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。
plc水温控制课程设计
plc水温控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和工作流程；2. 学生能够掌握水温控制系统的组成及各部分功能；3. 学生能够运用PLC编程实现对水温的精确控制。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的水温控制程序；2. 学生能够使用相关工具和仪器进行水温控制系统的调试与优化；3. 学生能够分析并解决实际水温控制过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，提高学习积极性；2. 学生通过团队协作完成课程任务，培养合作精神和沟通能力；3. 学生认识到水温控制在实际生活中的重要性，增强环保意识。
课程性质：本课程属于应用实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生为具有一定电子、电气基础知识的初中生，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手操作。
教学要求：教师需引导学生将所学理论知识应用于实际操作中，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基本原理与结构；- 水温控制系统的组成，包括传感器、执行器、控制器等；- PLC编程基础，如逻辑运算、梯形图编程等；- 水温控制算法，如PID控制原理。
2. 实践操作：- 水温控制系统的搭建，包括电路连接、设备调试等；- PLC编程软件的使用，编写并下载水温控制程序；- 水温控制系统的测试与优化，如调整参数、改进控制效果等。
3. 教学大纲：- 第一课时：PLC基本原理与结构介绍，水温控制系统的概念；- 第二课时：水温控制系统的组成，各部分功能及相互关系；- 第三课时：PLC编程基础，编写简单的水温控制程序；- 第四课时：水温控制算法，PID控制原理及其应用；- 第五课时：实践操作，水温控制系统的搭建与调试；- 第六课时：总结与评价，分析课程实施过程中的优点与不足。
教材章节关联：本教学内容与教材中关于PLC应用、水温控制系统设计等相关章节紧密关联，结合教材内容，确保学生所学知识的科学性和系统性。
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。
水温控制系统stm32实验报告
水温控制系统stm32实验报告设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升水，容器为搪瓷器皿(其他容器也可)。
水温可以在一定范围内设定，并能实现在10℃-70℃量程范围内对每一点温度的自动控制，以保持设定的温度基本保持不变。
要求(1)可键盘设定控制温度值，并能用液晶显示，显示最小区分度为0.1℃；(2)可以测量并显示水的实际温度。
温度测量误差在+0.5℃内；(3)水温控制系统应具有全量程(10℃-70℃)内的升温、降温功能(降温可用半导体制冷片、升温用800W以内的电加热器)；(4)在全量程内任意设定一个温度值(例如起始温度+15℃内)，控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。
控制的最大动态误差<+4℃，静态误差<+1℃，系统达到稳态的时间<15min(最少两个波动周期)。
人机交互模块的设计温度控制系统经常是用来保证温度的变化稳点或按照某种规律进行变化。
但是通常温度具有惯性大，滞后性严重的特点，所以很难建立很好的数学模型。
所以在本次实验中我们采用了性能高又经济的搭载ARM Cortex-M内核的STM32F429的单片机作为它的微控制处理器。
人机交互模块主要是有普通的按键和一块彩色液晶屏幕所组成。
该实验中采用的是模糊的PID 算法，完成对系统的设计。
温度检测模块的设计传统的测温元件有热电偶，热敏电阻还有一些输出模拟信号的温度传感器。
但这些元件都需要较多的外部元件的支持。
电路复杂，制作成本高。
因此在本次实验中我们采用了美国DALLAS半岛公司推出的一款改进型的智能温度传感器 DS18B20。
此温度传感器读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示更加智能化。
温度检测模块是以DS18B20温度传感器作为核心，将测量的温度信号传递给STM32单片机芯片进行温度的实时检测，并通过数码管显示。
基于单片机的水温恒温模糊控制系统设计
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。
太阳能热水器温度控制系统-毕业设计
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汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 系 统 概 述
03 硬 件 设ห้องสมุดไป่ตู้计
04 软 件 设 计
05 系 统 测 试 与 优 化
06 结 论 与 展 望
Part One
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研究太阳能热水器 的温度控制与物联 网技术的结合
THANKS
汇报人：
测试环境：室内温度、光照 强度、水箱容量等
测试结果：系统稳定性、准 确性、响应速度等
优化方案：根据测试结果， 调整系统参数，提高系统性
能
优化方案与实施
优化目标：提高太阳能热水器的温度控制精度和稳定性 优化方案：采用PID控制算法，实现温度闭环控制 实施步骤：搭建测试平台，进行参数调整和优化 优化效果：提高温度控制精度，降低温度波动，提高系统稳定性
Part Five
系统测试与优化
测试环境与设备
测试环境：室内、室外、晴天、 阴天、雨天等不同环境
测试设备：温度传感器、控制 器、太阳能热水器、数据采集 器等
测试方法：模拟实际使用环境， 进行长时间连续测试
测试指标：温度控制精度、响 应时间、稳定性、安全性等
测试过程与结果
测试方法：模拟实际使用环 境，记录温度变化、系统响 应时间等
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自动开关机：根据设定时间自动开 关热水器
远程控制：可以通过手机APP远程 控制热水器的运行状态
系统组成
太阳能集热器：收 集太阳能并将其转 化为热能
储水箱：储存热水， 保持水温稳定
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。
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。
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目录
摘要 (2)
1、系统方案 (3)
1.1题目分析 (3)
1.2系统总体方案设计 (3)
1.2.1测温模块 (3)
1.2.2功率电路模块 (3)
1.2.3控制电路和显示模块 (4)
1.2.4通信模块 (4)
2、电路分析与计算 (5)
2.1测温模块分析 (5)
2.2功率电路模块分析 (5)
2.3控制电路和显示模块分析 (6)
2.4通信模块分析 (7)
3、系统程序分析 (7)
3.1程序流程 (7)
3.2控制算法 (7)
4、测试方案与测试结果 (9)
4.1测试方法与仪器 (9)
4.2测试数据完整性 (9)
4.3测试结果分析 (9)
参考文献 (9)
摘要
此温度自动控制系统可以实现手动设定的标准温度和实测的温度进行比较以实现自动控制温度的调节。
该系统利用AT89C51单片机作为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20测量所需的温度，测量精度可达0.5°C。
显示部分采用LM016L液晶显示模块，可以形象直观的显示测得的温度和设定的温度。
此系统主要由四个模块组成：测温模块、控制电路和显示模块、功率电路模块、通信模块。
测温模块实现测温功能；控制电路实现温度标准值的的设定；显示模块用于显示设定的温度和实测的温度；功率电路模块用于控制加热部分；通信模块用于实现电平之间的转换。
该系统的实际工作过程为：测温模块测得的温度与温度设定值进行比较，如果低于设定的温度则启动功率电路进行加热，直到达到设定值。
另外，通过控制键盘可以手动的改变设定温度值。
该系统具有硬件组成简单、读数方便、精度高等优点。
关键词：AT89C51单片机、DS18B20数字温度传感器、液晶显示、手动设定、自动控制
1、系统方案
1.1题目分析
根据命题要求设计并制作一个水温自动控制系统，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。
该系统主要由单片机和温度传感器构成，实现自动控制温度的功能。
主要性能指标有：（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。
另外，还可以进一步改进系统的性能，如：（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。
（2）温度控制的静态误差≤0.2℃。
（3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。
1、2系统总体方案设计
根据题目要求，该系统主要由四部分组成：一、测温模块，二、功率电路模块，三、控制电路和显示模块，四、通信模块。
下面分别从这四个方面阐述方案的设计思想。
1.2.1测温模块
使用DS18B20数字式温度传感器直接测量，它无需外加其他的电路，可以直接将测得的两位八进制温度数据传送到单片机的I/O 口，由对单片机的软件设计将两位八进制温度数值转化为十进制数据。
图一 DS18B20传送温度数据示意图 1.2.2功率电路模块
由于本系统要控制电炉加热，功率较大，因此要借助功率电路。
使用继电器可以很容易的通过较高的电压和电流，在正常条件下，工作十分可靠。
使用电磁继电器电路的实现十分简单，而且还可以实现较为精确的控制，是比较好的一种方式。
图二功率控制模块示意图
1.2.3控制电路和显示模块
控制部分主要是用于设定温度，由五个按键组成，五个按键的作用分别为对设定的温度进行温度粗加、温度精加、温度粗减、温度精减、停止/确认。
显示方面，选用128*64液晶显示模块。
测得的温度经过转换之后可以直接显示在液晶屏上，同时设定的温度也可以显示在液晶屏上。
图三控制电路和显示模块示意图
1.2.4通信模块
为完成打印功能，单片机需要与计算机进行通信。
通信选择RS-232串口进行通信，由于RS-232和TTL 电平不兼容，因此在通信模块中需要进行电平转换。
可以采用
MAX232
电路进行电平转换。
图四 单片机和计算机串口进行通信示意图
2、电路分析与计算
2.1测温模块分析
测温模块如图五所示，主要由数字温度传感器组成，数字温度传感器DS18B20采用外接电源的方式，其VCC 和GND 分别接电源和地，DQ 为测得的温度数据输出端，接单片机的I/O 端口，由单片机对其输出的数据进行转换，已达到显示数据为十进制的目的。
DQ 端要接一个4.7k 的上拉电阻，以保证数据温度传感器DS18B20的正常工作。
图五 测温模块
2.2功率电路模块分析
功率电路模块如图六所示，在R11的左侧接单片机的输出控制电平，当输出控制电平为高电平时，三极管Q1集电极输出低电平，则继电器RL1和RL2都向下闭合，则L1发光，此处以L1代表加热电路，即是外电路开始加热。
反之，R11的左侧为低电平，则继电器仍向上闭合，外加热电路不工作。
单 片
机 计算机串
口
MAX 232
输出
输出
输出 输出
图六功率电路模块
2.3控制电路和显示模块分析
控制电路由五个按键组成，SW2—SW6，作用分别为温度粗加、温度精加、温度粗减、温度精减、停止/确认。
这五个按键可以手动更改设定的温度。
图七控制电路模块
图八液晶显示模块
液晶显示模块可以方便清晰的以十进制显示设定的温度和实测的温度，在利用SW2—SW6对温度进行设定时可以从液晶屏上直接看到，方便直观。
2.4通信模块分析
通信模块中的MAX232用于实现电平转换，MAX232的11脚接单片机的TXD端，12脚接单片机的RXD端，串口的2用于接收，3用于发送。
图九通信模块
3、系统程序分析
3.1程序流程
主程序流程如图十所示，加热控制是在中断程序中完成的，中断程序流程如图十一所示。
可控硅采用控制导通脚的方式控制加热功率，因此需要控制延时触发的时间，延时由定时器完成，定时器程序流程如图十二所示。
3.2控制算法
PID控制是工业上最广泛的控制算法，对于本水温控制系统同样可以采用PID算法，具体算法可以表示如下：
e(i)=t（测）- t(设)
E=∑e(i)
u(i)=KP{ e(i) +(T/T1)E+(Td/T)[e(i)- e(i-1)]}+u
式中u(i)为当前的功率输出。
T为采样时间，E为误差积累。
KP为比例常数，T1为积分常数。
根据具体系统，在调试中调节三个常数，可达到较好的控制效果。
同时为保证系统稳定，改善控制性能，应对E进行限幅，当E大于某一值时，停止E的累加。
图十 主程序流程图
图十一 中断程序流程图
图十二 定时器流程图
4、测试方案与测试结果
4.1测试方法与仪器
4.2测试数据完整性
4.3测试结果分析
参考文献：
[1] 高吉祥.全国大学生电子设计竞赛系列教程—数字系统与自动控制系统设计；北京：电子工业出版社，2007.6
[2] 钟睿.MCS-51单片机原理及应用开发技术；北京：中国铁道出版社，2006.7
[3] 刘修文.实用电子电路设计制作300例；北京：中国电力出版社，2005。