恒温电热杯温度控制器设计
温度控制器设计
帮不帮温度控制器设计一、设计任务设计一个可以驱动1kW加热负载的水温控制器，具体要求如下：1、能够测量温度，温度用数字显示。
2、测量温度范围0〜100℃，测量精度为0.5℃。
3、能够设置水温控制温度，设定范围40〜90℃,且连续可调。
设置温度用数字显示。
4、水温控制精度W±2℃。
5、当超过设定的温度20℃时，产生声、光报警。
二、设计方案分析根据设计要求，该温度控制器是既可以测量温度也可以控制温度，其组成框图如图1所示。
图1温度控制器原理框图因为要求对温度进行测量显示，所以首先采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。
若要求温度被控制在设定值附近，则要求将实际测量温度的信号与温度的设定僮基准电压）进行比较，根据比较结果（输出状态）来驱动执行机构，实现自动地控制、调节系统的温度。
测量的温度可以与另一个设定的温度上限比较器相比较，当温度超过上限温度值时，比较器产生报警信号输出。
1、温度检测及信号处理温度检测是温控系统的最关键部分，它只接影响整个系统的测量、控制精度。
目前检测温度的传感器很多，其测量范围、应用场合等也不尽相同。
例如热电偶温度传感器目前在工业生产和科学研究中已得到了广泛的应用，它是将温度信号转化成电动势。
目前热电偶温度传感器已形成系列化和标准化，主要优点是：它属于自发电型传感器，测量温度时可以不需要外加电源；结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限制；测量温度范围广，高温热电偶测温高达1800 c以上，低温热电偶可测-260℃以下，目前主要用在高温测量工业生产现场中。
热电阻温度传感器是利用电阻值随温度升高而增大这一特性来测量温度的，目前应用较为广泛的热材料是铜和铂。
在铜电阻和伯电阻中，伯电阻性能最好，非常适合测量-200〜+960℃范围内的温度。
国内统一设计的工业用伯电阻常用的分度号有Pt25、Pt100 等，Pt100即表示该电阻的阻值在0c时为100Q。
毕业论文(设计)：电热水壶控制系统设计
南通农业职业技术学院毕业论文(设计）课题名称电热水壶控制系统的设计专业及班级应用电子技术电子3092 学号 0962302223姓名戚光利指导老师顾诚甦年月日电热水壶控制系统的设计摘要本论文设计介绍了MCS—51系列单片机为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法.通过电加热电路对水进行加热，并对水的温度进行采样，采样信号通过ADC0809将数字量送入单片机系统，经微机处理后，结合键盘控制实现LED显示，并可实现对水的温度的控制和超过水温的报警系统.单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、8255芯片、地址锁存器等组成的单片机控制电路、温度检测电路、A/D转换电路、光电隔离电路、键盘及显示电路和温度加热电路。
整个系统的关键电路是单片机控制电路，完成信号的输入和输出的转换,即可将温度检测电路采样的输入信号通过A/D转换器ADC0809进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过控制器控制温度，同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。
关键词单片机温度控制控制器Design of control system for electric heating kettleAbstractThe thesis introducts the method of use the series of MCS-51 one—chip computer which is the control chip to control the work of kettle heat with electric energy. Through electric heated circle, the water will be heated，then sample the temperature of the water. The sampling signal will set the mimic to the system of single chip computer through ADC0809, after is processed by the computer and controlled by the keyboard, it will be showed by LED monitor, at the same time, the system can control the temperature beyond the setting，the system of alarm will run.The hardware of the one—chip computer controls the thermos which includes 8051 chips, 8255 chips，one-chip computer control circuit that address latch ，etc。
恒温杯控制系统设计
• 207•ELECTRONICS WORLD ・技术交流设计了一种基于半导体制冷及陶瓷加热技术的恒温杯控制系统，实现水杯的制冷、加热、恒温等功能。
设计电路采用STC89C52系列单片机为控制器，通过防水型DS18B20数字温度传感器对水温进行数据采集，采用PID 算法合理精准控制水温；系统采用按键方式进行温度设定，采用OLED 进行数据显示，利用报警电路实现温度提醒。
引言：现今市场上的水杯正逐步向形式和功能多样化的趋势发展。
饮水的温度等信息是人们普遍关注的问题。
前人已经对水杯温度控制已经做了一定的研究，如水杯加热采用PTC 发热片（刘小强，一种PTC 加热恒温水杯[P].中国专利: 205410674U, 2016-08-03），使用半导体制冷片制冷（王晗，邓昱铭，李范，吴旺青，一种新型半导体制冷水杯的设计与性能研究，电子技术，2018年第9期31-36页），但都存在一定的不足，有的只具有加热或制冷功能。
本文设计了一种利用PTC 加热、半导体制冷技术并结合PID 算法实现水温控制的恒温杯设计方案。
可以通过按键方便地设置温度，可满足不同场合、不同人群使用需求。
1 硬件结构设计本设计采用STC89C52系列单片机及PID 闭环算法实现恒温杯温度控制。
硬件设备主要有以下模块：MCU 核心控制模块、电源电路、温度检测模块、驱动电路模块、按键模块、显示模块、报警模块、半导体制冷和PTC 加热模块。
图1为恒温杯控制系统框图。
图1 恒温杯控制系统框图整个恒温杯的闭环控制系统的核心是PID 算法。
首先通过防水型DS18B20数字温度传感器采集温度数据。
将温度数据值转换成对应的温度值，由MCU 控制将温度值传输给OLED 显示屏进行实时温度显示。
通过按键进行温度设定，将设定的温度值传送给MCU ，利用PID 温度算法，判断设定温度与测量温度的关系，如果设定温度大于实际测量的温度，则进行加热升温。
如果设定温度小于测量温度，则控制驱动电路的电流流向进行半导体制冷。
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。
恒温控制器毕业设计
摘要随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。
本设计主要介绍以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。
温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。
文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度传感电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。
单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。
通过测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，从而大幅提高了被控温度的技术指标。
关键词：AT89S51单片机 DS18B20温度芯片温度控制串口通讯AbstractAs the technology advances in industrial production in the temperature is charged with common parameters, and the use of those charged with SCM to the parameters of control has become the mainstream.This design take at89S51 monolithic integrated circuit as core temperature control system's principle of work and design method. The temperature signal by the temperature chip DS18B20 gathering, and transmits by digital signal's way for the monolithic integrated circuit. In the article introduced this control system's hardware part, including: Temperature examination electric circuit, temperature-control circuit,PC machine and monolithic integrated circuit serial port communication channel and some interface circuit.The monolithic integrated circuit through carries on corresponding processing to the signal, thus realizes the temperature control goal. Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple characteris tics’, thus greatly raising the temperature was charged with the technical indicators.Keywords：AT89S51 Monolithic Integrated Circuit ；DS18B20 Temperature Chip；Temperature Control；Serial Port Communication目录引言 1第一章绪论 2一、恒温控制器的研究目的 2二、恒温控制器的设计背景和发展现状 2三、单片机的发展现状以及未来趋势 3第二章系统设计任务及要求 4一、系统设计任务 4二、系统设计的基本要求 4第三章系统的硬件设计 5一、电路的总体工作原理 5二、参数采集模块设计 61.温度传感器DS18B20芯片介绍与运用 62.DS18B20的测温原理 7三、主控制模块设计 9四、温度控制电路的设计 10五、键盘电路的设计 11六、显示电路的设计 12第四章系统的软件设计 14一、系统的主程序设计 14二、程序代码（详见附录程序清单） 15 第五章系统的控制 16一、温控电路及报警电路的控制 16二、 LCD显示电路的控制 17三、使用说明 17第六章电路问题分析 18第七章全文总结 19一、经济效益分析 19二、社会效益分析 19致谢 20参考文献 21附录 22引言温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、材料、电力电子等。
自动恒温水杯装置的设计
科学技术创新2021.06自动恒温水杯装置的设计向波(唐山学院,河北唐山063000)1研究背景目前市场上还没有一款真正意义上的自动温控水杯,曾经在网上各大卖场走红的55℃杯,其宣称“无论是热水、还是冷水,只要倒入这个小杯子中,摇一摇,就可以变成适合人们饮用的55℃温水。
”经各方调查,其本质就是普通的铝合金,夹层中充填了大量盐水。
热水遇到导热性能优异的合金壁,杯壁将热量传导给夹层中温度较低的常温盐水,再经过用户摇一摇后,杯壁内的饮用水和杯子夹层中的盐水的温度实现了平衡,通过不断计算和实验,只要将水杯容积设定合适就可以使最后的温度保持在大约55℃左右,杯里的水升温原理也一样,夹层里的盐水温度在55℃左右,通过杯壁传导给温度低的饮用水,随后饮用水温度上升大约升至30℃左右。
由此可见该水杯降温和升温必须满足特定条件,其设定的温度值55℃也不是最适合大多数人饮用水的温度值(40℃-45℃)。
且由于不同人群、同一人群的不同个体以及同一个体不同时间对饮水水温的要求变化都很大,因此其使用范围十分有限。
本次设计目标就是设计出一种能够克服以上诸多缺点的自动恒温水杯装置,其主要是用温度控制系统来对水杯进行温度控制,设计的关键是如何在一个如此小的装置上实现制冷降温。
半导体制冷技术又称为热电制冷技术,目前热电制冷采用的材料基本上都是半导体,人们习惯称之为半导体制冷,因半导体片的制作成本低、占用空间体积小、易于控制和响应速度快,所以与传统的制冷设备相比半导体制冷在微制冷领域有广泛的应用。
2系统设计整个恒温水杯装置主要控制部分以STC89C52单片机为核心器件,与电阻电容晶振等构成单片机最小系统。
其它各模块围绕着最小系统展开。
其中,传感器采用D S18B20,负责采集温度数据并转换成数字信号发送给单片机,显示设备采用4位共阴极数码管。
按键模块,主要是用户根据自己需要进行出水温度值范围的设定,报警模块通过开关来控制蜂鸣器与电路的连接。
一种开关量控制的水浴恒温控制器设计
一种开关量控制的水浴恒温控制器设计电加热水浴恒温控制具有升温单向性、大惯性、大滞后、时变性、依靠环境自然冷却降温的特点，难以用数学方法建立精确的模型[1]。
传统的控制方法是温度低于设定值时，持续加热；高于设定值时，停止加热。
这种方法容易使加热过程温度有很大的过冲，在其恒温过程中，温度波动也较大。
本设计采用的温控方法为：温度较低时，持续加热；温度接近时，断续加热；温度高于设定值时，停止加热。
本控制器设定参数具有掉电保持功能，下次开机不用重新设定，方便连续作业；除了数字显示当前温度外，更能显示温度曲线，使其变化趋势一目了然，具有传统数码管显示无法比拟的优点。
温度传感器采用数字温度传感器，硬件设计简单，大大减小了由信号转换引起的误差。
本控制器可当作水浴锅、水温箱、煮沸消毒箱的控制器使用，其温控效果可用于蒸馏、干燥、浓缩及恒温加热、化学药品、生物发酵制品、检查血清和生化实验、恒温培养等。
1 控制器硬件组成如图1 所示，控制器由实时时钟、数字温度传感器、单片机、TFT 液晶屏、输出继电器、按键等部分组成。
本控制器采用宏晶公司STC89C52RC 型单片机作为核心控制器，其Flash 程序存储器容量为8 KB，数据存储器RAM 为512 B，内部具有2 KB 容量的E2PROM，可用作参数设置时掉电保存参数用，这样就不需要设计外部存储器，精减了硬件电路设计。
该芯片加密性强，抗干扰能力强，功耗低，满足本控制器设计要求。
内部E2PROM 读写的3 个基本命令为字节读、字节编程、扇区擦除。
同一个地址的数据可以反复读出，但要写入数据，必须先将其擦除，而数据擦除是按扇区（每个扇区512 B）进行的[2]。
数据显示部分采用的是1.8 英寸TFT 液晶屏，型号为。
可调节水温的保温杯设计
杯 具有 无线 感应供 电和有 线供 电 两种模 式可 以选择 ， 办公 时可 以 利 用放 置在 桌上 的无 线感应 发射 服 务平 台通 过无 线感应 供 电的方 式提 供 工作 电 力，对 杯 内饮 料进 行加 热 或制 做冷 饮； 驾车外 出时 可 以把 车 内 １ ２ Ｖ直流 电源 引 出提 供给 制 冷水 杯，在 车 内进行 液态 饮料 的 制冷 或加 热服 务，具有 使 用 方便 ，便 于携 带，一杯 两用 的
功能要 求 也不 断地提 高与完 善。 目前使 用较 多 的为 能够保 温 的真 空杯 ，只需要放入热水或者冷水，
水 杯 即 可 对 水 温 有 一 定 的 保 温 作 用。 但 是， 该 水 杯 只 起 到保 温作 用 ， 而 现 实 使 用 时 ，人 们 往 往 会 希 望 能够得 到 热水或 者冷 水。如 公开 号为Ｃ Ｎ ２ ０ ５ ０ ５ ３ ６ ２ ５的 中 国 专 利 ， 公 开 了一种 无线 感应 制冷 水杯 ， 由塑料杯体 、水杯 内胆 、制冷片、
述散热片 ６设有散 热孔 ，所述隔板 ７和所述底
座 之 间 设 有 控 制 单 元 ８和 电 源 ９ ，所 述 杯 体 １ 上 设 有 调 温 开关 ｌ Ｏ ，所 述 开 关 ４ 、所 述 温 度 传
触屏式开关。使用者可 以在触摸屏上调节水温
感器 ５ 、 所述调温开关 ｌ ０均连接 于控制单元 ８ ， 所述控制单元 ８和所述制冷片 ３连接于 电源 ９ ，
换器 ｌ １ ，所述 正负极转换器 ｌ ｌ 连接所述控 制 单元 ８ 。在使用 时，打开开 关 ４ ，使用者通 过 调温开关 １ ０调节 水温温度值 ，当温度传感 器 ５感应 到的水温低于或者高于设定水温 值时，
一款单片机系统控制的温控智能水杯设计
一款单片机系统控制的温控智能水杯设计一、概述随着科技的快速发展和智能化生活的普及，人们对于日常生活用品的智能化需求也日益增强。
温控智能水杯作为其中的一种典型产品，其通过单片机系统控制实现对水温的精准调节，为用户提供更加舒适、便捷的使用体验。
本设计旨在研发一款基于单片机系统控制的温控智能水杯，通过内置的温度传感器实时监测水温，并通过单片机控制加热或制冷元件，实现水温的自动调节。
同时，该智能水杯还具备智能提醒、节能模式等多种实用功能，以满足用户多样化的需求。
在技术上，本设计采用了先进的单片机控制技术，结合温度传感器、加热元件、显示屏等硬件设备，实现了对水温的精准控制和显示。
在功能上，本设计注重用户体验和实用性，通过智能提醒功能，帮助用户及时补充水分通过节能模式，降低能耗，延长使用寿命。
通过本设计的实施，我们期望为用户带来更加智能化、便捷化的饮水体验，同时推动智能家居领域的发展和创新。
1. 介绍温控智能水杯的市场需求和技术背景随着现代科技的飞速发展，智能化、便捷化的生活方式逐渐成为人们追求的新潮流。
在这一背景下，温控智能水杯作为智能家居领域的一颗新星，正以其独特的魅力吸引着越来越多消费者的目光。
市场需求方面，温控智能水杯的兴起源于人们对健康生活方式的追求和对高品质生活的向往。
在快节奏的现代生活中，保持充足的饮水量和适宜的水温对于维持身体健康至关重要。
传统的水杯往往无法满足这一需求，要么无法保持水温，要么无法精确控制饮水量。
温控智能水杯的出现，正好填补了这一市场空白。
它不仅能够实时监测和调节水温，确保饮用水始终处于最适宜的状态，还能通过智能提醒功能帮助用户养成良好的饮水习惯，从而提升生活质量。
技术背景方面，单片机系统的发展为温控智能水杯的实现提供了强有力的技术支持。
单片机系统以其强大的控制能力和灵活的编程特性，能够实现对水杯温度、水量等参数的精确控制。
同时，随着物联网、大数据等技术的不断进步，温控智能水杯的功能也在不断扩展和完善。
任务五 电热水器温度控制器的设计与制作
任务一电热水器温度控制器的设计与 制作
• 热敏电阻是由一些金属氧化物，如钻(Co),锰(Mn),镍(Ni)等的氧化物 采用不同比例配方混合，研磨后加入勃合剂，埋入适当引线(铂丝)， 挤压成型再经高温烧结而成。 • 热敏电阻根据使用要求不同，可制成珠状、片状、杆状、垫圈状等各 种形状，如图2-2所示。
任务一电热水器温度控制器的设计与 制作
• (4)过载保护。
• 如图2-7所示，Rt1, Rt2, Rt3是热电特性相同的3个热敏电阻，安装在三 相绕组附近。电机正常运行时，电机温度低，热敏电阻高，三极管不 导通，继电器不吸合，使电机正常运行。当电机过载时，电机温度升 高，热敏电阻的阻值减小，使三极管导通，继电器吸合，则电机停止 • 转动，从而实现保护作用。
任务一电热水器温度控制器的设计与 制作
• 2)热电阻的结构和类型
• 金属热电阻按其结构类型来分:普通型、 • 铠装型 • 薄膜型 • 普通型热电阻由感温元件(金属电阻丝)、骨架、引线、保护套管及接 线盒等基本部分组成。
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任务一电热水器温度控制器的设计与 制作
• (1)感温元件(金属电阻丝)。 • 由于铂的电阻率较大，而且相对机械强度较大，通常铂丝的直径为 (0.03~0.07 ) mm±0.005 mm。可单层绕制，若铂丝太细，电阻体可 做得小些，但强度低;若铂丝粗，虽强度大，但电阻体积大了，热惰 性也大，成本高。由于铜的机械强度较低，电阻丝的直径需较大。一 般为0.1 mm±0.005 mm的漆包铜线或丝包线分层绕在骨架上，并涂 上绝缘漆而成。 • 由于铜电阻的温度低，故可以重叠多层绕制，一般多用双绕法，即两 根丝平行绕制，在末端把两个头焊接起来，这样工作电流从一根热电 阻丝进入，从另一根热电阻丝反向出来，形成两个电流方向相反的线 圈，其磁场方向相反，产生的电感就互相抵消，故又称无感绕法。这 种双绕法也有利于引线的引出。
电热杯温度控制系统
计算机控制系统课程设计计算机控制技术课程设计电热杯温度控制系统--硬件调试--学生姓名学院名称信电工程学院学号班级专业名称指导教师2014年6月28日计算机控制系统课程设计说明书摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
本文从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、光耦继电器，而主要是通过 DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过三位数码管显示实时温度的一种数字温度计。
软件方面采用C语言来进行程序设计，使指令的可移植性增强。
为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。
而系统的过程则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D转换器中进行模拟-数字转换，再将转换后的数字量用数码管进行显示，最后用单片机来控制光耦继电器,进而控制加热器，进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热。
关键词：单片机系统；传感器；数据采集；模数转换器；温度目录1 绪论 (1)1.1 课题的背景及其意义 (1)1.2 课题研究的内容及其要求 (1)2 模块分组 (3)2.1 方案的总体设计 (3)3分组情况 (5)4硬件简介 (6)5 软件设计 (11)5.1主程序流程图 (11)5.2按键输入控制温度 (11)5.3 温度控制器DS18B20的程序设计 (12)5.4 光耦继电器的程序设计 (12)6 系统调试及结论分析 (13)6.1硬件调试 (13)6.2单片机调试 (13)6.3 AT89C51调试方法 (13)6.4 AT89C51的调试 (13)6.5 继电器调试 (14)6.6 DS18B20调试 (14)6.7硬件故障及解决方法 (17)6.8软件调试 (17)结论 (19)参考文献 (20)附录 (22)附录一 (22)附录二 (27)附录三 (33)1绪论1.1 课题的背景及其意义二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。
温控器设计方案
具节电调温控制器的设计方案电熨斗、电热水器及电烙铁等电热器具，在处于稳定高温状态时，若断续供电，它们的温度不会下降太多影响使用，但日积月累却能节约许多电能。
如果再加上依据需要能对温度进行调节，节电效果就更为明显了。
节电调温两用器就是为达到上述目的而设计的，它具有结构简单、体积小、价格低、使用方便和节电效果显著等特点，现介绍如下。
1.电路工作原理节电调温两用器的电路，如图１所示，它是由电容降压稳压电源电路和占空比可调的时基电路所组成。
图１在图中，电容C1、二极管D1、稳压二极管DW和电解电容C2，组成电容降压稳压电路，输出12V稳定的直流电压。
IC为时基集成电路，与电阻R2、R3、电位器W和电容C3，组成占空比可调的自激多谐振荡器。
其中二极管D2为充电引导管，二极管D3则是放电引导管，当电位器W活动臂滑向最右端时，占空系数Dy为：Dymax=t充/T=(1kΩ+10MΩ)/〔(10MΩ+1kΩ)+1kΩ〕≈99.99%当电位器W活动臂滑向最左端时，占空系数为：Dymin=t充/T=1kΩ/〔1kΩ+(10MΩ+1KΩ)〕≈0.01%而振荡周期T=0.693(10MΩ+2kΩ)×0.01×10-6是常数，不受电位器活动臂位置的影响。
换句话说，调节占空比时，其振荡器的输出频率不变，保证了振荡器稳定的工作。
这样，在电源接通后，电源通过电阻R2、二极管D2和电位器W的左半部分，向电容C3充电，由于C3尚来不及充电，故IC的②脚处于低电位，导致IC输出端③脚为高电平，使双向可控硅SCK被触发导通，插座CZ上有交流电压输出。
当电容C3两端电压上升到电源电压的2/3时，IC被复位，即②脚呈高电位，③脚变低电平，双向可控硅SCK的控制极因失去触发电压而阻断，电源插座CZ断电。
这时IC内部的放电管导通，电容C3上的充电电荷经电位器W的右半部分和二极管D3、电阻R3由⑦脚向地泄放，当C3上的电压低于电源电压的1/3时，IC又复位，③脚又呈高电平，双向可控硅SCK导通，电源插座CZ供电，电容器C3再次充电，电路工作周而复始。
恒温电热杯温度控制器设计
计算机控制技术课程设计成绩评定表设计课题恒温电热杯的温度控制器设计学院名称：专业班级:学生姓名：学号：指导教师：设计地点 :设计时间 : 2计算机控制技术课程设计ﻩ课程设计名称:专业班级：学生姓名:学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：计算机控制技术课程设计任务书目录1前言............................................................................................. 错误!未定义书签。
２总体方案设计ﻩ42．1系统方案...................................................................................................... ４2.２总体方案原理的理论分析 (5)３硬件电路设计 (6)3.1 AT89S52单片机 (6)3．2温度传感器 (7)３．3 电源电路ﻩ9３.4 加热控制电路ﻩ１03．5液晶显示模块............................................................................................ 1０３.6键盘和DS18Ｂ２0模块ﻩ11４软件设计说明 (11)5总结 (12)参考文献ﻩ１2附录1３1 前言一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。
控制器的输出经过输出接口、执行机构加在被控系统上，控制系统的被控量经过传感器、变送器通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统,其传感器、变送器和执行机构都不一样。
比如压力控制系统要采用压力传感器，而温度控制系统要采用温度传感器。
ＰID 控制技术在现在最为成熟,控制结构简单，参数容易调整,不必求出被控对象的数学模型就可以调节，所以在恒温控制系统中通常采用 P ＩＤ算法。
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。
电热水器恒温控制器的设计课程设计
电热水器恒温控制器的设计课程设计XX 大学微型计算机控制技术课程设计题目：电热水器恒温控制器的设计院：电气工程学院专业班级：自动化学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2021.12.30-2021.1.10 课程设计任务及评语院：电气工程学院教研室：自动化学号学生姓名专业班级自动化课程设计题目电热水器恒温控制器的设计课程设计任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能采用单片机作为控制器，由温度传感器、信号放大电路和A/D转换器采集温度，与设定值进行比较，经过PID算法得到控制器的输出，控制加热装置，并用两位LED显示温度。
被控对象为，仿真研究时用近似。
设计任务及要求 1、确定系统设计方案，包括单片机的选择，输入输出通道，键盘显示电路；2、建立被控对象的数学模型；3、推导控制算法，设计算法的程序流程图或程序清单；4、仿真研究，验证设计结果；5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数温度设定范围：35~65℃ 误差小于：±5% 进度计划 1、布置任务，查阅资料，确定系统方案 2、被控对象建模 3、算法推导，程序设计 4、仿真研究 5、撰写、打印设计说明书 6、答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在科技飞黄腾达的今天，各种产品日益更新换代。
然而，且随着人们生活水平的提高，电加热恒温控制器也普遍用于各家各户，且人们对电热水器的要求越来越高，越趋向于智能化和数字化。
本系统是设计了一个电热水器恒温控制器，主要由温度采集电路、单片机控制系统、温度控制电路、人机对话通道 4 个主要的功能模块组成。
温度采集电路由温度传感器，信号放大，A/D转换组成；温度控制电路主要是控制信号的输出通道, 主要由功率放大电路、光电耦合电路、双向晶闸管、电加热装置组成；而单片机根据键盘输入的预设目标温度和采集的实时温度进行PID 调节，由PID 输出调节P W M 脉冲的占空比，P W M 脉冲作为单片机输出控制固态继电器的开通或关断，以调节电阻丝的加热程度，从而实现温度控制。
电热杯温控系统设计
电热杯温控系统设计电热杯控温系统设计一、系统功能1、能够显示温度整数部分；2、能够实现温度上下限报警，并且实现上下限可调，可显示；3、当温度大于等于上限值时，启动报警，并且切断电热杯加热回路；当温度小于等于下限值时，启动报警，并且闭合电热杯加热回路。
二、传感器DS18B20简介1．DS18B20的概述1.1，DSl8B20的外部管脚及特点DS18B20可编程温度传感器有3个管脚。
GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。
VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围3.0～5.5 V。
本设计使用外部电源供电。
主要特点有：1. 用户可自设定报警上下限温度值。
2. 不需要外部组件，能测量－55～+125℃范围内的温度。
3. 通过编程可实现9～l2位的数字读数方式，可在至多750 ms内将温度转换成12 位的数字，测温分辨率可达0.0625℃。
5. 独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线即可实现与微处理器双向通讯。
1.2 DS18B20的内部结构DS18B20内部功能模块如图2所示，主要由4部分组成：64位光刻R0M、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
R0M 中的64位序列号是出厂前被光刻好的，他可以看作是该DSISB20的地址序列码，每个DSI8B20的64位序列号均不相同。
高低温报警触发器TH 和TL，配置寄存器均由一个字节的E2PROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH，TL或配置寄存器写入。
配置寄存器中R1，R0决定温度转换的精度位数：R1R0＝“00”时9位精度，最大转换时间为93.75 ms；R1R0 = “01”时10位精度，最大转换时间为187.5 ms；R1R0 =“10”时11位精度，最大转换时间为375 ms；R1R0 =“11’,12位精度，最大转换时间为750 ms；未编程时默认为12位精度。
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计算机控制技术课程设计成绩评定表设计课题恒温电热杯的温度控制器设计学院名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间： 2指导教师意见：成绩:签名：年月日计算机控制技术课程设计课程设计名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：计算机控制技术课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目恒温电热杯的温度控制器设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师臧海河主要内容（参数）利用89C51设计PLD系列恒温控制系统，实现以下功能：1．用电热器加热水壶中的水，用单片机检测水壶内温度，是温度恒定于某一值；2．温度控制静态误差<1℃；3．用1602显示水的温度；4．由键盘输入设定温度；任务要求（进度）第1天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。
第2天：按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第3天：软件设计。
第4-5天：撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、语言流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字。
主要参考资料[1] 何立民.单片机高级教程及应用设计.北京：北京航天航空大学出版社，2000[2] 朱定华.单片机原理与接口技术.电子工业出版社,2006[3] 马建伟，李银伢.PID控制设计理论与方法.科学出版社，2008[4] 张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2003.12审查意见系（教研室）主任签字：年月日目录1前言 (3)2 总体方案设计 (4)2.1系统方案 (4)2.2总体方案原理的理论分析 (5)3 硬件电路设计 (6)3.1 AT89S52单片机 (6)3.2温度传感器 (7)3.3 电源电路 (9)3.4 加热控制电路 (10)3.5液晶显示模块 (10)3.6键盘和DS18B20模块 (11)4软件设计说明 (11)5总结 (12)参考文献 (12)附录13 1 前言一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。
控制器的输出经过输出接口、执行机构加在被控系统上，控制系统的被控量经过传感器、变送器通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统，其传感器、变送器和执行机构都不一样。
比如压力控制系统要采用压力传感器，而温度控制系统要采用温度传感器。
PID 控制技术在现在最为成熟，控制结构简单，参数容易调整，不必求出被控对象的数学模型就可以调节，所以在恒温控制系统中通常采用 PID 算法。
PID 是比例（proportional）、积分（intergal）和微分derivative三者的缩写。
PID 调、kd微分系数的选择非常重节器的三个基本参数 kp比例系数、ki（积分系数）要，它将直接影响一个控制系统的准确性。
传统的 PID 控制电路结构复杂，需配合相应的可控硅控制电路来完成功率的调控。
针对它具有器件多、生产成本高、电路调试复杂的缺点，本恒温自动控制系统的设计中应用AT89S52 的单片机进行数字 PID 运算，能充分发挥软件系统的灵活性，在必要时针对 PID 算法进行修正，使其更加完善，固态继电器的功率调节电路，极大地简化了执行电路，与单片机的接口也变得十分的方便。
同时，只需要更换不同输出功率的固态继电器，就可满足不同功率加热系统的需要。
由于设计的系统对温度动、静态指标要求要求不高，且允许有一定的温度偏差和允许调节的时间较长时，最流行控制方法还是继电接触器控制系统。
因此本设计采用继电接触器控制系统。
整个设计系统电路简单、调试方便、实际应用可达到理想的精度。
2 总体方案设计2.1系统方案(1) 温度传感器的选取采用 DS18B20 温度传感器。
DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，具有 3 引脚 TO－92 小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃可编程为 9 位～12 位 A/D 转换精度，测温分辨率可达 0.0625℃，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出远端引入。
此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。
(2) 键盘显示控制与显示电路是反映电路性能、外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。
单片机 AT89C52 与 4X4 矩阵组成控制和扫描系统，并用 89C52的 P1 口对键盘进行扫描，并用总线的方式在 P0 口接 1602 液晶来显示水温和设定值，这种方案既能很好的控制键盘及显示，又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。
（3）控制电路部分采用 AT89C52 单片机，其内部有 4KB 单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的 I/O 口也足够本次设计的要求。
2.2总体方案原理的理论分析（1）系统模块DS18B20 模块，1602 液晶显示模块，继电器模块，键盘输入模块和声光报警模块，DS18B20 可以被编程，所以箭头是双向的，CPU（89C52）首先写入命令给 DS18B20，然后 DS18B20 开始转换数据，转换后通 89C 52 来处理数据。
数据处理后的结果就显示到 1602 液晶上。
系统结构框图如图2.1所示。
AT89C52 DS18B20模块键盘输入1602模块声光报警器模块继电器模块OUTPUT热得快INPUT图2.1系统结构框图(2)系统模块总关系本系统的执行方法是循环查询执行的，键盘扫描也是用循环查询的办法，由于本系统对实时性要求不是很高，所以没有用到中断方式来处理。
系统总流程图如下图2.2所示。
初始化模块DS18B20测得温度值，MCU读值MCU将温度值送到1602 显示1602显示模块显示温度值键盘扫描模块继电器模块图2.2系统总流程图3 硬件电路设计考虑到尽量降低成本和避免过于复杂的电路，此系统所用到的元器件均为常用的电子器件。
主控器采用单片机 AT89S52；温度传感器采用 DALLAS 公司生产的单总线数字温度传感器 DS18B20；采用控制端 TTL 电平，即可实现对继电器的开关，使用时完全可以用 NPN 型三极管接成电压跟随器的形式驱动；单片机所需要的5V工作电源是通过 220V 交流电压通过变压、整流、稳压、滤波得到。
实时控制的显示器、键盘通过单片机来完成键盘扫描与输出动态显示。
下面对硬件电路作具体的设计。
3.1 AT89S52 单片机3.1.1 AT89S52 单片机功能简介(1)该芯片具有如下功能1)有 1 个专用的键盘/显示接口；2)有 1 个全双工异步串行通信接口；3)有 2 个 16 位定时/计数器。
这样，1 个 89S52，承担了 3 个专用接口芯片的工作；不仅使成本大大下降，而且优化了硬件结构和软件设计，给用户带来许多方便。
89S52 有 40 个引脚，有 32 个输入端口（I/O），有 2 个读/写口线，程序存储器可以反复擦除。
（2）主要功能图特性1）兼容 MCS51 指令系统2）32 个双向 I/O 口线3）3 个 16 位可编程定时/计数器中断 4）2 个串行中断口 5）2 个外部中断源 6）2 个读写中断口线 7）低功耗空闲和掉电模式8）8k 可反复擦写gt1000 次Flash ROM 9）256x8 bit 内部 RAM 10）时钟频率 0-24MHz 11）可编程 UART 串行通道 12）共 6 个中断源 13）3 级加密位14）软件设置睡眠和唤醒功能。
3.1.2 AT89S52 单片机时钟和复位电路 （1）时钟电路Y112.000MHZC130PFC230PF XTAL1XTAL2T1D2 D3D112VVINOUT U478L05S1~220V~9VVCCC133UFR115KR21KVCCRSTS1图3.1时钟电路(2)复位电路12.000MHZC130PFC230PFXTAL1XTAL2C133UFR115KR21KVCCRSTS1G N D 1I /O 2V C C3U5DS18B20R14.7KVCCVCC图3.2 按键复位电路3.2 温度传感器温度测量转换部分是整个系统的数据来源，直接影响系统的可靠性。
传统的温度测量方法是：例如 AD590，将测量的温度转换成模拟电信号，再经过 A/D 转换器把模拟信号转换成数字信号，单片机再对采集的数字信号进行处理。
这种模拟数字混合电路实现起来比较复杂，滤波消噪难度大系统稳定性不高，鉴于这些考虑，本设计采用数字式温度传感器 DS18B20。
DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度的范围为-55°C～125°C，现场温度直接以“一线总线”的数字式传输，大大的提高了系统的抗干扰性。
DS18B20 为 3 引脚， DQ 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端。
温度采集电路模块如图 3.3示。
DS18B20 的 3 脚接系统中单片机的 P1.4 口线，用于将采集到的温度送入单片机中处理，2 脚和 3 脚之间接一个 4.7K 上拉电阻，即可完成温度采集部分硬件电路。
DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和TL、配置寄存器。
VCCGND1I/O2VCC3U5DS18B20R14.7KVCCVCCP14P00P01P02P03P04P05EA/VP31X119U1AT89C5AXTL1图3.3 温度采样电路DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例:用 16位符以号扩展的二进制补码读数形式提供， 0.0625℃/LSB 形式表达，其中 S为符号位。
数据转换如下表 3.1。
LS Byte Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit08 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/16MS ByteBit15 Bit141 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 SSSS S64 3216表3.1这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 DS18B20 的两个 8 比特的 RAM 中， 二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到 的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数 值需要取反加 1 再乘于 0.0625 即可得到实际温度。
3.3 电源电路电源电路可分为三大块：变压部分、整流滤波部分、稳压部分。
电源电路如 图 3.4所示。
12.000MHZC130PF C230PFXTAL1XTAL2T1C20.33UFC40.1UFD2D4D5D3D1132V VGND INOUT U478L05S1C1470UFC3100UF~220V~9VVCCC133UFR115KR21KVCCRST S1G N D1I /O 2V C C3U5DS18B20GND 1VCC 2VO 3RS 4RW 5E 6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BG VCC 15BG GND16L CD 1602U6P20P21P00P01P02P03P04P05P06P07R?RESVCC12374LS0874LS33RD WRP233.4 电源电路3.3.1 电源变压器变压部分其实就是一个变压器，变压器作用是将 220V 的交流电压变换成我们 所需的电压 9V 。