基于單片機的水溫控制系統(tǒng)設計


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目 錄

第1節(jié) 引言…………………………………………………………… 3
1.1 水溫控制系統(tǒng)概述……………………………………………3
1.2 本設計任務和主要內容………………………………………4
第2節(jié) 系統(tǒng)設計原理與方案論證 ……………………………………5
2.1 總體框圖………………………………………………………5
2.2 總體方案論證…………………………………………………5
2.3 各部分電路方案論證…………………………………………6
第3節(jié) 硬件電路設計與計算……………………………………………8
3.1 溫度采樣和轉換電路…………………………………………8
3.2 溫度控制電路…………………………………………………9
3.3 單片機控制部分………………………………………………10
3.4 鍵盤及數(shù)字顯示部分…………………………………………10
第4節(jié) 實驗測試………………………………………………………12
4.1 循環(huán)顯示“HELLO888”………………………………………12
4.2 鍵盤及數(shù)字顯示結合…………………………………………13
4.3 溫度設定和傳送電路…………………………………………15
4.4 PWM 電壓輸出電路……………………………………………20
第5節(jié) 課程設計總結……………………………………………………23
5.1 此次水溫控制系統(tǒng)設計過程中遇到的問題及其解決方法…23
5.2 設計體會及對該設計的建議…………………………………23
參考文獻……………………………………………………………………24


引言
水溫控制在工業(yè)及日常生活中應用廣泛,分類較多,不同水溫控制系統(tǒng)的控制方法也不盡相同,其中以PID控制法最為常見。單片機控制部分采用AT89C51單片機為核心，采用軟件編程，實現(xiàn)用PID算法來控制PWM波的產(chǎn)生，進而控制電爐的加熱來實現(xiàn)溫度控制。然而,單純的PID算法無法適應不同的溫度環(huán)境,在某個特定場合運行性能非常良好的溫度控制器,到了新環(huán)境往往無法很好勝任,甚至使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定,需要重新改變 PID 調節(jié)參數(shù)值以取得佳性能。

本文首先用PID算法來控制PWM波的產(chǎn)生，進而控制電爐的加熱來實現(xiàn)溫度控制。然后在模型參考自適應算法 MRAC基礎上,用單片機實現(xiàn)了自適應控制,彌補了傳統(tǒng) PID控制結構在特定場合下性能下降的不足,設計了一套實用的溫度測控系統(tǒng),使它在不同時間常數(shù)下均可以達到技術指標。此外還有效減少了輸出繼電器的開關次數(shù),適用于環(huán)境參數(shù)經(jīng)常變化的小型水溫控制系統(tǒng)。