinking, it is clarity that the design can be divided into two main principles: software design and hardware design.Hardware: AD590 temperature sensor, AD524 Operational Amplifiers, TLC2543 A / D conversion, ATmega16 MCU and 1602A LCD Display.Software: MCU system uses ICCAVR compiler and C language, and use VB6.0 to monitor the operation process.The system use widely in temperature measurement and control, it has alot of practical value. On the sampling frequency and resolution it belongs to middle speed type, suitable for the frequency of the data and control precision which is not particularly high demand.Key words：intelligent instrument , incremental PID, AVR ATmega16, temperature measurement, temperature control目录1 绪论 (1)1.1 本课题研究背景和意义 (1)1.2 本课题研究的内容 (1)1.3 智能仪器仪表国内外研究现状 (3)2 系统的硬件设计 (5)2.1 硬件的总体设计 (5)2.2 系统器件的选型 (6)2.2.1主控制器 (6)2.2.2 温度采集电路 (8)2.2.3 A/D转换电路 (11)2.2.4 显示电路 (14)2.2.5 串行通信电路 (15)2.2.6 温度控制电路 (16)2.2.7 键盘电路 (17)2.2.8 系统电源 (18)2.3 总结 (18)3 系统的软件设计 (20)3.1 系统程序结构 (20)3.1.1 主程序 (20)3.1.2 按键处理程序 (21)3.1.3 A/D转换和数据处理程序 (23)3.1.4 增量式PID处理程序 (25)3.1.5 串行通信程序 (29)3.1.6显示处理程序 (31)3.1.7 数据保存处理程序 (33)3.1.8 门狗处理程序 (34)3.2 上位机程序设计 (35)3.2.1 MSCOMM控件的属性说明 (35)3.2.2 窗体设计 (37)3.2.3 功能设计 (38)3.3 系统设计的总结 (39)4 系统的抗干扰设计 (40)4.1 硬件抗干扰技术 (40)4.2 软件抗干扰技术 (41)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (47)附录A (48)附录B (49)附录C (68)附录D (73)1 绪论1.1 本课题研究背景和意义随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成度越来越高，已经可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、甚至A/D转换器、PWM、EEPROM、片内看门狗电路、和各种通信接口等。
基于AVR单片机和PID算法的水温控制器
２．１ 温度采集电路的设计 温度采集使用的是Ｄ］陀数字温度传感器。该
传感器特点为：（１）基于ＤＳｌ８８２０；（２）具有专门设 计的不锈钢外壳，壁厚仅ｏ．２ｍｍ；（３）具有导热性高 的密封胶，保证灵敏度。该传感器可在水中长期使 用，如图３所示。
万方数据
图３ ＤＴＣ数字温度传感器
数字式温度传感器ＤＳｌ８８２０是美国ＤＡＬＬＡＳ 公司最新推出的一种可组网数字式温度传感器，采 用１一ｗｉｒｅ总线接口，测试温度范围为一５５℃到＋ １２５℃，精度可达ｏ．０６７５℃，最大转换时间为 ２００ｍｓ［２｜。ＤＳｌ８８２０能够直接读取被测物体的温度 值，体积小，电压适用范围宽（３Ｖ～５Ｖ），用户还可 以通过编程实现９～１２位的温度读数，即具有可调 的温度分辨率。
２００６年第６期
李震等：基于ＡⅥｔ单片机和ＰＩＤ算法的水温控制器
４９
１５ｍｓ内完成读位。每个读周期最短的持续期为 ６０ｍｓ，各个读周期之间也必须有１ｍｓ以上的高电平 恢复期。
２．２ 时钟电路ＤＳｌ３０２
如图４所示，ＤＳｌ３０２是美国ＤＡＬＬＡＳ公司推 出的一种高性能、低功耗、带ＲＡＭ的实时时钟芯 片，它可以进行年、月、日、周日、时、分、秒计时，且具 有闰年补偿功能，工作电压宽达２．５～５．５Ｖ，采用普 通３２７６８Ｈｚ晶振［４｜。采用三线接口与ＣＰＵ进行同 步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时 钟信号或ＲＡＭ数据。ＤＳｌ３０２内部有一个３１×８ 的用于临时性存放数据的ＲＡＭ寄存器。
△税（惫）一ＡＰ（忌）一Ｂ已（忌一１）＋ＣＰ（志一２） （２）
其中ｅ（ｋ）为误差值，直接把△ｕ（ｋ）的值送给
５０
国外电子测量技术
第２５卷
Ｍｅｇａｌ２８的内部的比较寄存器。分两种状态：（１） 如果当前值小于输入的设定值，则ＰＷＭ波形占空 比增加，输出加热，直到输出值等于设定值。（２）如 果输出值大于或等于设定值，则ＰＷＭ输出占空比 减小，让系统（水）自然散热，当一旦检测到输出值小 于设定值时，又改变ＰＷＭ波型输出，返回状态 （１）。通过不断的加热和散热，让系统的输出值维持 在设定值。
基于AVR单片机的温度控制系统设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
理电路不受影响，电路中采取了一系列措施，如选用了 带电气隔离的模块，热敏电阻信号线采用三线连接， 用电 流信号进行传输。 １．２ 通信电路
该系统的通信采用Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 总线，通信电缆用带屏蔽的 双绞线，只要适当的选择波特率，可以完全满足传输距 离的要求。该系统的通信电路如图２ 所示。图中Ｕ １ 为４ ８ ５ 接口芯片，可选用Ｍ Ａ Ｘ ３ ０ ８ ０、Ｍ Ａ Ｘ ４ ８ ５等芯片；Ｕ ２ ～Ｕ ４ 为光 电耦合器，可以起到隔离的作用，如果通信速率较高， 则应选择高速光隔。最后通过通用串行接口Ｕ Ａ Ｒ Ｔ 连接至 Ｍ Ｃ Ｕ 。Ｕ １ 的Ｄ Ｅ 端为４ ８ ５ 接口芯片发送使能端，高电平有效。 Ｕ １ 的Ｒ Ｅ 端为４ ８ ５ 接口芯片接收使能端，低电平有效，在这 里将其接地，使Ｍ Ｃ Ｕ 一直处于接收状态。在这里，需要注 意的是，光隔的两端电源必须不同，否则将起不到隔离 的作用。
３ 王 卓， 付冬梅， 刘德军等． 锅炉汽包水位控制系统的研究［Ｊ］． 自动化与仪器仪表，２００６，２２（１１）：１２～１６
参考文献 １ 赵丽娟，邵 欣．基于单片机的温度监控系统的设计与实现［Ｊ］．
机械制造，２００６，４
２ 张开生，郭国法．ＭＣＳ－５１ 单片机温度控制系统的设计［Ｊ］．微计
算机信息，２００５，７
３ 陈 峰，潘海鹏．基于单片机的湿度专家控制系统［Ｊ］．自动化与
仪器仪表，２００７（４）
４ 赖寿宏，微型计算机控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９４：
０ 引 言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在
冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有 非常重要的的作用。随着电子技术和计算机技术的迅速 发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的 应用。单片机具有处理能力强、运行速度快、功耗低等 优点，尤其在温度测量与控制方面，控制简单方便，测 量范围广，精度较高，得到了广泛应用。本文设计了一 种基于Ａ Ｔ ９ ０ Ｓ ８ ５ ３ ５ 单片机的温度测量和控制系统，能对环 境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控 制执行机构，实现调节环境温度的目的。
基于单片机的水温控制系统的设计报告
基于单片机的水温控制系统一、总体模块图二、总体思路用温度传感器AD590检测出水的温度，传感器会把温度值转换为模拟量，再经由一个模数转换器ADC0804把传感器中的模拟量转换为数字量，这样才能传送到单片机中，要温度有范围的限制，则要事先设定出最低和最高温度，这时便要利用键盘，这里采用独立键盘的方式只用到3个按键（一个“设定”键，一个“加一”键，一个“减一”键），设定好的温度就相当于一个标准值，实时的水温都要在单片机中与之进行比较，如果实时值低于最低温度时单片机要有一个输出信号去控制温度控制电路，即执行温度控制的中段，温度控制电路会控制电炉对水进行加热到最高温度时，单片机停止对温度控制电路的作用，水会逐渐降温到最低温度，再加热，如此循环。
其中的实时温度会由单片机来控制LED数码管的显示。
三、分块叙述1、温度传感器AD590测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃。
AD590为电流型传感器温度每变化1℃其电流变化1uA。
满足温度范围40-90℃，最小区分度为1℃。
2、模数转换器ADC0804ADC0804的引脚功能如下：1、/CS（片选端）。
用来控制ADC0804是否被选取中，/CS=0时芯片被选中。
2、/RD（读控制端）。
/RD为1时，DB0-DB7处于高阻状态，/RD=0时，DB0-DB7才会输出电压数据。
3、/WR（写控制端）。
当/CS=0时，/WR由1变为0时，转换器被清除，/WR 再次回到1时，转换才重新开始。
4、CLK-IN（时钟输入端）。
5、INTR（中断输出端），低电平有效，接单片机外部中断。
6、Vin+(模拟电压同相输入端），输入电压在DC0-5.12V。
7、Vin-（模拟电压反相输入端），使用时一般接模拟地。
8、A-GND（模拟地）。
9、Vref/2(参考电压端），输入电压最高为5.12V时，应调整至2.56V；即此脚电压为输入最高电压的1/2。
基于AVR单片机的温度控制系统的硬件设计_胡绍忠
位单元置于芯片内部，电子显微镜无法观测， 极大的提高了单片机的保密性能。
断电检测及高阻抗差动输入。本系统中共有 2 个 6675 采集模板，单片机的 PE0 ~ 1、PF0 ~ 2 分别接入 MAX6675 的 K 型热电偶的正极接 T ，负极接 T - 。 3.3 温度控制电路 本系统中加热控制模板使用的是驱动电 压，固态继电器 SSR 对加热温度进行控制， 温度控制及测量如图 2 所示。在 5V 驱动时， 单片机端口可输出 20mA 的电流，可完全驱 动 SSR ，故采用 PB5(OC1A) 引脚发出 PWM 波形，以达到控制 SSR 的通断的目的。控制 量通过双向可控硅进行输出，省去了 D/A 转 换环节。 端，
随着近年来温度控制系统的快速发展，
， 通 信 采 用 UART 连 接， 进 而
3 温度控制系统的硬件设计 4 结语
基于 AVR 单片机的温度控制设计，采用 热电偶数字转换器 MAX6675 对数字进行采集 和转换，其中 AVR 单片机对系统温度进行采 集控制。本文设计的基于 AVR 单片机的温度 控制系统经过调式，性能可靠、电路简单、运 行良好，具有较高的性价比，在日常生产中具 有广泛的发展前景。
电力电子
・ Power Electronics
基于 AVR 单片机的温度控制系统的硬件设计
文/胡绍忠
密性能，采用了加密锁 Lock Bit 技术，且保密
0 ~ 1023.75℃ 间，温度分辨率为 0.25℃ ，热电偶
随着科技的不断发展和完 善，温度的控制和检测已经日渐 成为保证产品质量的重要指标， 被 广 泛 运 用 在 食 品 加 工、 机 械 制造、电力工业、冶金化工等领 域。本文设计的温度控制系统将 AVR Atmega128(L ) 单片机作为硬件核 心，以 LabVIEW8.5 为上位机软件开发 的平台。本系统中采用热电偶数 字转换器 MAX6675 对数字进行采集 和转换，基于 AVR 单片机的温度 控制进行设计，对温度数据进行 采集和转换，以便实时测量、控 制和采集现场温度。
基于单片机的水温水位控制系统设计
基于单片机的水温水位控制系统设计一、引言随着科技的不断发展，单片机技术在各行各业的应用越来越广泛，其在控制系统中的应用也越来越普遍。
水温水位控制系统在工业生产、农业灌溉和家用设备中都有着重要的作用。
本文将介绍基于单片机的水温水位控制系统的设计原理和实现方法。
二、系统设计原理1. 水温控制原理水温控制是指根据水的温度来控制加热或散热装置，使水温保持在设定的范围内。
在本设计中，使用DS18B20数字温度传感器来检测水温，当水温超过设定温度时，控制加热装置进行加热；当水温低于设定温度时，关闭加热装置或者进行散热。
2. 水位控制原理水位控制是指根据水位高低来控制水的进出，保持水位在设定范围内。
在本设计中，使用水位传感器来检测水位高低，当水位低于设定水位时，控制水泵进行进水；当水位高于设定水位时，关闭水泵或者进行排水。
三、系统硬件设计1. 单片机选择在本设计中，选择常用的STM32系列单片机作为控制核心，其具有强大的计算能力和丰富的外设接口，非常适合控制系统的设计。
2. 传感器选择选择DS18B20数字温度传感器和水位传感器作为水温水位检测的传感器，其精度高、响应快、稳定性好，能够准确地检测水的温度和水位。
3. 控制装置选择根据水温水位的检测结果，使用继电器、电磁阀等控制装置来控制加热装置和水泵的启停，实现对水温水位的精确控制。
四、系统软件设计1. 温度和水位检测编写相应的程序，通过单片机与温度传感器和水位传感器进行通信，实时获取水温水位的数据，并进行相应的处理。
2. 控制策略设计根据水温水位的检测数据，设计控制策略，确定加热装置和水泵的启停时机，使系统能够快速、稳定地对水温水位进行控制。
3. 人机交互界面设计设计人机交互界面，通过LCD显示屏或者触摸屏，实时显示水温水位的数据和系统工作状态，提供操作界面，方便用户对系统进行监控和控制。
五、系统实现和调试在硬件和软件设计完成后，进行系统的实现和调试，验证控制系统的准确性和稳定性，根据实际情况进行相应的调整和优化。
基于AVR单片机的温度测量与控制系统设计
和精度 提 出 了更 高要求 。 传 统 的温 度测 量元 件有 热 电耦 、热 电阻 等 ，由 它们 构 成 的温 度传 感 器 需要 较 多 的外 部 硬件 支持 ，
收 稿 日期 ：２ １ － ３ ６ ０ ２ ０ —１
ｓｎｏ， ｏ ｉ ｒ ｇｅ ｐ ｒ ｕｅ ｙ Ｎｊｎｔ ｎ ｉ ｅ ｎ ｎｒｌｎ ｅｔ ｔ ｒ ｌ ｉ ｅｔ ｇ ｙ ｅｓｒｍ ｎｔｉ ｍ ｅａ ｒｂ ｃ ｏ ｏ ｄ ｏｔ ｌ ｇ ｌ ｒ ｈ ｍａｗ ｒ ｈａ ｎ Ｓｔ ｎｉｏ ｉ ｈ ｏｎ ｔ ｔ Ｐ ｕ ｉ ｄ ｄ ａ ｃ ｏ ｉ ｅ ｃ ｏ ｅ ｅ ｉ ｂ ＭＯ ａｓ ｔｒｗ ｓ ． ｒ ｓ ｓ
第２ ６卷 第 ３ 期 ２１年
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ｃ ｌ ｃｉ ｎ Ｐ Ｄ ｏ ｔｏ ｎ ｉｐ ａ ， ｔ． ｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ａ ｅｐ ｏ ｏ ｅ ｙ ｔｍ ａ ｏ ｔｏｌｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｏｌ ｔｏ ， Ｉ ｃ ｎｒ ｌ ｄ ｄ ｓ ｌ ｙ ｅ ｃ Ｔｈ ｘ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ｔ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄｓ ｓｅ ｈ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｇａ ｃ ｒ ｃ ｒ ｈ ｔ ｉ
管 控 制 电 热 丝 加 热 的 恒 温控 制 系统 。 并 详 细 介 绍 了 系统 硬 件 电路 的 选 取 及 系 统 软 件 的 实 现 ， 主 要 包括 实 现
基于AVR单片机的水温加热控制系统设计
基于AVR单片机的水温加热控制系统设计
刘英明
【期刊名称】《科技广场》
【年(卷),期】2015(000)012
【摘要】本文设计了一种基于ATmega16单片机的水温加热控制系统，该系统基本能够实现水温检测、水位测量和水位高低报警功能。
系统主要由温度采集模块、液位测量模块、LCD显示模块、报警模块、按键控制模块和加热执行模块组成。
经过多次烧水温度的测试可知，该系统稳定可靠且便于分析；温度误差0.5℃，可以满足工农业生产的要求。
【总页数】4页(P74-77)
【作者】刘英明
【作者单位】长春汽车工业高等专科学校，吉林长春130013
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于AVR单片机和LabVIEW的水温控制系统 [J], 李震;洪添胜;黎嘉铭
2.基于MC9 S12 XS128的水温加热控制系统设计 [J], 吴磊
3.水温加热控制系统设计 [J], 刘伟
4.基于MC9S12XS128的水温加热控制系统设计 [J], 吴磊;
5.基于AVR单片机和PID算法的水温控制器 [J], 李震;洪添胜
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基于AVR单片机的PID温控系统设计
关 键 词 ：Ｖ Ａ Ｒ单 片机 ， Ｉ 制 ， Ｓ ８ ２ ＰＤ控 Ｄ ｌＢ０
Ａｂ ｔａｃ ｓｒ ｔ Ａ ｅ ｐｅ ａｕｒ ｃ ｔｏｌｓ ｔｍ ｂ ｅｄ ｔｍ ｒ ｔ ｅ ｏｎ ｒ ｙｓｅ ａｓ ｏｎ ＡＶＲ ｍｌｒ ｐｒ ｃｅ ｓ ｉ ｄ ｉ ｅ ｉ ｔ ｓ ｃ Ｏ Ｏ ｓ ０ｒ ｓ ｅｓｇｎ ｄ ｎ ｈｉ ｐａ ｐｅｒ ｉ ｓ ｓ ｅ ｓ ｙ ｔ ｍ ｕ ｍ ｉｒ ｐｒ ｃ ｓ ｒ Ｔｈ ｓｅ ｃ ０ Ｏ ｅｓ Ｏ
短 调 整 时 间 。 因此 组 成 比例 、 分 、 分 （ Ｉ 调 节 器 ， 有 效 改 积 微 ＰＤ） 可
善系统的动态性能 ， 控制规律为 ： 其
ｕ ｘ－ ｅ＋ｘ／ ＋ ＝ （ｉ 』ｄ ｄｄ Ｕ ｅ７ ｆ ｅＯ ｏ ／ ／
计 算 法 逼 近 后 ， Ｉ 的 调 节 规 律 可 以通 过数 值 公 式 计 算 ： ＰＤ
ａ ｔｅ ｏｎｒ ｌ ｏｍｐｏ ｎ ． Ｂ２０ ｆ ｒ ｅ ｐｅ ａ ｕｅ ｅ ｓｕ ｅ ｅ ｔａ ｄ ｓ ｈ ｃ ｔｏ ｃ ｎｅ ｔＤＳ１ ８ ｏ ｔｍ ｒ ｔ ｒ ｍ ａ ｒ ｍ ｎ ．ｎｄ ｅａｌ ｉ ｔｅ ｗ ｔ ｈ ｄａａ ｈ ｔ ｗｈｃ ｂ ｓ ｎｔ ｏ ｉｈ ｅ ｅ ｔ ｍ ｉ ｅ ０ ｓ Ｏｒ ｃｒＤｒｃｅ ｓ ． Ａｔ ｔ ｅ ａｍ ｅ ｉ ｃ ｄｉｐｌ ｔｅ ｅｍｐｅ ａ ｕ ｅ． ｄ ｃｃ ｈ ｓ ｔ ｍｅ，ａｎ ｓ ａｙ ｈ ｔ ｒ ｔ ｒ ａｎ ａ ｏｍｐｌ ｈ ｇｉ ＰＩ ｃ ｔｏｌａｃ ｒ ｎｇ ｏ ｔ ｅ ｅｔｎ ａ ｄｉｃｕ ｓ ｉ ｐｒ— ｉ ｄｉ ｔ ｓ ａｌ ｏｎ ｒ ｃｏ ｄｉ ｔ ｈ ｓ ｔｉｇ，ｎｄ ｓ ｓ ｅｓ ｔ Ｄ ｓ ｏ
高 立 兵 康雁 林 （ 兰州交通大学机电技术研究所 ， 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ） ３ ０ ０
基于单片机控制的水温自动控制系统
开发研究基于单片机控制的水温自动控制系统张华峰赵鑫王禹赫(哈尔滨华德学院，黑龙江哈尔滨150060)摘要：阐述了一种基于51单片机控制的水温自动 控制系统，并采用了温度传感器,硅光电加热装置等电子元件，整套系统流程为温度检测并于数码管显示出可见温度数值，再定出温度段并由加热或冷却系统进行自动温度调节，可调控范围在室温到100七之间，静 态误差小于0.2七。
主要思路为先定下温度检测与加热的计算算法然后再考虑系统单片机编程，确定好硬 件设备和软件辅助功能，最终实现系统的正常运行。
关键词:单片机；自动控制；水温即将进入21世纪20年代，人民生活逐渐富足，智能化深入人心,科技飞速发展,而更多的生产生活方面对智能 化的需求量越来越多,加热炉、热反应堆、锅炉等需要加热装置进行温度调控,简单和灵活性大等特点,而且还能大幅度提升被控温度的技术指标，提高产品的质量与数量。
现今温度控制与水温自动化领域正在逐渐成熟，多家平台都相应开展研究以更好地投入生产领域，让人类和工业发展能拥有更好的效率，温度测量自动控制这项研究也在向全球化发展进步。
本套系统主要以51单片为主要控制核心，基于单片机控制并可以通过数码管显示温度情况，本系统的核心是控制算法和加热方法的确定。
控制算法主要有PID 控制算法、大林算法、模糊算法以及分段拟合等。
通过改变调节器参数运用PID 算法改变调节器参数。
图1控制系统如图］所示,PID 控制算法的控制过程如下:首先计算控制量的增量，为采样时刻的偏差信号，分别为比例系数、积分系数和微分系数加快,系统的稳态误差减小但振荡次数会 加多,系统的调节时间加长,积分控制使系统的稳定性下降能消除稳态误差提高系统的控制精度,微分控制可以改善动态特性对偏差的变化趋势进行超前调整，从而可以有效地提 高系统的动态性能,加大阻尼减小超调量,该方案理论成熟但是实际实现卿较为复杂,而且比例、积分、微分3个控 作者简介：张华峰(1997-),男，黑龙江绥化人,本科在读， 研究方向：机械电子工程。
基于AVR单片机的家用电热水器智能温度控制器设计
７ ０
２１ ０ ２年 ｌ 中 国制造业 信息化 ０月
第４卷 １
第 １ ９期
Ｌ Ｄ数码 管 的段选线 ， Ｄ Ｅ Ｐ ４～Ｐ ５依 次接 到 Ｌ Ｄ数 Ｄ Ｅ 码 管 的位 选线 ， 动态 显示 温度 。数码 管 的接线 图如
图 ５所 示 。
ｘ ｂ３ ｓ ￣ Ｄ， ．
图 ５ 数 码 管 的 接 线 图
２ 系统硬 件 设 计
２ １ 主 控 制 器的 设 计 ．
系统采用 Ａ ＭＥ Ｔ Ｌ公 司 高性价 比的 ８位单 片机
与之相 比 ， 灵 敏度 高 、 性度好 、 具 线 响应 速 度快等 优 点 。本设 计 采 用 美 国美 信 （ ｘｍ） 司 生产 的 Ｍａｉ 公 数 字集 成温度 传感 器 Ｄ １Ｂ ０， 传感 器将 温度信 Ｓ８ ２ 该
号 直接 转换成 串行 数 字 信号 供 单 片 机处 理 。温度 传 感器 Ｄ １ Ｂ ０的接线 图如 图 ３所 示 “Ｊ Ｓ８ ２ 。
Ａ ｍ ｇｌ Ｔ ｅａ６作为 主控 制 器 。Ａｍ ｇｌ 如 下 特 点 ： ｔｅａ６有
１Ｋ字节 的系统 内可编程 Ｆａｈ 具有 同时读写 的能 ６ ｌｓ （
电热 水器 智能 温度控 制器 应达 到 以下工作 要求 ： 接
通 电源后 ， 开启 电热水 器 电 源 （ 片 电源 ） 设 置 起 芯 ， 止 时间 、 度 ， 温 调节 功 率 ， 测 出水 温 度 ， 断是 否 检 判
继续 加热 ， 最后 排水 。 家用 电热水 器 智 能 温度 控 制 器 系统 组 成框 图 如 图 １ 示 。控 制 系 统 主要 由 Ａ ｍｅａ６单 片 机 、 所 Ｔ ｇｌ 电源 、 Ｐ下 载接 口、 Ｉ Ｓ 时钟 芯 片 、 温度 传 感 器 、 盘 、 键
基于AVR单片机和LabVIEW的水温控制系统
Ｗ ａｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ Ａ ｔｒ ｅ ｅａ ｕ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｓｅ ｂ ｓ ｄｏ ＶＲ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｔ ｓ ｓｎ ｌ—ｈ ｐ ｍ ｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｂ Ｅ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓ ｏ ｄＬａ ＶＩ Ｗ ａ
ＬＩ ｅ ＨＯＮ Ｇ ａ —ｈ ｎ Ｚｈ ｎ ， Ｔｉｎ ｓ ｅ ｇ ， ＬＩ ｉ— ｉｇ ａｍ ｎ Ｊ
李 震 洪 添胜 ， 黎 嘉铭 ，
（．华 南农 业 大学 工程 学 院， 广 东 广 州 ５ ０４ ；２ １ １ ６２ ．华 南农 业 大学 信 息 学院 ，广 东 广 州 ５ ０ ２ １６ ） ４
摘 要 ： 分 析 水 族 箱 加 热 棒 Ｈ ６ 基 础 上 设 计 了温 度 实 时控 制 系 统 。 系统 以 水 温 为 主 要 控 制 目标 ， 在 Ａｌ８的 该 下位 机 系 统核 心 为
基于单片机的水温控制系统设计任务书
主题：基于单片机的水温控制系统设计任务书任务目的：设计并实现一个基于单片机的水温控制系统，该系统能够监测水温并根据设定的温度范围进行自动控制，保持水温稳定在设定范围内。
任务内容：1. 系统硬件设计1.1 选择合适的单片机芯片，考虑其性能和外设接口；1.2 设计温度传感器电路，用于实时监测水温；1.3 设计控制继电器电路，用于控制加热器或冷却器。
2. 系统软件设计2.1 编写单片机的控制程序，包括温度采集、设定温度范围、控制加热器或冷却器等功能；2.2 考虑系统的稳定性和实时性，设计合理的控制算法；2.3 确保系统的安全性，防止温度过高或过低造成损坏。
3. 系统测试与调试3.1 制作系统原型，进行硬件连接及焊接；3.2 调试温度传感器、继电器等模块，确保它们能够正常工作；3.3 测试系统在不同温度下的控制效果，进行调试和优化。
4. 系统性能评估4.1 对系统的控制精度进行测试和评估，确定其控制水温的稳定性；4.2 对系统的实时性和可靠性进行测试，确保系统能够及时响应温度变化；4.3 对系统的功耗和安全性进行评估。
提交要求：1. 提交系统的硬件设计图纸和软件源代码；2. 提交系统原理图和PCB设计文件；3. 提交系统测试和调试记录，包括测试数据和优化过程；4. 提交系统性能评估报告，对系统的各项性能进行详细评估。
任务时间：本任务书下发后，设计团队需在两个月内完成系统设计、测试及评估，并在规定时间内提交相关文件。
任务负责人：XXX（负责人尊称及通联方式）任务审批人：XXX（审批人尊称及通联方式）以上任务书经XXXXXX审核通过，现予以下发。
希望设计团队能够认真执行任务，按时保质地完成任务，期待设计团队为我们带来一个高质量的水温控制系统。
经过反复检查和确认，我们设想出了一个基于单片机的水温控制系统实施计划。
在系统硬件设计方面，我们选择了一款性能稳定、外设接口丰富的单片机芯片。
通过该芯片，我们将设计温度传感器电路，用于实时监测水温。
基于单片机的水温自动控制系统
基于单片机的水温自动控制系统基于单片机的水温自动控制系统摘要温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。
随着国民经济和国内工业的发展，人们需要对各种家用电器和工业设备的温度控制。
采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制简单、方便和灵活性的优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标从而能够大大提高产品的质量和数量。
目前的水温控制系统多采用由模拟温度传感器，多路模拟开关，A/D转换器及单片机等组成的传输系统。
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。
本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。
它以单片机AT80C51为核心，通过3个数码管显示温度和4个按键实现人机对话，使用单总线温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。
关键词：单片机、数码管显示、单总线、DS18B20.Automatic control system of temperature based on MCUAbstract Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters, air conditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as high-speed and efficient hand-held computers and electronic equipment are required to provide temperature control.With the development of national economy and the people domestic industrial needs of various household appliances and industrial equipment temperature control by single chip microcomputer to control them not only has simple control,convenience and flexibility advantages and can greatly increase the temperature was charged with the technical indicators which can greatly enhance the quality and quantity. At present, the water temperature control system used by the analog temperature sensor analog transmission system switch A/D converter and microcontroller. Water temperature control method is used widely in industry classification more in daily life and different temperature control system are not the same.The system design can be used for drinking water heater temperature control systems and other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature conversion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode.Key words：Microcontroller digital display single bus DS18B20目录第一章绪论 (1)1.1课题研究的相关背景 (1)1.2基于单片机水温自动控制系统的现状 (1)1.3基于单片机水温自动控制系统的发展方向 (1)第二章系统方案设计 (3)2.1硬件系统子模块 (3)2.2 软件总体设计 (3)2.3单片机最小系统电路 (4)2.4键盘电路 (5)2.5数码管及指示灯显示电路 (6)2.6温度采集电路 (8)2.7 电源电路 (12)2.8报警电路设计 (13)2.9加热管控制电路设计 (13)第三章系统流程 (15)3.1主程序流程图 (15)3.2各个模块的流程图 (17)3.2.1 读取温度DS18B20模块的流程 (17)3.2.2 键盘扫描处理流程 (19)3.2.3 报警处理流程 (20)第四章系统调试 (21)4.1 硬件电路调试 (21)4.2 软件调试 (21)4.3 系统操作说明 (22)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录1：系统源程序............................ 错误！未定义书签。
基于单片机的水温自校正控制系统设计与研究
基于单片机的水温自校正控制系统设计与研究一、概述随着现代技术的飞速发展，单片机作为一种集成度高、功能强大的微处理器，被广泛应用于各种自动控制系统中。
其中，基于单片机的水温自校正控制系统因其在节能、环保、自动化等方面的优势，应用范围日益扩大。
本文将对基于单片机的水温自校正控制系统进行深入研究与设计，为该领域的科研工作者提供一定的参考和借鉴。
二、水温自校正控制系统的原理与应用1. 水温自校正控制系统的原理水温自校正控制系统是通过传感器实时检测水温的变化，然后将采集到的数据传输给单片机进行处理，通过单片机的控制算法对水温进行自动校正，从而实现对水温的精确控制。
该系统能够根据环境水温的实时变化，自动调整控制参数，确保水温始终在设定的范围内。
2. 水温自校正控制系统的应用水温自校正控制系统在许多领域都有着重要的应用价值，比如工业生产中的恒温控制、家用电器中的温度调节、温室种植中的温度管理等。
其优点是能够提高产品质量、减少能源消耗，同时降低了人工干预的成本和劳动强度，提高了工作效率。
三、基于单片机的水温自校正控制系统的设计与实现1. 系统硬件设计在水温自校正控制系统的硬件设计中，需要选用合适的单片机作为控制核心，同时接入温度传感器和执行器等外围设备。
在选择单片机时，需要考虑其性能、接口数量、功耗等因素，以及对控制算法的支持程度。
2. 系统软件设计在系统软件设计中，需要编写单片机的控制程序，实现温度数据的采集、处理和控制输出。
控制算法的设计将直接影响到系统的性能和稳定性，需要根据具体的应用场景选用合适的控制算法，如PID控制算法、模糊控制算法等。
3. 系统实现与调试在系统实现阶段，需要将硬件与软件进行结合，进行系统的调试和性能优化。
通过实际的测试和调试，不断改进系统的稳定性、精度和响应速度，确保系统能够稳定可靠地工作。
四、基于单片机的水温自校正控制系统的性能评价在设计与实现基于单片机的水温自校正控制系统后，需要对其性能进行评价。
基于AVR单片机与温度传感器相结合的实时温度控制
基于AVR单片机与温度传感器相结合的实时温度控制随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，温度对人们的生活与工作影响很大，所以要实时采集温度并且对其进行分析。
为此，实现实时准确的测量监控。
采用串口传送数据并且在PC机上进行分析。
由于单片机的控制方便、简单和灵活等优点，采用了高性能avr 单片机来控制GTJ4-10A固态继电器，最总实现温度的控制。
从而最总在PC机上绘制温度曲线并保存数据和分析温度的数据。
1 系统组成及基本原理本系统由温度采集模块，固态继电器控制模块，单片机模块，PC机软件处理模块。
4个模块加起来实现温度的控制，以及温度采集和温度经过软件处理的分析。
它们的逻辑关系如图1所示。
本系统的任务是对某种特定环境的温度进行采集并进行保存和再显示，通过单片机去控制固态继电器，从而控制其温度值的大小，再通过PC机实时显示当前的温度，并对当前的温度进行分析与保存。
便于与以后的温度值进行对比等应用。
首先由ATmega16单片机控制GTJ4-10A固态继电器从而控制交流电，再达到控制温度值的大小，这个时候通过DS18B20温度传感器对当前的温度值进行采集。
将采集的数据结果通过Tx送给单片机，单片机将达到的温度值一方面通过串行通讯端口送给计算机，另一方面将温度数据进行对比分析，再通过IO控制GTJ4-10A固态继电器。
从而实现了温度值控制。
另一方面PC机得到的温度值送给MFC软件绘制温度曲线，同时通过保存按钮将温度值以及采集当前温度的时间记录下来。
然后再经过显示按钮将温度值和时间显示出来。
这就是对温度的实时采集与分析。
2 硬件部分设计本系统主要采用高性能AVR单片机，GTJ4-10A固态继电器，DS18B20温度传感器，报警输出电路。
主要系统电路图略。
2．1 ATmega16单片机简介ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。
由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1 MIPS／MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
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长春工业大学毕业设计、毕业论文题目基于AVR单片机水温控制系统学院人文信息学院专业班级电气工程及其自动化070921班指导教师李岩姓名熊福龙2011年6月3日摘要本文介绍了基于AVR单片机的自动水温控制系统的设计及实现过程。
该系统具有设定、实时显示以及于上位机通信功能。
设定精度0.1℃、控温精度0.2℃、控温范围30~100℃。
而且还具有显示温度曲线及打印功能。
本系统采用ATmgea16单片机为主控制器，温度采集方面采用DS1820高精度数字传感器，单总线接口简单，线性良好。
功率输出部分采用GTJ3-10A固态继电器，电路经济可靠，采用PWM控制可控性好精度高。
控制算法采用PID算法是系统具有快速响应和较小的超调。
该系统通过实验证明具有很高的可靠性和稳定性。
实现温度的设定，并对温度进行实时采集显示及打印。
关键词：温度控制 ATmega16单片机 PID算法 PWMAbstractThis paper introduces the design and realization of the automotive water temperature control system basing on AVR. It has the function of setting, display signal in real time and upper communication. Set the precision be on 0.1℃、and precision of temperature control is 0.2℃、range of temperature control is 30~100℃. And it also has the paint and show temperature curve functions.This system adopt ATmgea16 SCM as a main controller, Temperature collection adopt DS1820 high precision numeral sensor. Single bus interface is simply and good linearity. It use GTJ3-10A solid-state relay in the part of power output, the circuits are economic and reliable. The controllability and precision is well under the control of PWM. It makes system with quick response and lower over swing while using PID arithmetic as the control arithmetic. After the validation of experiment, this system has well reliable and stability. Then realize the setting of temperature and collecting of temperature in real time and painting.Keywords：Temperature Control ATmega16 Single Chip ComputerPID Arithmetic PWM目录第1章概述 (1)1.1 课题研究目的和意义 (1)1.2 温度控制系统的研究现状 (1)1.3 温度控制系统的发展方向 (2)1.4 题目要求 (3)第2章方案论证 (4)2.1 系统整体结构设计方案 (4)2.2 主控单元的论证 (4)2.3 温度采集单元的论证 (5)2.4 功率输出单元的论证 (5)2.5 键盘显示单元的论证 (6)第3章硬件设计 (8)3.1 主控单元的设计 (8)3.1.1 ATmega16单片机介绍 (8)3.1.2 ATmega16产品特性 (9)3.1.3 ATmega16 引脚功能 (11)3.1.4 ATmega16 内核介绍 (12)3.1.5 单片机最小系统设计 (13)3.2 温度采集单元设计 (17)3.2.1 DS18B20的特点 (17)3.2.2 DS18B20的内部结构 (17)3.2.3 引脚说明 (18)3.2.4 测温操作 (18)3.3 功率输出单元 (20)3.3.1 固态继电器的结构原理 (20)3.3.2 固态继电器的应用特性 (21)3.4 键盘与显示单元 (22)3.4.1 HD7279A的主要特点如下： (23)3.4.2 引脚说明 (23)3.4.3 数码显示电路 (24)3.4.4 控制指令和接口时序 (24)3.4.5 HD7279A的应用以及键盘显示单元 (26)3.5 通信单元 (27)3.5.1 MAX232资料简介 (27)3.5.2 主要特点 (27)3.5.3 MAX232应用电路，注意电容接法。
(28)3.5.4 ISP的工作原理 (29)3.5.5 ISP的优点 (29)3.5.6 ISP端口 (29)3.5.7 打印电路 (30)第4章软件设计 (31)4.1 PID控制算法 (32)4.1.1 PID控制规律及其基本作用 (32)4.1.2 比例调节器（P） (33)4.1.3 比例积分调节器（PI） (33)4.1.4 比例积分微分调节器（PID） (33)4.2 PWM的控制方法 (34)4.3 流程图 (35)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (42)附录2 (43)第1章概述1.1 课题研究目的和意义温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。
特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。
在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。
在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。
那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。
在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。
而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。
用高新技术来解决工业生产问题，排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务，以此来加强工业化建设，提高人民的生活水平。
1.2 温度控制系统的研究现状温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛但从国内生产的温度控制器来讲总体发展水平仍然不高，同国外的日本美国德国等先进国家相比仍然有着较大的差距目前我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制难于控制滞后复杂时变温度系统控制，即是说适应于较高控制场合的智能化自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少备。
现有的一些温度控制设备，如HA168 型的温度控制棒，结构比较简单，一般采取的是开关式的控制，即当测量温度低于设定温度时进行加热，其结果是饲养水域内温度不均，控温效果不理想。
目前，国外也开发出了一些基于单片式计算机的温度控制设备，但是价格比较高，且目前其操作系统均为英文，普及性不强。
1.3 温度控制系统的发展方向由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。
在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。
温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。
尽管温度控制很重要，但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难。
由于温度控制具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求较高。
模糊逻辑控制（FLC）是人工智能领域中形成最早、应用最广的一个重要分支，适用于结构复杂且难以用传统理论建立模型的问题。
目前FLC已经成功地应用与各种温度控制上。
模糊控制与一般的自动控制的根本区别是，不需要建立精确的数学模型，而是运用模糊理论将人的经验知识、思维推理，其控制过程的方法与策略是由所谓模糊控制器来实现。
对于多变量、非线性和时变的大系统，系统的复杂性和控制技术的精确性形成了尖锐的矛盾。
模糊控制对那些难以获得数学模型或模型非常粗糙的工业系统，如那些大滞后、非线性等复杂工业对象实施控制有独特优势，但静态误差不易控制.模糊控制偏偏含有大量专家经验,实际实现比较困难,它绝不可以代替经典的自动控制，而是扩展了一般的自动控制。
在一些实际过程中，人们也常把模糊控制与一般的自动控制结合在一起应用，并且已研制出神经模糊网络的家电产品，将模糊控制技术与人工神经网络、专家系统等人工智能中一些新技术相结合，向着更高层次的研究和应用发展。
采用模糊控制其优点是不需要粗确知道被控对象的数学模型，而且适用于有较大滞后特性的控制对象。
缺点是静态误差不易控制，因含有大量专家经验，实际实现比较困难。
模糊控制比传统的PID 控制等方法, 在强时变、大时滞、非线性系统中的控制效果有着明显的优势。
将模糊控制技术应用于家电产品在国外已是很普遍的现象。
单片机是家用电器常用的控制器件, 把二者结合起来, 可使控制器的性能指标达到最优的目的。
基于模糊控制技术的单片机控制的电热水器, 是对传统的电热水器开关控制的改造, 具有达到设定温度的时间短、稳态温度波动小、反应灵敏、抗干扰能力强、节省电能等优点，将成为以后发展的主流。
1.4 题目要求设计利用AVR单片机，通过外围电路，对1升水进行温度控制。
技术参数：1.设定精度0.1℃，控温精度0.2℃。
2.控温范围30-100℃。