热水器水温水位控制仪设计
摘要: 文中介绍了热水器水温水位控制仪系统的整体设计，并简述了设计中各单元电路的工作原理。该设计用汇编语言在
P87LPC762BN 芯片上编程实现.系统由水位检测电路、水温检测电路、键盘控制、单片机控制模块、执行电路、显示电路和报警电路构成，共同实现水温水位控制功能。单片机控制模块的设计是整个系统设计的核心，文中详细介绍了单片机控制模块的软件设计。本设计的特点是成本较低，性能稳定，精度高，有一定的开发价值。
关键词: 汇编语言单片机控制水温水位控制仪
目录
第一章整体设计方案
1.1 设计要求
一．要技术指标:
１．测温精度：±２℃
２．测温范围：０～99℃
３．水位分档: 5档
二. 主要功能:
1. 开机自检: 开机时发出＂滴＂的提示音,表示机器处于正常状态;
2. 水位预置: 可预置加水水位:20、50、80、100％；
3. 水温指示: 显示热水器内部的实际水温;
4. 水位指示: 显示热水器内部的实际水位;
5. 温控上水: 当热水器未加满水,水温又偏高时(水温在60～100℃时),自动补水至合适水温50℃左右;
6. 手动上水: 当水位低于预置水位时,按手动上水按键,则加水至预置水位;按ON/OFF 按键则停止上水;
7. 自动上水: 当缺水时,延时15分钟自动上水至预置水位,预置水位默认状态为50％档,启动时蜂长声,关水时短鸣三声;上水时水位滚动显示.
8. 缺水报警: 当缺水时(处于缺水档)报警,延时15分钟自动进入自动上水;
9. 正常工作: 正常工作时,水温、水位交替显示;
三. 显示要求:
1. 水温: 数字+℃;
2. 水位: 缺水档一段发光管,其余两位;
四. 故障显示:
1．传感器接触不良，显示：- - ℃
2．雷击破坏，显示：- - -
1.2 整体设计原理
方案一：
采用模拟分立元件,可以实现水温和水位的控制。通过对实际水温和水位的测量，再与设定值相比较，判断加水方式，并对水位水温进行控制。但采用模拟器件由于元件的分散性太大,各电阻电容之间的影响很大,因所设计的系统指标不高。而且使用的器件较多，连接复杂，体积大，功耗大。电路中焊点和线路较多会,使成品的稳定度和精度大大降低。
方案二：
采用atmel公司的89C51系列单片机来制作，用汇编来设计程序控制C51实现热水器水温水位控制仪的设计。系统框图如图1.1所示，该系统的核心部分是单片机（MCU）控制的
图1.1 热水器水温水位控制仪的系统框图
设计，单片机根据不同的输入发出不同的响应。用户通过键盘控制可以选择上水的方式和加水位置；实际的水位、水温通过水位测量电路和水温测量电路进入单片机，单片机对其进行分析判断，决定下一步该发出什么命令给其它电路。如果经过比较需要加水的话，就发出命令给执行电路，进行加水。正常状态时在显示电路中交替显示水位和水温的实际值。当缺水时(处于缺水档)，单片机响应报警电路。总之，用单片机可以实现对各功能模块的控制，达到用户所需的要求。目前单片机的应用已经很成熟了，用它来实现对各电路的控制非常的简单方便，而且它的精度也能到达要求。应用单片机来设计产品，降低了成本，缩短了研发时间。根据以上的分析我们选择第二个方案来实现热水器水温水位控制仪的设计。
第二章单元电路设计
热水器水温水位控制仪的设计包含不少单元电路的设计，如:水位检测电路，水温检测电路，报警电路，稳压源电路，执行电路等。下面分别介绍各电路的工作原理及器件的选择。
2.1 水位检测电路
该电路主要由电热调节器（thermistor）、三个信号放大器、两个电阻和一个电容组成。它的原理图如图2.1所示。水位的具体情况通过电热调节器转换成不同信号的输出，在经过反馈和放大，最终得到一稳定的信号输入单片机的P1.2口。
ret
db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h, 0f8h,80h,90h ;数据显示分
别为:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
db 88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh,0ffh, 0f7h ;为显示ADD而用的数据
END
图2.1 水位检测电路图
2.2 水温检测电路
水温检测电路和水位检测电路的原理基本类似，它也是通过电热调节器（thermistor）将水温的变化转换成信号的变化并经反馈和放大得到较稳定的信号输入单片机的P0.7口。它的电路原理图如图2.2所示。
图2.2 水温检测电路图
2.3 单片机(P87LPC76x)简介
该系统设计中采用的是P87LPC76x系列单片机中的P87LPC762BN 芯片。P87LPC76x 是20 脚封装的单片机适合于许多要求高集成度低成本的场合可以满足许多方面的性能要求作为Philips 小型封装系列中的一员P87LPC76x 提供高速和低速的晶振和RC 振荡方式可编程选择具有较宽的操作电压范围可编程I/O 口线输出模式选择可选择施密特触发输入LED驱动输出有内部看门狗定时器P87LPC76x 采用80C51 加速处理器结构指令执行速度是标准80C51MCU 的两倍。管脚配置如图2.3所示：
图2.3 P87LPC76x系列单片机的管脚配置图
2.4 其它单元电路的分析
稳压源电路是一个W78xx系列的三端集成稳压器电路。9V的直流输入电源经过用W7806
图2.4 热水器水位水温控制仪的总体电路原理图
芯片制作的三端集成稳压电路后便得到6V的直流稳压电源。稳压源电路中还设置了去耦电容和二极管保护。报警电路中用了一个蜂鸣器（BUZZER）和三极管放大器。热水器水位水温控制仪的设计还有一些的单元电路，原理比较简单，可以根据电路的总原理图自行分析，在此就不介绍了。热水器水位水温控制仪的总体电路原理图如图2.4所示。
第三章软件设计
我们在Windows98的平台上,用广州致远有限公司和广州周立功有限公司生产的MCS51仿真开发系统软件进行汇编语言程序设计来实现热水器水温水位控制仪的功能.它的系统软件设计流程图如图3.1所示。
图3.1 热水器水温水位控制仪软件设计流程图
该软件设计中包括两个中断子程序模块，显示模块，延迟模块，还有十六进制与十进制之间的转换程序等等。
1．中断服务子程序两个中断服务子程序分别是对水温、水位的检测和显示，两者的思路基本相似，只不过是所设置的定时工作方式不同而已。以;定时器0中断服务子程序（LEDINT0）为例，首先对现场进行压桟保护，然后计算水位输入的频率，设定水位的显示时间（20s）并把所测频率的十六进制转换成十进制显示。它的程序流程图如图3.2所示，程序见附录。
图3.2 中断服务子程序的流程图
2．显示模块程序设计显示模块就是利用七段数码管交替显示水位和水温的实际值.显示模块采用的是动态显示,即一位一位的显示,为了使人眼能看到并且能分辨清楚,必须使每显示器显示的时间有一定的延迟但又不可过长，这样人眼既看到数据的显示又感觉输出显示是连续的．这里所有的七段数码管都是低电平有效，因此要实现数据的显示需要将所要显示的数据译码,在设计中调用了一个显示程序,实际上就是一个数据的译码.例如要显示数字“50”就必须把数据译成“92h 0c0h”才会在数码管上显示出数字“50”。它的程序见附录。
3．延迟模块设计延迟模块主要是对显示模块的一个控制，其功能是实现数据的动态显示。延迟模块的延迟时间可以用公式:
*(2n-a)
T=12/f
osc
是标准频率等于12MHz，n是常数与所设置的工作方式其中T是我们所要设定的时间周期，f
osc
有关，a是时间常数即我们要求的编程数值。此程序中我们设T＝5ms，取n为16，通过公式计算得a为0EC77H。延迟模块的程序见附录。
第四章系统测试
4．1 调试
根据方案设计的要求，调试过程共分三大部分：硬件调试、软件调试和软硬联调。
电路按模块调试，各模块逐个调试通过后再联调。单片机软件先在最小系统板上调试，确保外部EPROM及RAM工作正常之后，再与硬件联调。
1．硬件调试
硬件调试时分小模块进行调试，整个系统可分为若干个小模块，例如：水温检测模块，水位检测模块，执行电路，报警电路的检测和调试等等。
2．软件调试
本系统的软件系统不是很大，全部是用汇编语言来编写的，仿真采用的是西南C51仿真软件进行调试仿真。首先对所编写的程序进行语法差错和逻辑差错，然后装载到仿真头中进行调试。采用自下向上的调试方法，即单独调试好每一个模块，然后再连接成一个完整的系统调试。3．软硬调试
该系统中软硬件间的联系比较紧密，首先要把硬件所测的数据和键盘输入送入单片机中，经过软件的计算、比较和判断等，然后输出信号去控制硬件电路，达到显示、上水和报警的目的。但总体来看，此系统中软硬调试也不是很难。
4．2 指标测试
1．测试仪器
频率计：GFG-8016G
稳压电源：DF1731/SL
数字万用表：UNI-T
2．指标测试
（1）显示水温精度的测量在电源为＋5V的条件下，进行水温精度的测量。
由表可见，测量精度超过了题目所给的要求。
性能指标或功能,测试方法和步骤,仪器型号名称(厂家)
测试记录的数据,图表,曲线
第五章结论
采用单片机来作系统的控制部分，完全可以实现热水器水温水位控制仪的功能并达到精度要求。目前，单片机技术的应用已经很成熟，而且单片机的价格比较便宜，开发的时间又短。在能达到要求的情况下，用单片机来实现热水器水位水温控制仪的设计较为经济实惠。但对于程序设计者来说就必须对硬件要有足够的了解，软硬件结合，这样编出的程序才是最优化的。
附录
ORG 0000H
JMP MAIN
org 000bh
jmp LEDINT0
org 001bh
jmp ledint1
ORG 0100H
PP5:JMP PP1
PP7:JMP PP2
MAIN: MOV 34H,#0FFH
MOV 35H,#0FFH
MOV 36H,#00H
MOV 37H,#00H
clr p1.6
setb p1.7
MOV SP,#60H ;给堆栈指针赋初值
MOV TMOD,#51H ;定时器0工作于方式定时器1作为计数器
MOV TH0,#0ECH ;给计数寄存器的高8位赋初值
MOV TL0,#77H ;给计数寄存器的低8位赋初值
MOV 30H,#20
mov 31h,#10
MOV 32H,#20
mov 33h,#10
mov th1,#00h
mov tl1,#00h
MOV IE,#82H
SETB TR0 ;计时开始
setb tr1 ;开始计数
mov r0,#0
mov r1,#0
mov r2,#0
mov r3,#0
mov r4,#0
LOOP: mov dptr,#0a100h ;读取键盘状态
movx a,@dptr
MOV 21H,A ;把A的内容赋给缓冲区21H,再比较判断然后输出 JNB 21H.7,PP3 ;加水到50
JNB 21H.6,PP7 ;加水到80
JNB 21H.5,PP5 ;加水到100 MOV A,34H
CLR C
SUBB A,#1
JC PP3 ;C是1 转PP3 JZ TTL4 ;A=0 转TTL4 AJMP BB ;无条件转移
TTL4:MOV A,35H
CLR C
SUBB A,#10
JC PP3
MOV A,36H
CLR C
SUBB A,#5
JC BB
JZ TTL5
AJMP PP6
TTL5:MOV A,37H
CLR C
SUBB A,#10
JC BB
AJMP PP6
BB: MOV A,R0
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A000h
MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,R1
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A001h
MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,R2
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A002h
MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,R3
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A003h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,R4
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A004h MOVx @DPTR,A
lcall delay
ajmp loop
pp3:
MOV A,#0
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A000h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,#5
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A001h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,34H
CLR C
SUBB A,#1
JC PP3
JZ TTL
TTL:MOV A,35H
CLR C
SUBB A,#55
JC PP3
JMP LOOP
pp2: MOV A,#8
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A001h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,#0
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A000h
lcall delay
MOV A,34H
CLR C
SUBB A,#2
JC PP2
JZ TTL1
TTL1:MOV A,35H
CLR C
SUBB A,#55
JC PP2
JMP LOOP
PP6: MOV A,#10
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A002h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,#13
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A001h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,#13
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A000h MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,34H
CLR C
SUBB A,#4
JC PP6
JZ TTL6
JMP LOOP
TTL6:MOV A,35H
CLR C
SUBB A,#55
JC PP6
JMP LOOP
pp1: MOV A,#9
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A000h
lcall delay
MOV A,#9
LCALL XIANSHI
MOV DPTR , #0A001h
MOVx @DPTR,A
lcall delay
MOV A,34H
CLR C
SUBB A,#4
JC PP1
JZ TTL2
TTL2:MOV A,35H
CLR C
SUBB A,#55
JC PP1
JMP LOOP
;***********************
;定时器0中断服务子程序
;***********************
LEDINT0:
PUSH PSW ;压栈保护现场
PUSH ACC
clr ET0 ;防止连续中断
CLR TR0 ;禁止定时器计数 CLR TR1
MOV TH0,#3CH ;重新给计数器赋初值
MOV TL0,#0B0H
DJNZ 30H,LEDRET ;定时1s到了吗?
djnz 31h,ibtd ;水温水位分别显示20秒
CLR ET0
MOV TMOD,#15H ;定时器1工作于方式定时器0作为计数器MOV TH1,#0ECH ;给计数寄存器的高8位赋初值
MOV TL1,#77H ;给计数寄存器的低8位赋初值
MOV 32H,#20
mov 33h,#10
mov th0,#00h
mov tl0,#00h
MOV IE,#88H ;IE是寄存器，88H的输入设置了中断---- setb tr1
SETB TR0 ;开始计数
mov r0,#0
mov r1,#0
mov r2,#0
mov r3,#0
mov r4,#0
POP PSW
POP ACC
RETI
IBTD:MOV 30H,#20 ;是，则重新赋初值MOV A,TH1
MOV 34H,A
MOV R2,A
MOV A,TL1
MOV 35H,A
MOV R3,A
MOV TH1,#00H
MOV TL1,#00H
CLR A MOV R4,A
MOV R5,A
MOV R6,A
MOV R7,#16
PP0: CLR C
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
MOV A,R2
RLC A ;把十六进制数转换成十进制数MOV R2,A
MOV A,R6
ADDC A,R6
DA A
MOV R6,A
MOV A,R5
ADDC A,R5
DA A
MOV R5,A
MOV A,R4
ADDC A,R4
DA A
MOV R4,A
DJNZ R7,PP0 ;转换完毕
MOV A,R4 ;把R4,R5,R6中的十进制数一位一位的存放于R4,R3,R2,R1,R0中MOV R4,A
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV R3,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH
MOV R2,A
MOV A,R6
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV R1,A
MOV A,R6
ANL A,#0FH
MOV R0,A
LEDRET:SETB TR0
SETB TR1 ;启动定时器
;启动计数器
MOV IE,#82H
POP ACC ;出栈
POP PSW
RETI ;中断返回
ledint1:
PUSH PSW ;压栈保护现场
PUSH ACC
clr ET1 ;防止连续中断
CLR TR0 ;禁止定时器计数
CLR TR1
MOV TH1,#3CH ;重新给计数器赋初值
MOV TL1,#0B0H
DJNZ 32H,LEDRET1 ;定时1s到了吗?
djnz 33h,IBTD1 ;显示水位时间到了没有啊？
;到就去显示水温
MOV TMOD,#51H ;定时器0工作于方式定时器1作为计数器
MOV TH0,#0ECH ;给计数寄存器的高8位赋初值
MOV TL0,#77H ;给计数寄存器的低8位赋初值
MOV 30H,#20
mov 31h,#10
mov th1,#00h
mov tl1,#00h
MOV IE,#82H
SETB TR0 ;计时开始
setb tr1 ;开始计数mov r0,#0
mov r1,#0
mov r2,#0
mov r3,#0
mov r4,#0
POP PSW
POP ACC
RETI
IBTD1:MOV 32H,#20 ;是，则重新赋初值;**************************
;将十六进制转换为BCD码 **
; **************************
MOV A,TH0
MOV 36H,A
MOV R2,A
MOV A,TL0
MOV 37H,A
MOV R3,A
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H
CLR A
MOV R4,A
MOV R5,A
MOV R6,A
MOV R7,#16
PP4: CLR C
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
MOV A,R2
RLC A
MOV R2,A
MOV A,R6
ADDC A,R6
DA A
MOV R6,A
MOV A,R5
ADDC A,R5
DA A
MOV R5,A
MOV A,R4
ADDC A,R4
DA A
MOV R4,A
DJNZ R7,PP4
;转换完毕MOV A,R4
MOV R4,A
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV R3,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH
MOV R2,A
MOV A,R6
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV R1,A
MOV A,R6
ANL A,#0FH
MOV R0,A
LEDRET1:SETB TR0 ;启动定时器
SETB TR1 ;启动计数器
setb et1
setb ea
POP ACC ;出栈
POP PSW
RETI ;中断返回delay: mov r7,#15
TM: mov r6,#10
AA: djnz r6,AA
djnz r7,TM
RET XIANSHI:
inc a
movc a,@a+pc
水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和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。但是利用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的控制系统却能解决这个问题。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，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 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。 二、要求 1、基本要求 （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）能显示水的实际温度。 第2页，共11页
2、发挥部分 （1）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。 （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。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：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。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面
目录 摘要 (4) 第1节课题任务要求 (5) 第2节总体方案设计 (5) 2.1 总体方案确定 (6) 2.1.1 控制方法选择 (6) 2.1.2 系统组成 (7) 2.1.3 单片机系统选择 (7) 2.1.4 温度控制 (7) 2.1.5 方案选择 (7) 第3节系统硬件设计 (8) 3.1 系统框图 (8) 3.2 程序流程图 (12) 第4节参数计算 (16) 4.1 系统模块设计 (16) 4.1.1 温度采集及转换 (16) 4.1.2 传感器输出信号放大 (17) 4.1.3模数转换 (18) 4.1.4 外围电路设计 (19) 4.1.5 数值处理及显示部分 (19) 4.1.6 PID算法介绍 (19) 4.1.7 A/D转换模块 (20) 4.1.8 控制模块 (21) 4.2 系统硬件调试 (21) 第5节 CPU软件抗干扰 (24) 5.1 看门狗设计 (24) 第6节测试方法和测试结果 (27) 6.1 系统测试仪器及设备 (27) 6.2 测试方法 (27) 6.3 测试结果 (27) 结束语 (29)
参考文献 (30) 基于单片机的水温控制系统设计 摘要： 本系统以AT89C51，AT89C2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，按扭操作，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机（电脑）连接，实现电脑控制。系统设计有体积小、交互性强等优点。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。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。 第1节课题任务与要求： 1.基本要求 一升水由1kw的电炉加热，要求水温可以在一定围由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。
第五节锅炉内胆水温PID控制实验 一、实验目的 1. 根据实验数据和曲线,分析系统在阶跃扰动作用下的动、静态性能。 2. 比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。 3. 分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用。 二、实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机及相关软件 3. 万用电表一只 三、实验原理 本实验以锅炉内胆作为被控对象，内胆的水温为系统的被控制量。本实验要求锅炉内胆的水温稳定至给定量，将铂电阻TT1检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉内胆水温的目的。在锅炉内胆水温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于加热过程容量时延较大，所以其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或PID控制。本实验系统结构图和方框图如图5-1所示。
图5-1 锅炉内胆温度特性测试系统 (a)结构图(b)方框图 可以采用两种方案对锅炉内胆的水温进行控制： （一）锅炉夹套不加冷却水（静态） （二）锅炉夹套加冷却水（动态） 显然，两种方案的控制效果是不一样的，后者比前者的升温过程稍慢，降温过程稍快。无论操作者采用静态控制或者动态控制，本实验的上位监控界面操作都是一样的。 四、实验内容与步骤 1.先将储水箱贮足水量，将阀门F1-1、F1-4、F1-5、F1-13全开，打开电磁阀开关，其余阀门关闭，启动380伏交流磁力泵，给锅炉内胆贮存一定的水量（要求至少高于液位指示玻璃管的红线位置），然后关闭阀F1-13、F1-4及电磁阀，打开阀F1-12，为给锅炉夹套供冷水做好准备。
锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对
水温自动控制系统设计 摘要 水温自动控制系统在工业及日常生活中应用广泛，在生产中发挥着重要作用。实现水温控制的方法很多，如单片机控制、PLC控制等等。而其中用单片机控制实现的水温控制系统，具有可靠性高、价格低、简单易实现等多种优点。单片机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域，现在许多自动化的生产车间里，都是靠单片机来实现的。 温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能很难提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 为了实现高精度的水温测量和控制，本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位单片机为核心，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的方法来实现的水温控制系统，其硬件电路包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。 关键词：AT89S52；温度控制；PT1000；PID
Design of Temperature Automatic Control System ABSTRACT The temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system. In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value. Keywords：AT89S52; temperature control; PT1000; PID
目录 一、系统设计方案的研究 (2) （一）系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) （一）电源电路的设计 (4) （二）相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) （三）转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) （四）处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) （五）湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) （六）显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) （七）按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) （一）程序设计及其流程图 (20) （二）程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献： (22)
智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。 关键词： 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 （一）系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 （1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 （2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 （3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 （4）键盘输入电路。用于设定初始值等。 （5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。 （6）功率驱动电路（湿度调节电路）
1 PLC构成及WinCC的组态 采用WinCC组态技术设计多机联网运行的实时监控系统，核心思想是通过计算机超强的处理能力，以软件实现实际生产过程变化，把传统控制中进行人工操作或数据分析与处理、数据输出与表达的硬件，利用方便的PC机软硬件代替。 建立WinCC组态监控系统。首先启动WinCC，建立一个单用户项目——添加通讯驱动程序——选择通道单元——输入逻辑连接名，确定与S7—300端口的通讯连接。然后在驱动程序连接下建立结构类型和元素，给过程变量分配一个在PLC中的对应地址（地址类型与通讯对象相关），给除二进制变量外的过程变量和内部变量设定上限值和下限值（当过程值超出上限值和下限值的范围时，数值将变为灰色，并且不可以再对其进行任何处理）。 接着创建和编辑主导航画面、单台空压机组态画面、远程监控画面、分析诊断画面、数据归档画面、报警显示画面、报警在线限制值画面、报表打印画面、用户登录方式画面等。对画面中添加的按钮、窗口和静态文本等，进行组态变量连接、状态显示设置等等。 再对远程控制画面中的启动/停止按钮进行变量连接，设置手动控制和自动控制两种方式，并且手动控制为高级控制方式。通过设置随变量值的变化范围而改变颜色的比功率棒图进行故障诊断分析；通过对过程值的归档，建立历史和当前的表格与曲线两种状态的监控界面；利用报警和报表打印等，实现信息上报、及时反馈的功能，实现最佳的生产状态监测控制。还可通过用户管理权限的设置，为不同级别的用户设置权限和等待空闲时间，以更好地安全防护。 1.1 PLC控制柜的组成 (1) 电源部分 (2) CPU模块 西门子S7-300PLC，型号为CPU315-2 DP，它集成了MPI接口，可以很方便的在PLC站点、操作站OS、编程器PG、操作员面板建立较小规模的通讯。它还集成了PROFIBUS-DP接口，通过DP可以组建更大范围的分布式自动化结构。 工作电压:DC 24V; 通讯方式:CP5611网卡进行通讯; 通讯协议:PROFIBUS-DP。 (3) 模拟量输入模块 采用西门子SM331-7NF00-OABO模拟量输入模块。输入所采集到的信号至控制单元。规格:AI 8×16bit; (4) 模拟量输出模块 采用西门子SM332-5HD01-OABO模拟量输出模块。输出控制信号至执行机构。规格:AO 4×12 bit (5) 数字量模块 本系统采用西门子SM323-1BH01-0AA0数字量模块，该模块集成了8路数字量输入通道和8路数字量输出通道。锅炉内胆水温控制系统没用到此模块，但在硬件组态时需编入硬件组态。 1.2 基于PLC的锅炉内胆水温控制的系统结构
《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：
一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：
2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片
目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control
锅炉内胆温度控制系统设计 一．引言 过程控制是自动化的重要分支，其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。无论是在现代复杂工业生产过程中还是在传统生产过程的技术改造中，过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着非常重要的作用。 过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度、PH值和物性等)进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，是连续型生产过程自动的进行下去。实际的生产过程千变万化，要解决生产过程的各种控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。这就是过程控制要研究和解决的问题。二．任务和要求 任务：设计锅炉内胆温度控制系统，选择合适的传感器、控制器和执行器，使其满足一定的控制要求。 要求：本系统的控制对象为锅炉内胆的水温，要求锅炉内胆的温度的稳定值等于给定值，误差保持在 5%的误差带以内。 三．总体方案 系统组成：本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成;另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。1．原理框图 图1
2．简要原理 单闭环锅炉水温定值控制系统的结构示意如课程设计指导书所示，图1为其结构框图。其中锅炉内胆为动态循环水，磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉内胆的水温，即要求锅炉内胆的水温等于设定值。先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀。待系统投入运行后，再打开锅炉内胆的进水阀，允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉内胆水温的控制过程中，由于锅炉内胆由循环水，因此锅炉内胆循环水水温控制相比于内胆静态水温控制时更充分，因而控制速度有较大的改善。 在结构原理框图中可以清楚的看出，我们给定温度的设定值，将温度传感器的值与设定值相比较，把偏差值送入PID调节器，PID调节器的输出信号送入可控硅调压装置，经调压装置输出的电压信号来控制加热装置的阻值，从而控制锅炉内胆的水温。此控制系统为单闭环反馈系统，只要PID参数设置的合理，就能够使系统达到稳定。 3．优缺点分析 优点：单闭环系统结构简单，稳定性好、可靠性高，在工业控制中得到广泛的应用。 缺点：对动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度很大，控制质量要求高的生产过程，简单控制系统难以满足要求 四．元器件的选择与参数整定 1．元器件的选择： (1)被控对象 由不诱钢储水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒构成)、冷热水交换盘管和敷朔不锈钢管道组成。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙。 管道：整个系统管道采用不诱钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀步打开直接将水排出。 (2)检测装置 变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不诱钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。 温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4~20mA DC电流信
锅炉温度控制系统上位机设计 1. 设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。这样，就实现了锅炉温度的控制。在该界面加入菜单项，可以查看历史系统报警。加入实时曲线、历史曲线和帮助界面按钮，可以使操作者更加快捷、准确的实现对系统的控制。如图1所示：
实验三、锅炉内胆温度二位式控制实验 一、实验目的 1）、熟悉实验装置，了解二位式温度控制系统的组成。 2）、掌握位式控制系统的工作原理、控制过程和控制特性。 二、实验设备 过程控制实验装置、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。 三、实验原理 1、温度传感器 温度测量通常采用热电阻元件（感温元件）。它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。其电阻值与温度关系式如下： Rt＝Rt [1+α(t-t0)] 式中Rt——温度为t(如室温20℃)时的电阻值； Rt 0——温度为t (通常为0℃)时的电阻值； α——电阻的温度系数。 可见，由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化。这样只要设法测出电阻值的变化，就可达到温度测量的目的。 虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化，但是它们并不能都作为测温用的热电阻。作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数小、电阻率要大、热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的重复性；并要求电阻值随温度的变化呈线性关系。 但是，要完全符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。根据具体情况，目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。本装置使用的是铂电阻元件PT100，并通过温度变送器（测量电桥或分压采样电路或者AI人工智能工业调节器）将电阻值的变化转换为电压信号。 铂电阻元件是采用特殊的工艺和材料制成，具有很高的稳定性和耐震动等特点，还具有较强的抗氧化能力。 在0~650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为：
Rt ＝Rt 0(1+At+Bt 2+Ct 3) 式中Rt ——温度为t(如室温20℃)时的电阻值； Rt 0——温度为t 0(通常为0℃)时的电阻值； A 、 B 、 C 是常数，一般A=3.90802*10－31/℃，B=-5.802*10－71/℃，C=-4.2735*10－121/℃。 Rt-t 的关系称为分度表。不同的测温元件用分度号来区别，如Pt100、C U 50等。 2、二位式温度控制系统 二位控制是位式控制规律中最简单的一种。本实验的被控对象是1.5KW 电加热管，被控制量是复合小加温箱中内套水箱的水温T ，智能调节仪内置继电器线圈控制的常开触点开关控制电加热管的通断，图3-1为位式调节器的工作特性图，图3-2为位式控制系统的方块图。 图3-1、位式调节器的特性图 由图3-1可见，在一定的范围内不仅有死区存在，而且还有回环。因而图3-2所示的系统实质上是一个典型的非线性控制系统。执行器只有“开”或“关”两种极限输出状态，故称这种控制器为两位调节器。 该系统的工作原理是当被控制的水温测量值V P =T 小于给定值V S 时，即测量 值〈给定值，且当e=VS-VP ≥dF 时，调节器的继电器线圈接通，常开触点变成常闭，电加热管接通380V 电源而加热。随着水温T 的升高，Vp 也不断增大，e 相应变小。若T 高于给定值，即Vp 〉Vs ，e 为负值，若e ≤-dF 时，则两位调节器的继电器线圈断开，常开触点复位断开，切断电加热管的供电。由于这种控制方
锅炉温度定值S7-300控制系统课程设计（论文）报告 专业班级：10级自动化3班 姓名：庞小双（080310170） 谢宗利（080310191） 阮涛（080310148） 指导教师：陈世军 设计时间: 2013.6.15 物理与电气工程学院 2013年6月15日
摘要 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 关键字：温度控制 PLC 组态
目录 1. 绪论 (1) 2. 检测仪表及控制原理框图 (1) 2.1 被控对象 (1) 2.2 检测仪表 (1) 2.3 执行机构 (1) 2.4 控制屏组件 (2) 2.4.1 西门子S7-300系列PLC简介 (2) 2.4.2 三菱D700变频器简介 (2) 2.4.3 磁力驱动泵CQ型 (3) 2.4.4 数据采集模块 (3) 2.4.5 智能调节阀 (3) 2.5 控制原理框图 (4) 2.6 实验内容与步骤 (4) 3.组态软件界面、逻辑、代码 (4) 3.1 MCGS组态软件 (5) 3.2 组态软件设计 (6) 3.3 代码 (7) 4.数据采集硬件系统构件、连线 (8) 4.1 数据采集硬件系统构件 (8) 4.2 硬件系统连线 (9) 5.控制算法代码 (10) 5.1 PID控制器简介 (11) 5.2 PID控制系统 (12) 5.3 PID控制参数的整定及方法 (12) 5.3.1 PID控制参数的整定简介 (13) 5.3.2 PID控制参数整定方法 (12) 6.实验结果曲线及分析 (15) 7. 心得体会 (15) 8.参考文献 (17)
基于单片机的水温控制系统设计 摘要 温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。它以单片机AT80C51为核心，通过3个数码管显示温度和4个按键实现人机对话，使用单总线温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。 关键词：单片机、数码管显示、单总线、DS18B20. Based Temperature Control System Abstract Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters, air conditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as high-speed and efficient hand-held computers and electronic equipment are required to provide temperature control. The system design can be used for drinking water heater temperature control systems and other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature conversion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode. KEY WORDS：Microcontroller, digital display, single bus, DS18B20 绪论
摘要 在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。 关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could
九江学院电子工程学院 电子工程学院课外学分设计报告 题目：锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统 姓名：曾志成黄家平龙建平学号：25、32、29 专业：自动化实验室：开放实验室班级：A1031 设计时间：2012年9月10日——2012年12月30 日 评定成绩：审阅教师：
目录 1．专业综合设计任务 (1) 2．方案设计与论证 (1) 3．硬软件设计 (1) 4．实现与测试 (6) 5．分析与总结 (6) 1.专业综合设计任务
本实验选择锅炉内胆和循环水组成串级控制系统。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F2-1、F2-6、F1-12、F1-13全开，将锅炉出水阀门F2-11、F2-12关闭，其余阀门也关闭。将变频器A、B、C三端连接到三相磁力驱动泵（220V），打开变频器电源并手动调节变频器频率，给锅炉内胆和夹套贮满水。然后关闭变频器、关闭阀F1-12，打开阀F1-13，为给锅炉内胆供循环冷水作好准备。 具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照本章第二节水箱液位串级控制中相应方案进行，实验的接线可按照下面电路图中的的接线图连接。 2. 方案设计与论证 本实验系统的主控量为锅炉内胆的水温T，副控量为锅炉内胆循环水流量Q，它是一个辅助的控制变量。内胆内的电热管持续恒压加热，执行元件为电动调节阀，它控制管道中流过的冷水的流量大小，以改变内胆中的水温。副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能正确、快速地复现主调节器输出的变化规律，以达到对主控制量T的控制目的，因而副调节器可采用P控制。但选择流量作副控参数时，为了保持系统稳定，比例度必须选得较大，这样比例控制作用偏弱，为此需引入积分作用，即采用PI控制规律。引入积分作用的目的不是消除静差，而是增强控制作用。显然，由于副对象管道的时间常数远小于主对象锅炉内胆的时间常数，因而当主扰动（二次扰动）作用于副回路时，通过副回路的调节作用可快速消除扰动的影响。本实验系统结构图和方框图如图5-21所示。 图5-21 锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统 (a)结构图(b)方框图 3. 硬软件设计