水温自动控制系统设计
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。
水温控制系统设计
c.电路外围电路所用元件参数计算
电路的设计以选定的热敏电阻系数入手，然后计算出所需要的电压增益，以ＭＦ58系列热敏电阻为例说明计算方法。
经查，在 时，电阻值为 的热敏电阻分段如表3-1：
单位：
０
29.394
5
23.319
10
18.659
15
15.052
20
12.229
25
10.000
30
8.225
35
6.802
40
5.654
45
4.721
50
3.958
55
3.330
从上表知，在常温（ ）时，热敏电阻的阻值为10Ｋ 。
由设计要求，当环境温度为下降至20 ，系统要加热；当温度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ升为50 时，停止加热，故查表3-1得：
由图3-2，由运放 组成的放大器为同相比例运算
放大电路，其电压增益 ，即
这样， ，其中 热敏电阻上的电压。
电路的设计思想是这样的：设热敏电阻 在环境温
度为 时阻值为 则 = ，这样
当选用负温度系数电阻时（关于这点，以后再详细介绍），环境温度越高，则热敏电阻的阻值愈小，设环境温度为 时，其阻值为 ，则此时 ) 这样由于温度变化引起的热敏电阻变化，就通过运算放大器转换成了电信号。
温度显示模块的任务是将环境温度（20℃~50℃）在数码管上显示出来，其方法时将热敏电阻随温度的变化值转换成相应的电压值，然后通过三位半LED专用A/D转换显示芯卡ICL7107及共阳极数码管组成的译码显示电路将环境温度显示出来（显示温度范围：20℃—50℃）
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。
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引言在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机，电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费浪费。
利用 AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。
单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于LED 显示器上。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
本设计任务和主要内容设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，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。
本设计主要内容如下：（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。
（2）环境温度降低时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。
（4）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。
（5）温度控制的静态误差≤0.2℃。
系统主要硬件电路设计单片机控制系统原理框图温度采样电路选用传感器AD590。
其测量范围在-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℃。
此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。
系统的信号采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及A/D转换电路（ADC0804）三部分组成。
信号采集电路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。
100Ω电阻与0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路。
部分控制电路系统主程序设计主程序流程图。
基于单片机的水温控制器设计
基于单片机的水温控制器设计引言水温控制在很多领域中都具有重要的应用价值，例如温室、鱼缸、热水器等。
基于单片机的水温控制器能够自动调控水温，提高水温的稳定性和准确性。
本文将介绍如何设计一个基于单片机的水温控制器，以实现对水温的精确控制。
一、硬件设计1.单片机选择选择一个合适的单片机对于设计一个稳定可靠的水温控制器至关重要。
常用的单片机有STC89C52、AT89C52等。
在选择时应考虑单片机的性能、功耗、接口等因素。
2.温度传感器温度传感器用于检测水温，常用的有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。
NTC热敏电阻价格便宜，但精度较低，DS18B20精度高，但价格相对较贵。
3.加热装置加热装置用于根据温度控制器的输出信号进行加热或制冷。
可以选择加热丝、加热管或半导体制冷片等。
4.驱动电路驱动电路用于将单片机的输出信号转换为合适的电流或电压，驱动加热装置。
可以选择晶体管或继电器等。
5.显示模块可以选择液晶显示屏或LED数码管等显示水温的数值。
二、软件设计1.初始化设置首先，对单片机进行初始化设置，包括引脚配置、定时器设置等。
然后，设置温度传感器和加热装置的引脚。
最后，设置温度范围，以便根据实际需求进行调整。
2.温度检测使用温度传感器检测水温，并将读取到的温度值转换为数字形式，以便进行比较和控制。
可以使用ADC（模拟-数字转换）模块转换模拟信号为数字信号。
3.控制算法本设计中可以采用PID控制算法进行水温控制。
PID（Proportional-Integral-Derivative）控制算法根据设定值和反馈值之间的差异来计算控制信号。
可以根据需求进行参数调整，以获得更好的控制效果。
4.显示和报警使用显示模块显示当前水温的数值，并在温度超出设定值时触发报警功能。
报警可以采用声音、灯光等形式。
5.控制输出根据PID算法计算出的控制信号，控制驱动电路，驱动加热装置或制冷装置，以实现水温的调节。
总结基于单片机的水温控制器能够实现对水温的精确控制。
单片机DS18B20水温控制系统设计
单片机DS18B20水温控制系统设计一．引言在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D 转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。
但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。
本文介绍单片机结合DS18B20水温控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。
目录一．引言...二．设计目的...三．系统功能...四．系统设备...五．温度控制总体方案与原理...1．系统模块图...2．系统模块总关系图...六．温度转换核心及其算法...1.温度传感器DS18B20原理与特性...DSl8B20的管脚及特点...DS18B20的内部结构...DS18B20的内存结构...DS18B20的测温功能...DSl820工作过程中的协议...温度传感器与单片机通讯时序...2.温度转换算法及分析...七．硬件设计说明...1．系统总体电路图...2．各个模块电路图...输入系统...输出系统...芯片系统...八．软件设计说明...1．总模块的流程图...2．各个模块的流程图...读取温度DS18B20模块的流程...键盘扫描处理流程...九．操作指引...按键功能...显示温度...设定温度...十．参考文献...程序源代码...二．设计目的设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，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。
利用单片机AT89S52实现水温的智能控制，使水温能够在40-90 度之间实现控制温度调节。
利用仪器读出水温，并在此基础上将水温调节到我们通过键盘输入的温度（其方式是加热或降温），而且能够将温度显示在我们的七段发光二极管板上。
基于单片机的温度控制系统设计
基于51单片机的水温自动控制系统沈统摘要：在现代化的工业生产中，温度是常用的测量机被控参数。
本水温控制系统采用AT89C51为核心控制器件，实现对水温在30℃到96℃的自动控制。
由精密摄氏温度传感器LM35D构成前置信号采集和调理电路，过零检测双向可控硅输出光电耦合器MOC3041构成后向控制电路，由74LS164和LED数码管构成两位静态显示用于显示实时温度值。
关键词：89C51单片机；LM35D温度传感器；ADC0809；MOC3041光电藕耦合器；水温自动控制0 引言在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。
而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。
本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。
本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。
1 设计任务、要求和技术指标1.1任务设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。
1.2要求（1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。
（2）当液位低于某一值时，停止加热。
（3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。
（4）无竞争-冒险，无抖动。
1.3技术指标（1）温度显示误差不超过1℃。
（2）温度显示范围为0℃—99℃。
（3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。
（4）检测信号为电压信号。
2 方案分析与论证2.1主控系统分析与论证根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。
其引脚图如图1所示。
2.2显示系统分析与论证显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。
在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。
基于PID算法的水温控制系统设计报告
基于PID的水温控制系统设计摘要本次设计采用proteus仿真软件，以AT89C51单片机做为主控单元，运用PID控制算法，仿真实现了一个恒温控制系统。
设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度，不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制，总体实现了一个恒温控制仿真系统。
系统设计中包含硬件设计和软件设计两部分，硬件设计包含显示模块、按键模块、温度采集模块、温度加热模块。
软件设计的部分，采用分层模块化设计，主要有：键盘扫描、按键处理程序、液晶显示程序、继电器控制程序、温度信号处理程序。
另外以AT89C51 单片机为控制核心，利用PID 控制算法提高了水温的控制精度，使用PID 控制算法实施自动控制系统，具有控制参数精度高、反映速度快和稳定性好的特点。
关键词：proteus仿真，PID，AT89C51，DS18B20温度控制目录1 系统总体设计方案论证 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 总体设计方案 (2)2 系统的硬件设计 (3)2.1 系统硬件构成概述 (3)2.2 各单元总体说明 (4)2.3 按键单元 (5)2.4 LCD液晶显示单元 (6)2.5 温度测试单元 (7)2.6 温度控制器件单元 (8)3 恒温控制算法研究（PID）............................................................................. 错误!未定义书签。
3.1 PID控制器的设计 (10)3.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 (12)4 系统的软件设计 (17)4.1 统软件设计概述 (17)4.2 系统软件程序流程及程序流程图 (18)4.3 温度数据显示模块分析 (19)4.4 测试分析 (22)5 模拟仿真结果 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于Arduino的水温控制系统设计
基于Arduino的水温控制系统设计简介本文档旨在介绍基于Arduino的水温控制系统的设计。
水温控制系统可以通过Arduino控制和监测水温，以达到预设的温度范围。
系统组成基于Arduino的水温控制系统由以下组件组成：1. Arduino控制器：作为系统的核心控制单元，负责接收和执行指令。
2. 温度传感器：用于检测水温，并将温度数据传输给Arduino。
3. 加热器：用于控制水温，根据Arduino的指令调整加热器的输出功率。
4. 冷却器：用于控制水温，根据Arduino的指令调整冷却器的输出功率。
5. 显示屏：用于显示当前的水温和系统状态等信息。
系统设计原理基于Arduino的水温控制系统的设计原理如下：1. Arduino通过温度传感器获取水温数据。
2. Arduino根据预设的温度范围判断当前水温是否在合适的范围内。
3. 如果水温在合适的范围内，Arduino保持系统状态不变。
4. 如果水温过高，Arduino控制加热器减少输出功率，以降低水温。
5. 如果水温过低，Arduino控制冷却器增加输出功率，以提高水温。
系统功能基于Arduino的水温控制系统具有以下功能：1. 监测水温：通过温度传感器实时监测水温。
2. 控制水温：根据预设的温度范围，自动调整加热器和冷却器的输出功率，以控制水温。
3. 显示温度信息：将当前的水温和系统状态等信息显示在显示屏上。
系统应用基于Arduino的水温控制系统广泛应用于以下领域：1. 温室种植：用于控制温室内水温，提供适宜的环境条件来促进植物生长。
2. 实验室研究：用于控制实验室内实验设备的水温，确保实验的精确性和可靠性。
3. 养殖业：用于控制养殖水体的温度，维持适宜的温度条件以促进动物健康和生长。
总结本文介绍了基于Arduino的水温控制系统的设计。
该系统可以通过Arduino控制和监测水温，以达到预设的温度范围。
该系统的组成包括Arduino控制器、温度传感器、加热器、冷却器和显示屏等组件。
基于PLC锅炉水温控制系统设计
基于PLC锅炉水温控制系统设计1. 引言1.1 背景锅炉是工业生产中常用的热能设备，用于产生蒸汽或热水，供应能量给生产过程中的各个环节。
在锅炉的运行过程中，水温是一个重要的参数，对于保证锅炉运行稳定、安全、高效具有重要意义。
传统的锅炉水温控制方法主要依靠人工操作，存在操作不准确、响应速度慢等问题。
因此，设计基于PLC（可编程逻辑控制器）的锅炉水温控制系统可以提高控制精度和响应速度。
1.2 目的本文旨在设计一个基于PLC锅炉水温控制系统，通过对传感器信号进行采集和处理，并通过PLC进行逻辑判断和控制输出信号，实现对锅炉水温进行精确可靠地控制。
2. 锅炉工作原理及参数2.1 锅炉工作原理锅炉是通过将液体（通常是水）加热至蒸发状态以产生蒸汽或提供加热能量。
其主要部件包括：进水系统、燃烧系统、排烟系统、水循环系统等。
2.2 锅炉水温参数锅炉水温是指锅炉内部循环水的温度，它是锅炉运行稳定性和效率的重要指标。
在正常运行中，锅炉水温应在一定的范围内保持稳定。
过高或过低的水温都会对锅炉运行造成不利影响。
3. PLC控制系统设计3.1 PLC控制原理PLC是一种用于工业自动化控制的电子设备，它能够根据预设的程序和逻辑进行自动化控制。
PLC主要由处理器、输入/输出模块和编程设备等组成。
3.2 PLC应用于锅炉控制系统设计将PLC应用于锅炉控制可以实现自动化程度高、响应速度快等优点。
通过对传感器信号进行采集和处理，PLC可以实时监测并判断锅炉内部参数，并根据预设逻辑进行相应的输出信号，实现对锅炉水温的精确控制。
4. 系统硬件设计4.1 传感器选择选择适合的传感器对于准确获取锅炉水温至关重要。
常用的传感器包括热电偶、热电阻等。
在选择传感器时需要考虑其测量范围、精度和适应环境等因素。
4.2 PLC选型根据锅炉控制系统的需求，选择合适的PLC型号和规格。
需要考虑PLC的输入/输出点数、通信接口、运算速度等因素。
4.3 控制执行机构选型控制执行机构用于实现对锅炉水温的控制，常用的包括电动阀门、变频器等。
DS18B20水温控制系统+电路图程序
水温控制系统摘要：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～+85°C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。
关键字： AT89C51 DS18B20 水温控制Abstract: This water temperature control system uses the Single Chip Microcomputer to carry on temperature real-time gathering and controling. DS18B20, digitized temperature sensor, provides the temperature signal by "a main line". In -10～+85℃the scope, DS18B20’s inherent measuring accuracy is 0.5 ℃. The water temperature real-time control system uses the electricity nichrome wire carring on temperature increiseament and operates 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 control目录1. 系统方案选择和论证 (2)1.1 题目要求 (2)1.1.1 基本要求 (2)1.1.2 发挥部分 (2)1.1.3 说明 (2)1.2 系统基本方案 (2)1.2.1 各模块电路的方案选择及论证 (2)1.2.2 系统各模块的最终方案 (5)2. 硬件设计与实现 (6)2.1系统硬件模块关系 (6)2.2 主要单元电路的设计 (6)2.2.1 温度采集部分设计 (6)2.2.2 加热控制部分 (8)2.2.3 键盘、显示、控制器部分 (8)3. 系统软件设计 (10)3.1 读取DS18B20温度模块子程序 (10)3.2 数据处理子程序 (10)3.3 键盘扫描子程序 (12)3.4 主程序流程图 (13)4. 系统测试 (14)4.1 静态温度测试 (14)4.2动态温控测量 (14)4.3结果分析 (14)附录1：产品使用说明 (15)附录2：元件清单 (15)附录3：系统硬件原理图 (16)附录4：软件程序清单 (17)参考文献 (26)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。
单片机的水温控制系统设计
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计题目：基于单片机的水温控制系统专业：班级：姓名：学号：指导老师：成绩：目录摘要 (4)第1节课题任务要求 (5)第2节总体方案设计 (5)2.1 总体方案确定 (6)2.1.1 控制方法选择 (6)2.1.2 系统组成 (7)2.1.3 单片机系统选择 (7)2.1.4 温度控制 (7)2.1.5 方案选择 (7)第3节系统硬件设计 (8)3.1 系统框图 (8)3.2 程序流程图 (12)第4节参数计算 (16)4.1 系统模块设计 (16)4.1.1 温度采集及转换 (16)4.1.2 传感器输出信号放大 (17)4.1.3模数转换 (18)4.1.4 外围电路设计 (19)4.1.5 数值处理及显示部分 (19)4.1.6 PID算法介绍 (19)4.1.7 A/D转换模块 (20)4.1.8 控制模块 (21)4.2 系统硬件调试 (21)第5节 CPU软件抗干扰 (24)5.1 看门狗设计 (24)第6节测试方法和测试结果 (27)6.1 系统测试仪器及设备 (27)6.2 测试方法 (27)6.3 测试结果 (27)结束语 (29)参考文献 (30)基于单片机的水温控制系统设计摘要：本系统以AT89C51，AT89C2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，按扭操作，单片机控制，数码管数字显示等部分。
本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。
本设计还可以通过串口与上位机（电脑）连接，实现电脑控制。
系统设计有体积小、交互性强等优点。
为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。
本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。
水温自动控制系统毕业设计论文
水温自动控制系统毕业设计论文摘要本文设计了一种水温自动控制系统，用于控制水温自动调节和保持。
该系统基于单片机控制技术，具有灵活、精度高、稳定性好等优点，并且适用于各种大中小型水族箱的水温控制。
首先，本文分析了水温控制系统的原理和工作原理，讨论了其执行机理和功能。
其次，通过阐述硬件设计，包括测温原理、传感器选择、控制器密度和其他电路部分等。
在软件设计方面，本文采用C语言编程，实现了自动监测水温变化、自动开关附加加热器和调整温度等功能，并且采取多重保护措施，保证了该系统的安全性和稳定性。
最后，本文通过实验验证了该系统的可行性和实用性，在保证了水族箱内水体温度稳定的基础上，实现了节能和自动化控制的优势，为水族箱饲养提供了一定的实用性支持。
关键词：水温自动控制；水温计；单片机；附加加热器；C语言编程；节能。
AbstractThis paper designs a water temperature automatic control systemfor automatic regulation and maintenance of water temperature. Based on the single-chip control technology, the system has the advantages of flexibility, high accuracy and good stability, and is suitable for controlling the water temperature of various large,medium and small aquariums.Firstly, the principle and working principle of the water temperature control system are analyzed, and its executing mechanism and function are discussed. Secondly, by elaborating on hardware design, including temperature measurement principle, sensor selection, controller density and other circuit parts, and in software design, the paper adopts C language programming to achieve automatic monitoring of water temperature changes, automatic switching of additional heaters and adjusting temperatures, and takes multiple protection measures to ensure the safety and stability of the system.Finally, the feasibility and practicality of the system are verified through experiments, which has the advantages of energy saving and automatic control, and provides practical support for the breeding of aquariums by ensuring the stability of water temperature.Keywords：water temperature automatic control；thermometer；single-chip；additional heater；C language programming；energy saving.。
水温控制系统设计大学毕设论文
水温控制系统目录1.系统的设计及方案论证 (2)1.1题目要求 (2)1.1.1基本要求 (2)1.1.2 发挥部分 (2)1.2 系统的基本方案 (2)1.2.1 各模块的选择和论证 (2)1.3系统各模块的最终方案 (3)2.系统的硬件设计与实现 (4)2.1系统的硬件的基本组成部分 (4)2.1.1 部分外部电路设计 (4)2.2.2 测温部分电路设计 (5)2.2.3 控制部分 (6)2.2.4 显示部分 (6)3.程序设计 (7)4.对电路进行测试 (7)4.1 继电器测试 (7)4.2 DS18B20测试 (7)4.3显示数码管测试 (8)5.系统测试 (8)5.1 测试环境 (8)5.2 测试方法 (8)6.系统误差分析 (8)7.参考文献 (8)附录A (9)附录B (9)文摘：为了实现高精度的水温控制，本文介绍了一种以STC89C52单片机为控制核心、以及辅助元件相结合的控制方法来实现的水温控制系统。
文章着重介绍核心器件的选择、控制算法的确定、各部份电路及软件的设计。
STC89C52单片机完善的内部结构、优良的性能和强大的中断处理能力，决定了该控制系统的特点：电路结构简单、程序简短、系统可靠性高等。
本次设计还充分利用了STC89C52单片机成熟的语音处理技术来实现了语音播报温度。
1.系统的设计及方案论证1.1题目要求1.1.1基本要求该系统为一实验系统，系统设计任务：设计一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，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调整，以保持设定的温度基本不变。
系统设计具体要求：⑴温度设定范围为30～90℃。
⑵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℃。
⑶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。
⑷用十进制数码管显示水的实际温度。
⑸在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，led报警1.1.2 发挥部分A.我们在基于十进制数码管显示水的实际温度的同时我们显示设定的温度方便比较。
基于单片机的水温水位控制系统设计
本次设计的控制系统是以单片机作为其主控芯片，因此是一种数字化的控制方式，通过传感器配合以模数转换器将水位水温信号转换为数字信号并通过单片机处理从而完成对水位水温的自动控制,利用数字式的温度传感器大幅度的提高了温度测量的精度，并且由于以单片机为控制芯片，可以通过编程方便地扩展其功能，能够满足不同的需求，因而具有巨大的现实意义。
1、单片机的选择
方案一：采用AT89C51单片机，它具4k的Flash闪存，128字节内部RAM,32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路.具有低功耗模式，在空闲模式下CPU停止工作，但允许其他系统的正常工作。
方案二：采用AT89C2051单片机，它具有15个I/O口，2KB可重复编程的Flash并具有128byte的RAM，，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，2.7V—6V的供电范围，全静态工作频率范围为0Hz-24MHz,并配备有2级程序存储器，精度较高的电压比较器。由于其I/O资源较少，不能满足系统的需求。
早期通过模拟电路实现的水位和温度参数控制上存在很多弊端，如电路复杂，成本较高，可靠性低，易受环境影响、扩展功能差等缺点。相比之下,如今数字控制对这一现状有了明显的改善，特别是传感器的发展与应用，使得这一技术的准确度也明显提高。
基于plc的鱼缸水温控制系统的设计
基于plc的鱼缸水温控制系统的设计基于PLC的鱼缸水温控制系统的设计引言：鱼缸是一种常见的宠物养殖设备，而水温对于鱼类的生存和繁殖起着至关重要的作用。
设计一个基于PLC的鱼缸水温控制系统是非常有必要的。
本文将详细介绍这个系统的设计方案。
一、系统概述1.1 系统目标本系统旨在实现对鱼缸水温的自动监测和控制，保持水温在合适的范围内，提供一个良好的生存环境给鱼类。
1.2 系统组成该控制系统主要由以下几个部分组成：- PLC（可编程逻辑控制器）：负责接收传感器数据并控制执行器。
- 传感器：用于检测鱼缸内部的水温。
- 执行器：用于调节鱼缸内部的水温。
- 人机界面（HMI）：用于显示当前水温和设置目标水温等信息。
1.3 工作原理本系统通过不断地检测鱼缸内部的水温，并根据预设的目标水温进行调节。
当检测到当前水温超出预设范围时，PLC将通过执行器来调节鱼缸内部的水温，直到水温恢复到目标水温为止。
二、系统设计2.1 硬件设计2.1.1 PLC选择在本系统中，我们选择了一款功能强大且稳定可靠的PLC作为控制器。
该PLC具有多个输入输出接口，可以方便地连接传感器和执行器，并支持多种通信协议。
2.1.2 传感器选择为了准确地监测鱼缸内部的水温，我们选择了一款高精度的温度传感器。
该传感器具有快速响应、抗干扰能力强等特点，可以提供准确的水温数据。
2.1.3 执行器选择为了能够精确地调节鱼缸内部的水温，我们选择了一款电磁阀作为执行器。
该电磁阀具有快速开关、耐用等特点，可以根据PLC的控制信号来调节水流量，从而实现对水温的调控。
2.1.4 人机界面设计为了方便用户操作和监测系统运行状态，我们设计了一个人机界面（HMI），通过触摸屏显示当前水温和设置目标水温等信息。
用户可以通过触摸屏来设置目标水温，并实时监测水温的变化。
2.2 软件设计2.2.1 PLC程序设计PLC程序是本系统的核心，它负责接收传感器数据、进行逻辑控制，并发送控制信号给执行器。
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。
电热水器水温水位控制系统设计-毕业论文定稿
电热水器水温水位控制系统设计-毕业论文定稿电热水器水温水位控制系统设计第I页电热水器水温水位控制系统设计摘要本系统是为电热水器水温水位控制系统而设计的。
在电热水器温控系统中,水温和水位传感器起着举足轻重的作用。
系统的分析了耐高温电容式液位传感器分别检测水温和水位的原理,以 AT89S51单片机为核心,实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能,并以电磁阀、继电器为阀门开关全自动加热、上水。
整个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便。
测试结果表明，误差小于2%，达到设计要求。
关键词：AT89S51单片机，水温水位，传感器，检测与控制I电热水器水温水位控制系统设计第II页THE SYSTEM FOR CONTROL THE TEMPERATURE ANDLEVEL OF THE ELECTRIC WATER HEATERABSTRACTThis system is design to measure and control the water lever and temperature for the water-heaer.It’s composed of two sensor (a digital chip DS18B20 and a lever sensor),display,buzzer and so on,all these component are control of the core chip AT89S51. This system can display the lever and the temperature in the water_case .In addition,it will be heaet or add water automatic through electromagnetism vave or relay which are controled byAT89S51. The whole system is easy to adjust.It is proved to be reliable and of high value and high feasibility after testing.Key Words: AT89S51,control, seasor,temperature and level电热水器水温水位控制系统设计第III页目录第1章绪论 ............................................. 1 第2章设计思路及要求 .. (2)2.1 本设计的目的和意义 ........................................... 2 2.2 控制系统的设计要求 ........................................... 2 2.3 本设计实现思路及方法 .. (2)第3章硬件设计 (4)3.1 控制系统组成及工作原理 ....................................... 4 3.1.1 系统结构 ................................................. 4 3.1.2 控制系统组成 ............................................. 5 3.2 单片机概述 ................................................... 6 3.3 器件介绍 ..................................................... 7 3.3.1 AT89C51单片机 ............................................ 7 3.3.2 数码管显示 ............................................... 8 3.4AT89C51单片机的最小系统 (9)3.5 AT89C51单片机时钟电路 ....................................... 10 3.6 AT89S51单片机复位电路 (10)第4章单元模块设计 (12)4.1 水位检测模块 ................................................ 12 4.2 温度检测模块 ................................................ 12 4.3 键盘模块 .................................................... 13 4.4 显示模块 (14)第5章软件设计 (15)5.1 软件设计原理及设计所用工具 (15)电热水器水温水位控制系统设计第IV页5.2 显示子程序 .................................................. 16 5.2.1 系统正常工作子程序 ...................................... 16 5.2.2 设定预置温度子程序 ...................................... 17 5.2.3 设定预置水位子程序 ...................................... 18 第6章系统调试与原理图 ................................ 19 第7章总结与体会 ...................................... 20参考文献 ................................................ 21附录1 .................................................. 22附录2 .................................................. 23附录3 .................................................. 34致谢 ................................................... 35作品（软件）使用说明书 . (36)电热水器水温水位控制系统设计第1页第1章绪论近年来，随着用电的普及和燃气燃油价格上涨的影响，电热水器的市场上升趋势更加明显，新生力量快速电热水器以其加热快速、体积小巧、安全节能的明显优势在市场中一枝独秀倍受瞩目。
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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；PIDDesign of Temperature Automatic ControlSystemABSTRACTThe 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)1 引言1.1 课题背景温度控制是无论是从工业生产过程中，还是在日常生活中都起着至关重要的作用，过低的温度或者过高的温度都会使水资源失去应用的作用，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匮乏的情况下，我们就更应该掌握好对水温的控制，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，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示、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的水温控制系统，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。
1.2 国内外研究现状目前，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，而且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。
现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。
随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。
1.3 研究方法本文主要介绍单片机温度控制系统的设计过程，其中涉及系统结构设计、元器件的选取和控制算法的选择、程序的调试和系统参数的整定。
以AT89S52为CPU，温度信号由Pt1000和电压放大电路提供。
电压放大电路用超低温漂移高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大，用单片机控制SSR固态继电器的通断时间以控制水温，系统控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。
水温可以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，具有较好的快速性与较小的超调。
2 系统方案2.1 水温控制系统设计任务和要求该系统设计任务：设计一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，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调整，以保持设定的温度基本不变。
系统设计具体要求为：温度设定范围为40～90℃；环境温度降低时温度控制的静态误差≤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；用十进制数码管显示水的实际温度。
2.2 水温控制系统水温控制系统是一个过程控制系统，组成框图如图2-1所示，由控制器、执行器、被控对象及反馈作用的测量变送组成。
图2-1 控制系统框图除了以上的组成元件以外，还需要选择合适的算法以实现所要求的控制精度，以下我会对关键的元件以及电路的确定进行详细的分析。
因为方案选取的好坏将直接影响着整个系统实现效果的优劣。
2.2.1 方案选择方案一：采用8031作为控制器，使用最为普遍的器件ADC0804作模数转换，控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。
此方案简易可行，器件的价格便宜，但8031内部没有程序存储器，需要扩展，增加了电路的复杂性。
方案二：此方案采用89S52单片机实现，此单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。
控制电路部分采用SSR固态继电器控制电炉丝的通断此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。
将两个方案相比较后可得出一个结论，采用Atmel单片机来实现本题目，无论是从结构上，还是从工作量上都有很大的优势，所以我最后选择使用AT89S52作为该控制系统的核心。
根据水的温度变化慢，并且控制精度不易掌握的特点，我们设计了以AT89S52单片机为检测控制中心的水箱温度自动控制系统，总体框图如图2-2所示。
图2-2 控制器设计总体框图温度控制采用改进的PID数字控制算法，数码显示采用3位LED静态显示。
该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高,有较强的通用性。
图2-3为整个水温控制系统的原理图，分别由测温电路，继电器控制电路，串口通讯电路，LED显示电路等部分组成。
图2-3 水温控制电路原理图2.2.2 温度控制系统算法分析系统算法控制采用工业上常用的位置型PID数字控制，并且结合特定的系统加以算法的改进，形成了变速积分PID—积分分离PID控制相结合的自动识别的控制算法。
该方法不仅大大减小了超调量，且有效地克服了积分饱和的影响，使控制精度大为提高。
长期以来国内外科技工作者对温度控制器进行了广泛深入的研究，研究了大批温度控制器，如性能成熟应用广泛的PID调节器、智能控制PID调节器、自适应控制等。
此处主要对一些控制器特性进行分析以便选择适合的控制方法应用于改造。
常用的控制算法有以下几种：1.经典的比例积分微分控制算法；2.根据动态系统的优化理论得到的自适应控制和最优控制方法；3.根据模糊集合理论得到模糊控制算法。
自适应控制、最优控制方法以及模糊控制算法是建立在精确的数学模型基础上的，在实时过程控制中，由于控制对象的精确数学模型难于建立，系统参数经常发生变化，运用控制理论进行综合分析要花很大代价。
同时由于所得到的数学模型过于复杂难于实现。
在实时控制系统中要求信号的控制信号的给出要及时，所以在目前的过程控制系统中较少采用自适应控制、最优控制方法和模糊控制算法。
目前在过程控制中应用较多的还是PI 控制算法、PD 控制算法和PID 控制算法。
水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性较大的特点，水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因此可以归于具有纯滞后的一阶惯性环节。