基于AT89S52單片機控制的水溫控制系統(tǒng).doc

水溫控制系統(tǒng)摘 要本文設(shè)計了一個基于AT89S52單片機控制的水溫控制系統(tǒng), 由下位機、上位機、和通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成。下位機是基于單片機AT89S52和溫度傳感器DS18B20的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，功能是對溫度的檢測與輸出控制。上位機采用計算機，與下位機進行數(shù)據(jù)信息的交互，并顯示各路溫度值及其曲線、控制參數(shù)、設(shè)定值等。其中，溫度檢測單元和可控硅調(diào)功控溫單元是本文的設(shè)計重點。溫度檢測單元，根據(jù)設(shè)計指標(biāo)的要求我們選擇了溫度傳感器DS18B20，實現(xiàn)溫度采集.輸出控制單元是通過對加熱電阻絲的電源通斷來實現(xiàn)的，采用可控硅（晶閘管）調(diào)功方式。通過MOC3041光耦過零觸發(fā)器實現(xiàn)對功率晶閘管的過零觸發(fā)，從而實現(xiàn)對被控對象（如爐溫）的PID溫度調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：AT89S52單片機； 溫度傳感器DS18B20； 溫度檢測； PID溫度調(diào)節(jié)； 可控硅（晶閘管）調(diào)功；Water Temperature Controlling System ABSTRACTThe paper main designs a brainpower controlling system of water temperature based on the microcontroller AT89S52 ，It consists of up a machine, bottom amachine,and communication network. Bottom a machine is a high accuracy data collection system that bases on the microcontroller AT89S52 and the temperature sensor DS18B20 system. Its function is to temperature and output the control. The up a machine is a PC. with the bottom a machine proceeding data information hands over with each other, combine each road of manifestation temperature value and its curve, control parameter, initial value.etc.。Among them, The units of the temperature examination and the regulating power of the can-controlled silicon are the points of this design.For the temperature examination unit ,Consider of the index request of the design, we choosing the the temperature sensor DS18B20 to realize temperature collection.The output controlled unit is achieved by turn-on and turn-off of the power supply of the heated resistance wire, and adopt the regulating power of the can-controlled silicon. via photoelectricity coupling by-zero trigger MOC3041,it can actualize by-zero touch-off to power thyristor, thereby actualize the PID thermoregulation of the under controller (such as the temperature camp stove).Key Words: the microcontroller; AT89S52; the temperature sensor DS18B20; temperature examination; the PID thermoregulation;the regulating power of the can-controlled silicon;一:前言 溫度控制是很多企業(yè)常見的控制裝置,如機械行業(yè)的零件熱處理、塑料制品的注塑機上,粉末冶金行業(yè)燒結(jié)爐、還原爐等都有溫度控制問題,尤以熱處理加熱爐的溫度控制最為典型。熱處理加熱爐是工廠熱處理和高校熱處理實驗廣泛使用的加熱設(shè)備?，F(xiàn)在所使用的爐溫控制方法很多仍是陳舊的動圈式兩位指示調(diào)節(jié)儀(如XCT101 型動圈式兩位指示調(diào)節(jié)儀) 。這種爐溫控制方法爐溫波動范圍大,保溫時間靠人工計時,加熱速度不能控制,溫度不能全程動態(tài)跟蹤顯示。這樣的控制和顯示方式不能滿足日益發(fā)展的工業(yè)需求。高校的發(fā)展同樣要求用現(xiàn)代化手段提升現(xiàn)有的實驗設(shè)備,為學(xué)生提供更多更好、更現(xiàn)代化的實驗條件。因此,我們就學(xué)校熱處理實驗用電阻加熱爐進行現(xiàn)代化改革,將PC 機強大的軟硬件資源、友好的人機界面和80C196單片機優(yōu)秀的實時控制功能、靈活的編程能力有機的結(jié)合起來,開發(fā)出熱處理微機控制系統(tǒng),實現(xiàn)溫度控制的自動化。不但能用于學(xué)校的實驗教學(xué)及其它一些研究課題的開發(fā),同樣能用于工廠熱處理、注塑機多點溫度的控制,提高工業(yè)企業(yè)自動化水平。二: 方案設(shè)計與論證根據(jù)題目的要求，我們提出了以下的兩種方案：（1）、方案一：此方案是采用傳統(tǒng)的模擬控制方法（方案框圖如圖1-），選用模擬電路，用電位器設(shè)定給定值，反饋的溫度值與給定的溫度值比較后，決定加熱或者不加熱。器特點是電路簡單，易于實現(xiàn)，但是系統(tǒng)所得結(jié)果的精度不高并且調(diào)節(jié)動作頻繁，系統(tǒng)靜差大，不穩(wěn)定。系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，而且不易實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制及對溫度的顯示，人機交換性能差。 圖1模擬控制框圖（2）、方案二：采用單片機89s51為核心。采用了溫度傳感器DS18B20采集溫度變化信號，并通過單片機處理后去控制溫度，使其達到穩(wěn)定。使用單片機具有編程靈活，控制簡單的優(yōu)點，使系統(tǒng)能簡單的實現(xiàn)溫度的控制及顯示，并且通過軟件編程能實現(xiàn)各種控制算法使系統(tǒng)還具有控制精度高的特點。比較兩種方案，方案二明顯的改善了方案一的不足及缺點，并具有控制簡單、控制溫度精度高的特點。因此本設(shè)計電路采用方案二。三:系統(tǒng)設(shè)計方案1:控制系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu) 水溫裝置AT89S51PC機DS18B20鍵盤顯示部分圖2控制系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2。本系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為下位機，溫度檢測與控制。PC機為上位機，與單片機實時通信，實現(xiàn)參數(shù)顯示、修改、報警等功能。本章介紹水溫控制系統(tǒng)的硬件電路，其電路主要由五大部分組成：溫度檢測電路，可控硅調(diào)功控溫電路，掉電檢測與保護電路，鍵盤/顯示電路，與上位機通訊電路。電路設(shè)計遵循簡單實用，易于實現(xiàn)，安全可靠等原則。2:系統(tǒng)軟件設(shè)計由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，在軟件設(shè)計部分只設(shè)計了溫度采集與控制模塊、鍵盤與顯示模塊以及單片機通信模塊的程序。本章借助Keil C51，對溫度采集與控制模塊、鍵盤與顯示模塊以及單片機通信模塊的程序進行了設(shè)計，雖然在功能實現(xiàn)的過程中遇到了很多的困難，對一些算法還不是很熟悉，但基本實現(xiàn)了系統(tǒng)要求的各種功能。在設(shè)計程序時必須事先了解單片機的一些基本原理，比如它的輸入輸出端口以及各功能引腳的位置和所接的電位。只有在以上的基礎(chǔ)上才有可能對單片機進行編程。因為是第一次使用KEIL C51，在使用KEIL C51軟件的時候也會經(jīng)常遇到一些困難，對文件的生成機制不是很熟悉，對一些設(shè)置還不是很了解，還需要進一步的學(xué)習(xí)。四:結(jié)論簡易水溫控制系統(tǒng)，由于采用溫度控制技術(shù)，不需要建立水溫控制的精確數(shù)學(xué)模型，只要把現(xiàn)場操作人員的操作經(jīng)驗和數(shù)據(jù)總結(jié)成較完善的語言控制規(guī)則，因此，它可以避開控制過程中的不確定性、不精確性、噪聲以及非線性、時變性和時滯性等影響，因此這種系統(tǒng)具有無超調(diào)、無靜差、魯棒性強等優(yōu)點。系統(tǒng)采用AT18S52單片機，通過編寫的程序配合硬件系統(tǒng)基本能達到預(yù)期的水溫控制效果。本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：(1)數(shù)據(jù)的采集與濾波；(2)過程監(jiān)控：包括參數(shù)顯示、上下限報警等；(3)控制算法；(4)通過D/A轉(zhuǎn)換輸出控制量；(5)實現(xiàn)上位機和下位機的通信。五:參考文獻1涂序彥