水温控制系统的设计与实现
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
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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。
基于单片机的水温水位控制系统设计
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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。
水温控制系统设计与报告总结
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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。
智能化热水器控制系统的设计与实现

智能化热水器控制系统的设计与实现随着科技的不断进步,越来越多的家庭开始安装智能化家电,其中智能化热水器也逐渐成为一个热点。
智能化热水器不仅具有普通热水器的功能,还能通过智能化控制系统实现远程控制、自动调节水温等特点。
本文将从智能化热水器控制系统的设计和实现两个方面进行阐述。
一、智能化热水器控制系统的设计1. 系统构成智能化热水器控制系统主要由以下五部分组成:嵌入式系统、传感器、通讯模块、数据处理模块和用户终端。
嵌入式系统作为整个系统的核心控制中心进行信号采集和处理;传感器主要采集水温、水位等参数;通讯模块负责向用户终端传输数据;数据处理模块进行数据分析和决策,控制热水器的启停,自动调控水温;用户终端则根据用户需求进行远程控制和监控。
2. 功能设计智能化热水器控制系统应具备以下几个主要功能:1)远程控制:用户可以通过手机APP等手持终端进行远程控制,启停热水器或调节水温等功能。
2)智能化调节:系统根据用户日常使用习惯和所在地区的气候等信息,进行智能化调节,自动调整热水器启停和水温,让用户获得更加优质和舒适的热水体验。
3)故障诊断:系统能够自动检测热水器的状态和健康状况,及时发现故障并进行诊断处理。
4)节能环保:系统设计应注重节约能源和保护环境,降低热水器的能耗,提高能源利用效率。
二、智能化热水器控制系统的实现1. 具体步骤智能化热水器控制系统的实现主要包括以下三个步骤:1)硬件设计:根据系统构成和功能设计,选择合适的硬件设备和电路,进行原型设计和测试。
2)软件设计:根据硬件设计和功能需求,进行嵌入式软件编程、通讯协议开发和云端服务平台构建等方面的工作。
3)系统集成:进行硬件和软件的集成测试,确保系统的功能和性能都能够达到预期要求。
2. 技术选择在具体实现过程中,需要选择合适的技术方案和开发工具。
例如,可以采用ATmega128A系列芯片作为嵌入式系统的核心控制芯片;传感器选择温度传感器和水位传感器等;通讯模块采用GPRS或WIFI等通讯方式;数据处理模块可以采用PID算法等智能算法进行数据分析和控制;用户终端可以采用APP、网页端等不同形态进行访问和监控。
基于单片机的水温控制器设计
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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。
基于单片机的水温恒温模糊控制系统设计
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基于单片机的水温恒温模糊控制系统设计水温恒温在很多工业领域中都是非常重要的,比如在制造过程中需要严格控制水温以确保产品质量,或者在实验室中需要保持水温恒定以保证实验结果的准确性。
为了实现水温恒温,可以采用单片机控制系统进行模糊控制,以更好地调节水温并确保其恒定性。
一、系统设计1.系统组成该水温恒温模糊控制系统包括以下几个部分:1)传感器:用于实时监测水温,通常采用温度传感器来获取水温数据。
2)单片机:作为系统的核心控制部分,负责根据传感器采集的水温数据进行控制算法处理,并输出控制信号给执行器。
3)执行器:负责控制水温调节设备,比如加热器或制冷器,以使水温保持在设定的恒温值附近。
4)人机界面:用于设定水温的目标值、显示当前水温以及系统的工作状态等信息,通常采用液晶显示屏或LED灯来实现。
2.系统工作原理系统工作流程如下:1)单片机通过传感器获取实时水温数据,并与设定的恒温值进行比较。
2)根据实时水温和设定值之间的差异,单片机通过模糊控制算法计算出调节水温的控制信号。
3)控制信号送往执行器,执行器根据信号控制加热器或制冷器对水温进行调节。
4)单片机不断循环执行上述步骤,使水温保持在设定的恒温值附近。
二、模糊控制算法设计模糊控制算法是一种基于模糊逻辑进行推理和决策的控制方法,适用于非线性、不确定性系统的控制。
在水温恒温控制系统中,可以设计如下的模糊控制算法:1.模糊化:将实时水温和设定水温映射到模糊集合,通常包括“冷”、“适中”和“热”等。
2.模糊规则库:根据实际情况,设定一系列的模糊规则,描述实时水温和设定水温之间的关系。
3.模糊推理:通过模糊规则库,进行模糊推理,得到相应的控制信号。
4.解模糊化:将模糊推理的结果映射到实际的控制信号范围内,作为执行器的输入。
通过模糊控制算法设计,可以更加灵活地调节水温,适应各种复杂环境下的恒温控制需求。
三、系统实现在实际系统的实现中,首先需要选择合适的传感器,并设计好传感器的接口电路来获取水温数据。
“基于单片机STM32的锅炉水温控制系统的设计与实现”

在单 片机 作用 下 的工作 原理 。基 于单 片机 的温度 控制 系统设
计 不仅 大大 提升 了温度 测量 的准 确性 ,同时也使 得温 度采 样
的过程 可 以通过信 号过 滤 的形式 得 以呈 现 ,在通 过数 字滤 波 信 号 的传输 将最 终 的温度 指数展 示到 L E D 显 示屏 上 。这时 我 们 可 以对 比这一 时段 的温度值 与 之前设 定好 的温 度值 ,通 过 积 分分 离 的方式来 对其 中的偏差 进行 准确计 算 ,这就 得到 了 最终 的温 度输 出控制 值 。这一控 制量 的数 值还 可用 于对导 通 时 间的计 算方 面 ,通 过对 加热 功率 的核算 来实 现合理 调节 温
AC ADE MI C R E S E AR C H 学术研 究
水温 “ 基于单片t 1 [ S T M 3 2 的锅炉
控制系统的设计与实现"
◆连 迅
摘 要 :锅 炉是 一种 广泛应 用 于化 工、 冶金 、 医药等领 域 的重要 设备 ,锅 炉水 温的控 制 与调 节 对 于 确 保锅 炉 正常 工作有 着至 关重要 的意 义 。基 于单 片机 的 温度控 制 系统相较 于数 字调 节仪 表有 着更 高的 灵 活性和 稳定性 。本 文就基 于单片机S T M3 2 的锅 炉水温控 制 系统设计进 行 了细致分析 。 关键 词 :单 片机 ;温度控 制 系统 ;原理 ; 系统设计
角 度分 析 , 基 于单 片 机的 温度控 制 系统有 着更 强 的扩展性 ,
这对于生产效率而言也是极其重要的保障。
参考 文献
脚
[ 1 ] 刘攀 , 俞 杰. 基 于 单 片机 的 温度 测 控 系统 U ] . 兰 州交 通 大 学学
基于PID算法的水温控制系统设计

基于PID算法的水温控制系统设计
PID(比例-积分-微分)是一种常用的控制算法,可用于实现对水温的控制。
恒温控制系统的工作原理是:将传感器测量到的温度值与目标温度值进行比较,然后计算出一个控制信号,通过执行器控制加热器的输出功率,使水温维持在目标温度值附近。
以下是使用PID算法的水温控制系统的设计流程:
1. 确定系统参数:首先需要确定控制周期、传感器类型、执行器类型等参数。
2. 指定控制目标:设定所需的目标温度值,例如35℃。
3. 设计控制算法:使用PID算法来计算控制信号,其基本公式为:控制信号 = KP × (错误值) + KI × (错误值累积) + KD ×(误差变化),其中KP、KI和KD分别为比例、积分和微分系数。
4. 实现控制循环:实现一个控制循环,周期性读取传感器测量值、计算控制信号,并根据控制信号与执行器的特性来调整温度。
5. 调整参数并测试:将PID算法中的KP、KI和KD参数调整到最优值,并进行多次测试,以确认控制系统的性能稳定可靠。
基于单片机水温控制系统的设计课程设计
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基于单片机水温控制系统的设计摘要本文介绍了基于AT89S52单片机水温测量及控制系统的设计。
系统硬件部分由单片机电路、温度采集电路、键盘电路、LED显示电路、继电器控制电路等组成。
软件从设计思路、软件系统框图出发,逐一分析各模块程序算法的实现,通过C语言编写出满足任务需求的程序。
本系统采用数字式温度传感器DS18B20作为温度传感器,简易实用,方便拓展。
单片机以此对水的温度进行有效检测与报警,并以此进行水温的控制。
基于单片机水温控制系统采用多电源供电,降低了系统各个模块间的干扰,还保证了电源能为各部分提供足够的工作电流,提高系统的可靠性。
关键词:水温控制 AT89S52 DS18B20湖南科技大学课程设计目录摘要 (i)第一章绪论 (1)1.1水温控制系统设计的背景 (1)1.2水温控制系统设计的意义 (1)1.3水温控制系统完成的功能 (2)第二章系统设计方案选择 (3)2.1单片机及水温控制方案 (3)2.2水温传感器方案 (3)2.3电源设计方案 (4)2.4控制系统总体设计 (4)第三章硬件设计部分 (5)3.1单片机电路 (5)3.2温度检测电路 (9)3.3其它部分硬件电路 (13)第四章软件设计部分 (16)4.1程序设计方案 (16)4.2各模块子程序设计 (17)第五章系统调试部分 (21)参考文献 (23)附录 (24)第一章绪论1.1水温控制系统设计的背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数,运用科学计算的方法,综合各种先进技术,使每个生产环节都能够得到有效的控制,不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本,还确保了生产安全。
所以,测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。
单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势,在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用,特别是单片机技术的开发与应用,标志着计算机发展史上又一个新的里程碑。
基于单片机技术的水温控制系统设计
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基于单片机技术的水温控制系统设计水温控制系统是一种常见的自动化控制系统,它可以根据水温的变化自动调节水温,保持水温在设定的范围内。
基于单片机技术的水温控制系统设计,可以实现更加精准的控制和更加智能化的操作。
一、系统设计方案基于单片机技术的水温控制系统设计,主要包括以下几个方面:1.硬件设计:包括传感器、单片机、继电器、显示屏等硬件设备的选型和连接。
2.软件设计:包括单片机程序的编写和调试,实现温度采集、控制算法、显示等功能。
3.控制算法设计:根据实际需求,设计合适的控制算法,实现精准的温度控制。
二、系统实现流程基于单片机技术的水温控制系统实现流程如下:1.硬件连接:将传感器、单片机、继电器、显示屏等硬件设备按照设计方案连接好。
2.程序编写:根据硬件连接情况,编写单片机程序,实现温度采集、控制算法、显示等功能。
3.调试测试:将系统连接到实际的水温控制设备上,进行调试测试,检查系统是否正常工作。
4.系统优化:根据测试结果,对系统进行优化,提高系统的稳定性和精度。
5.系统应用:将系统应用到实际的水温控制场景中,实现自动化控制和智能化操作。
三、系统优势基于单片机技术的水温控制系统具有以下优势:1.精准控制:采用先进的控制算法,实现精准的温度控制,避免了传统控制方式的误差和不稳定性。
2.智能化操作:通过显示屏和按键等人机交互界面,实现智能化操作,方便用户使用和管理。
3.可靠性高:采用高品质的硬件设备和优化的软件程序,保证系统的可靠性和稳定性。
4.节能环保:通过精准的温度控制,实现节能环保的目的,降低能源消耗和环境污染。
四、应用场景基于单片机技术的水温控制系统广泛应用于以下场景:1.家庭水温控制:可以实现家庭水温的自动化控制,提高生活质量和舒适度。
2.工业水温控制:可以实现工业生产中的水温控制,提高生产效率和产品质量。
3.农业水温控制:可以实现农业生产中的水温控制,提高农作物的生长效率和产量。
总之,基于单片机技术的水温控制系统设计,可以实现更加精准的控制和更加智能化的操作,具有广泛的应用前景和市场需求。
基于PID算法的水温控制系统设计报告
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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。
汽车水温控制系统的设计与制作
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汽车水温控制系统的设计与制作摘要:本文介绍了一种汽车水温控制系统的设计与制作,该系统主要应用于汽车发动机散热系统。
本文首先介绍了水温控制系统的基本原理和功能,然后详细描述了系统的硬件设计和软件实现。
最后,进行了测试和评估,验证了该系统的功能和效果。
关键词:汽车水温控制系统、发动机散热、硬件设计、软件实现、测试评估正文:一、引言汽车发动机散热是汽车运行时必须面对的问题之一,因此,一个高效的水温控制系统对保护发动机和延长车辆寿命至关重要。
本文基于此,针对该问题提出并设计了一个汽车水温控制系统。
二、水温控制系统设计原理和功能汽车水温控制系统的基本原理是通过检测发动机的水温变化来控制水泵和风扇的工作,以达到维持适宜水温的目的。
该系统根据发动机水温的变化,自动开启或关闭水泵和风扇,并根据不同情况改变水泵和风扇的转速,以确保发动机温度在合理范围内。
该系统的主要功能包括:1.检测发动机水温变化,根据设定的阈值计算出水温或者水温变化的速率。
2.根据温度变化自动控制水泵和风扇的运转,确保发动机温度不低于最低值和不超过最高值。
三、水温控制系统硬件设计汽车水温控制系统的硬件设计包括以下几个方面:1.传感器模块:通过检测发动机的水温将数据传送到控制模块。
2.控制模块:该模块将传感器获取到的数据实时处理计算,并根据测量结果控制水泵和风扇的运转。
3.执行模块:执行模块负责控制水泵和风扇的电机转速。
四、水温控制系统软件实现汽车水温控制系统的软件实现主要包括以下几个方面:1.界面设计:该模块主要负责通过图形化界面显示实时测量到的发动机温度和转速。
2.控制算法设计:该模块主要负责处理来自传感器的数据,计算出水温以及水温变化的速率,并根据测量结果调整水泵和风扇的转速。
3.通信协议:该模块主要负责将处理后的数据传输到执行模块,以控制水泵和风扇的电机转速。
五、测试评估我们通过实验测试验证了汽车水温控制系统的功能和效果。
实验数据表明,该系统实现了对发动机水温的快速响应和精准控制,能够有效地维护发动机运行温度,提高了汽车的可靠性和使用寿命。
基于LabVIEW水温专家PID控制系统设计与实现

基于LabVIEW水温专家PID控制系统设计与实现水温是工业上常见的控制对象之一,因其具有大惯性、大滞后等特点,如果控制系统在快速性、准确性等方面要求较高情况下,控制起来将会有一定困难。
混合器水温控制系统以虚拟仪器开发工具LabVIEW作为开发平台,采用专家PID控制算法对水温进行控制,控制结果表明基于LabVIEW水温专家PID控制具有良好的控制效果。
标签:LabVIEW;混合器水温;专家PID控制1 LabVIEW概述LabVIEW是美国国家仪器公司(NATIONAL INSTRUMETS,简称NI)开发的一款具有图形化编程特点的软件,全称是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench(中文名称:实验室虚拟仪器工程平台)。
由于LabVIEW 采用数据流图编程,与其它文本编程语言比较,它只需使用图标便能代替文本行进行创建应用程序,因而更简单、快捷,同时其还拥有处理工程上复杂的计算和分析等强大功能,因而受到广泛的应用和普及。
2 混合器水温控制系统设计简介混合器水温控制系统设计示意图如下图1所示,系统由混合器、热水泵、冷水泵、变频器1、变频器2、温度传感器、采集卡(研华PCI-6014)及PC机等组成。
系统是以混合器内的水温为控制对象,由PC机上安装的采集卡采集混合器内的温度传感器信号及输出电压信号控制变频器的频率以调节流入混合器的冷、热水量从而实现水温的控制。
3 专家PID控制3.1 PID控制原理与算法在工程实际应用中,PID由于原理简单、使用方便、鲁棒性强、适应性广等优点被广泛使用,其控制规律如下:M1设定的较大误差界限;M2设定的较小误差界限。
3.3 专家PID控制程序与控制界面设计根据上面专家PID控制算法,通过调用LabVIEW的公式节点,将专家PID 控制的程序代码写入即可。
如图2所示是专家PID控制的总程序代码图。
3.4 运行结果混合器水温控制系统运行结果如下图3所示,由图可见基于LabVIEW水温专家PID控制具有良好的控制效果。
水温控制系统

水温控制系统摘要该设计要完成的是水温控制系统的设计,实现满足题目要求的水温实时控制系统的测量。
主要运用了模拟电子技术基础中的比例放大器、电压比较器、二极管等知识。
外界温度通过温度传感器LM35转换为模拟信号,经过放大器放大十倍后用比较器与基准电压比较,从而控制加热电路的通断,实现对水温的控制。
该设计实现了温度的测量和水温的控制,使得当水温高于设定的温度时停止加热,低于给定温度时开始加热,做到了实时控制,具有良好的应用性。
关键词:比例放大器;温度传感器;电压比较器;继电器目录1 前言.................................................................... 12 统设计原理............................................................... 12.1 水温控制的基本思路................................................. 12.2 水温控制原理....................................................... 23 设计方案与认证.......................................................... 23.1 总体设计方案....................................................... 23.2各部分电路方案认证.................................................. 23.2.1温度传感器..................................................... 23.2.2 比例放大器................................................... 43.2.3 电压比较器.................................................... 63.2.4 继电器........................................................ 73.2.5 加热部分...................................................... 94 电路的仿真与调试....................................................... 104.1 电路的仿真....................................................... 104.2电路的调试........................................................ 105 电路的特点及改进....................................................... 106 课程设计总结及心得体会................................................. 11参考文献.................................................................. 12 附录Ⅰ元件清单.......................................................... 13 附录Ⅱ整体电路图......................................................... 14第一章前言在日常生活中通过水温控制来给人们带来舒适的,方便的生活同,例如刚在外工作回家的男人一定会很疲倦了,如果能够洗个热水澡,那真是非常好的事情了,这样能够让一天的疲惫随着温热的流水带走了,家庭言主妇为家人煮一个热喷喷的汤水,煮好以后就这样放着也会变凉的,如何保持温的恒定呢?这就需要水温控制系统了。
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.。
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。
基于单片机的水温控制系统摘要

基于单片机的水温控制系统的设计与实现摘要温度控制在工业生产中是很重要的一个控制对象。
我的课题是做一个以51单片机为主控芯片的水温控制系统,当前随着计算机技术的迅猛发展,微型计算机测量和控制技术都得到了很快的发展和广泛的应用。
51单片机具备反应速度快,数据处理功能强,功耗较低等优点,特别是在温度的测量和控制能力等方面,达到控制简易方便,测量的精确度较高,测量的温度相对较宽,因此得到了广泛的应用。
本课题基于单片机的温度控制系统是以51单片机为主芯片的,通过PT100温度传感器采集温度的,然后通过A/D数模转换芯片再传送给单片机。
在我的论文中详细的介绍了水温控制系统的硬件设计部分和软件设计部分,其中硬件设计包括有:检测温度电路、控制温度电路、显示电路。
51单片机收集温度传感器返回的信号,然后再发出加热或者降温的指令来对水温实现控制的目的。
软件部分我主要采用的是模块化的结构。
在完成水温控制系统的设计课题过程中,我学到了很多,收获颇丰。
目前已经实现了基本的水温控制和采集功能,传感器还可以采用精度更高的传感器。
关键词:STC89C51,温度,报警,PT100The design and implementation of a water temperature control system based on single chip microcomputerAbstractTemperature control is a very important control object in industrial production. My task is to do a 51 single-chip microcomputer as main control chip of water temperature control system .With the rapid development of computer technology at present,microcomputer measurement and control technology obtaines a fast development and a wide application.51 microcontroller runs fast, its data processing is reliable,its power consumption is low,especially in the aspects such as temperature measurement and control,it is simple and convenient to control, the measuring accuracy is higher,and the measuring range is wide, therefore 51SCM has been widely used.My design is based on 51 single chip microcomputer which is used as the core to realize the temperature control system I use PT100 temperature sensor to collect the temperature. The temperature will be returned to SCM through D/A conversion chip.My paper mainly introduces how to design the hardware and software for hardware components,it includes temperature detection circuit,temperature control circuit and display circuit.51 SCM collects the signal returned by the temperature sensor,and then it sends command to realize the purpose of temperature control.As for Software part, I mainly adopts modular structure,the module part of the mainly have among them: the LCD1602 display module,keyboard key processing module,temperature control signal acquisition module, relay module, alarm module.In the process of water temperature control system design project, I learned a lot, harvest quite abundant. At present has achieved the basic temperature control and function of acquisition, sensor also can be used in a higher precision.Keywords: STC89C51, Temperature, Alarm, PT100。
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水温控制系统的设计与实现—硬件电路设计史锐鹏信息学院电子信息工程专业指导教师刘云摘要:本论文介绍的水温控制系统以单片机STC89C52为核心,通过半导体传感器采集数据,经放大后,采用电压/频率转换技术,最后由单片机根据频率而计算出温度值。
本设计还可以通过通信接口芯片MAX232与微电脑通信,从而实现实时、智能控制管理功能。
关健词:89C52;温度检测;电压/频率转换Water Temperature Control SystemSHI Rui-peng College of Information Electronic Information EngineeringFaculty adviser LIU Y unAbstract:This dissertation introduces an intelligent, automatic Water Temperature Regulating System which is able to be connected to a computer. The STC89C52 serves as its central component. The semi-conductor AD590 is used to collect data. Afterwards, the data will be magnified together with a voltage/frequency exchange technique. Finally, the frequency could be calculated by STC89C52 and the water temperature could be found out. This design is a real-time and intelligent, automatic controlling system as it could communicate with a micro computer through IC MAX232.Key Words: STC89C52;temperature detecting;voltage / frequency exchange1 前言随着经济的快速发展,资源的消耗越来越大,所以从可持续发展战略和经济效益方面来说,节约能源很有必要。
而水温控制系统伴随着我们日常生活和工业生产的过程中,我们生活中的热水器,水烧开了以后有许多时候我们并不知道,结果浪费了许多资源。
在工业生产中很多时候都需要在高温中工作,当温度超过一定温度,危害人身体健康时,第一时间发出警告,这样就可以帮助更多人,可以减少事故的发生,更可以节省资源的利用。
本论文旨在设计一个灵敏度高,抗干扰强的水温控制系统。
2系统的硬件电路设计2.1水温控制系统工作原理及其外围电路的组成水温控制系统工作原理主要是:以单片机STC89C52为核心,采用高精度、低价格的半导体温度传感器对水温检测,采用LM331对电压/频率转换和通信接口芯片MAX232,与微电脑相结合,能够实现实时、智能控制管理功能。
本系统的工作原理如图1所示。
其外围电路有:(1)传感器的选择和测温部分电路设计;(2)放大电路和V/F 变换电路设计;(3)强电控制与光电隔离的电路设计;(4)连接PC 的串口输出电路;(5)LED 数码管的显示电路(调试用);(6)液晶显示电路;图1 水温控制系统的工作原理 2.2 系统的基础部分传感器测温电路设计传感器电路,左边的是AD590传感器的外观图和底部封装图,右边的是传感器AD590的外围电路,从电路图中可以看出外围电路简单方便,测试的时候主要是根据输出V0的电流,因为当R1与R2的和为1K 时,输出温度与热力学温度成正比的关系,其电路图如图2图2 传感器电路AD590集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路,它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测:测试的时候主要是根据输出V0的电流,因为当R1与R2的和为1K时,输出温度与热力学温度成正比的关系。
电压输出型的灵敏度一般为10mV/K,温度0℃时输出为0,温度25℃时输出2.982V。
电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。
2.3 放大电路本放大电路主要是利用差动电桥的电压差,根据Vs1与Vs2的电压差,将电压差接到OP放大电路上,如图3,第一级没有作放大作用,只是作为简单的反相,为下一级的放大调节作准备,第二级是一个反相放大的作用,发大倍数是Rf/Rs,最大可以达到50倍。
放大电路图如图3所示:图3 放大电路2.4 LM331的A/D转换DAC 和ADC 在数字化仪表、现代测控技术以及微机应用等方面有着十分重要的地位和广泛的用途。
在这里主要对现代测试技术中运用越来越多的V/ F 转换器LM331 作较详细分析。
V/ F 转换器是把输入的电压转换为脉冲输出的一种电路。
输出脉冲的频率能与输入的电压成线性关系,并可通过测量其输出端的脉冲频率来间接测量输入的电压值。
图4 是LM331 作为基本V/ F 转换器的连接方法:图4 LM331的连接方法被测电压由UIN 端输入,经V/ F 转换后从fout 端输出。
输入端的R1 和C1 构成滤波环节;如果输入电压UIN 波动较大,可适当增大C1 容量。
当6 、7 脚的RC 时间常数匹配时,输入电压呈阶跃变化,输出频率也随之阶跃变化。
输出的频率为:fout = R S U IN / (2. 09R L R t Ct) (2 - 1)2.5 电源电路在电子电路及设备中,一般都需要稳定的直流电源供电,电源的输入为220V 的电网电压,经过电源变压器,整流电路,滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压,其方框图及各电路的输出电压波形如图5所示。
图5 电源方框图及各电路的输出电压波形3 人/机通信子系统单片机应用系统通常需要进行人机对话,其中包括人对应用系统的状态干预与数据输入,应用系统向操作者显示运行状态与运行结果等信息,显示与键盘是单片机应用系统中最常用的人-机交互设备。
3.1 显示电路显示器是最常用的输出设备,与单片机应用系统接口的显示器中主要是LED 显示器和LCD 显示器。
本系统是先采用LED 数码显示调试,调试好后,再根另外一个同学负责的液晶显示部分结合.本系统采用的是LED 七段数码显示器,其是由8个发光二极管组成的显示字段,根据内部发光二极管的连接形式不同,LED 有共阴极和共阳极两种。
3.2 LED 显示器的显示方式所谓显示方式,就是以什么样的形式来显示多个字符,常用的有两种显示方式:静态显示方式和动态显示方式。
本系统在调试的时候采用LED 动态扫描的显示方式[7],如图6所示,调试后再接上另外一个同学液晶显示。
图6 显示电路3.3 SMC 6021液晶显示模块字符型液晶显示模块(LCM)是一类专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。
在显示器件的电极图形设计上,它由若干个5×7或5×10等点阵字符位组成。
每一个点阵字符位都可以显示一个字符。
点阵字符位之间空有一个点距的间隔起到了字符间距和行距的作用。
3.4 键盘的控制键盘就是一组按键的集合,它是最常用的输入设备,操作员通过键盘可以输入数据或命令,实现简单的人机通信,本系统将会设计现场小键盘,根据实际需要对水温进行控制。
计算机所用的键盘按其结构形式可分为编码键盘式和非编码式键盘两种。
3.5 加热控制部分的整体设计强电控制与光电隔离对这部分的电路设计,主要应解决的问题是:弱电(89C52)与强电(220V)的隔离,如下图所示,其中MOC3041是具有双向晶管输出的光电隔离器,T是功率双向可控硅,R 是负载,在MOC3041内部不仅有发光二极管,而且有过零检测电路和一个小功率双向可控硅。
其电路图如图7图7 加热控制电路图当89C52的P3。
1=1时,MOC3041中的发光二极管发光,因为过零检测的同步作用,内部的双向可控硅在过零后马上导通,T导通,在负载R上有电流流过;当P3。
1=0时,发光二极管不发光,内部的双向可控硅不导通,T截止负载R上没有电流流过。
强电控制与光电隔离的电路,如图8图8强电控制与光电隔离的电路4 制作过程与调试方法4.1 焊接先通过用万用版按照电路图的连接把各器件连接起来,在实际中遇到的问题有:(1)焊接時間不宜過久,但要完全熔著,以免造成冷焊(2)焊點完全冷卻前,不可移動。
(3)虛焊,假焊,漏焊等导致电路不通,短路,导致电路不能正常工作(4)电容的反接导致电容反向击穿。
(5)稳压电路的78系列与79系列接法不同,接错会导致稳压管发热过量而烧坏。
(6)电源电容的漏接导致电压脉动过大,从而使OP放大电路不能正常工作。
4.2 印制电路版在万用版上焊接、调试完成后,经过检测没有错误,再一次使用Protel99,制作电路版。
利用已经好绘制的原理图,生成对应的网络表。
当然,有些特殊情况下,如电路版比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表。
添加完各种元件的封装,检查PCB版线路的连接,没有问题后就交给印制电路版公司把电路版印制出来。
电路版出来后,把零件焊接上去,接着就是调试各部分的电路。
4.3测温放大电路的调试因为流过AD590的电流与热力学温度成正比,当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kW时,输出电压VO随温度的变化为1mV/K。
但由于AD590的增益有偏差,电阻也有误差,因此应对电路进行调整。
调整的方法为:把AD590放于冰水混合物中,调整电位器R2,使VO=273.2mV。
或在室温下(25℃)条件下调整电位器,使VO=273.2+25=298.2(mV)。
但这样调整只可保证在0℃或25℃附近有较高精度。
若要有更高的精度调整方法如下:在0℃时调整R2,使输出VO=0,然后在100℃时调整R4使VO=100mV。
如此反复调整多次,直至0℃时,VO=0mV,100℃时VO=100mV为止。
最后在室温下进行校验。
例如,若室温为25℃,那么VO应为25mV。
冰水混合物是0℃环境,沸水为100℃环境。
4.4 A/D转化部分LM331的调试在电路正式应用到现场工作之前, 需对电路参数进行调试, 在调试中, 我们遇到一些问题, 如低频线性不好, 输出频率过大或过小, 输出不稳定等问题。
通过分析电路原理, 找到了其中的原因并进行调试。
4.4.1 LM 331 外围器件调试试验LM 331 外围电路如图所示, 由于LM 331的1 引脚直接连接到积分器的输入端, 所以输出的频率f o 与R i 有关, 同时2 引脚接的是一个反馈放大电路, 它的作用是自动调整LM 331 的增益偏差和由R t、C t 和R i 引起的偏差, 其中R 7=511 k, R 8= 20 k, R 9= 117 k。