水溫自動控制系統(tǒng)

1、水溫自動控制系統(tǒng)通過模塊方案的比較與論證，最終確定的系統(tǒng)組成方框圖如圖1所示。本論文設(shè)計是主要采用AT89C51單片機芯片來實現(xiàn)溫度采集、信號處理、溫度設(shè)置、溫度顯示和繼電器輸 出控制等功能的主要核心芯片。利用數(shù)字溫度計來檢測水溫；采用A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809來實現(xiàn)對溫度計采集到信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；采用四位共陰LED和按鍵實現(xiàn)溫度的顯示和溫度的設(shè)置功能；采用繼電器來實現(xiàn)間接控制外圍設(shè)備。圖1系統(tǒng)組成方框圖1、部分外圍系統(tǒng)的設(shè)計思路本文通過方案比較與論證，最終確定的外圍系統(tǒng)組成方框圖如圖 2所示。外圍系統(tǒng)主要 是利用數(shù)字溫度計來檢測水溫， 并把數(shù)據(jù)傳送給單片機處理判斷水溫是否穩(wěn)定， 是否

2、啟動加 熱裝置。加熱部分是由單片機控制繼電器的輸出部分， 并由繼電器間接控制加熱裝置的啟停。圖2 外圍系統(tǒng)組成方框圖2、硬件電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計單片機最小系統(tǒng)是由單片機芯片AT89C51為核心，由電源部分、復(fù)位電路和晶振電路組成（如圖3所示）。n.ovccPl.iPO 0Pl 2P01Fl 3P0 2P0 3Pl呻PlP05Pl們頸武STP07祁 C/EXEEATPF3 l/TXDATJt/PRQG碼.2/TNTOEFNP33/1KT1P2.7P.5.4/TT0百P3.5/T1P2.5P3.6AVRF2.4P3.7/Wr； 3XEAL2XE4L1Pl LOHDP2 019VI ATS9

3、C51pjQ &g旳i珂工丨2gj占口PJ4 14P3W MITIB3PP0.fr38P0.137 P0 236P0 335 P0 4-34 P0 533 P0 632P0.7JIJO 右28P1527 Pi t；邛P2 525P2424 ri.325 ri.221 P2.121 P2.040Tf!I.Wp圖3單片機最小系統(tǒng)3、溫度檢測電路的設(shè)計與論證采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫熱偶，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導線所組成（熱電偶的構(gòu)成如圖5），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導體的溫差電勢組成。通過將參考結(jié)點保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點的溫

4、度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D通道的單片機，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就 可以將被測溫度顯示出來。熱電偶的優(yōu)點是工作溫度范圍非常寬，且體積小，還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點。4、顯示功能電路的設(shè)計與論證采用74LS138和74LS248分別驅(qū)動同一塊四位共陰LED的位選和數(shù)選，這不僅節(jié)省了I/O地址端口，也節(jié)省了單片機的內(nèi)部空間容量，同時不容易產(chǎn)生干擾（顯示電路如圖6所示）。5、溫度報警提示功能電路的設(shè)計與論證本設(shè)計的發(fā)揮部分，是加入了報警，如果我們所設(shè)計的系統(tǒng)是監(jiān)控某一設(shè)備的水溫，當水的溫度超過我

5、們所設(shè)定的溫度值時，系統(tǒng)會產(chǎn)生報警。報警時由單片機產(chǎn)生一定頻率的脈沖，由引腳輸出，外接一只NPN的三極管來驅(qū)動揚聲器發(fā)出聲音，以便操作員來維護，從而達到報警的目的。 此方案能完成聲光提示功能， 給人以提示的可懂性比較差，但在一定程度上能滿足要求，而且易于實現(xiàn)，成本也不高（報警提示電路如圖7所示）。L52嚴&外圍電路控制設(shè)計本部分設(shè)計根據(jù)溫度傳感器檢測到的水溫信號通過處理后，由AT89C51單片機判斷是否進行加熱還是降溫或者穩(wěn)定不變。模式一：對于單相加熱裝置，若要加熱則采用AT89C51的輸出引腳端接5V中間繼電器的線圈，由單片機產(chǎn)生的相對應(yīng)的脈沖信號來接通5V中間繼電器的線圈，同時使中間繼電R

6、 10K匸圖8單相加熱裝置電路圖模式二：對于三相加熱裝置，若要加熱則采用AT89C51的輸出引腳端接 5V中間繼電器的線圈，由單片機產(chǎn)生的相對應(yīng)的脈沖信號來接通5V中間繼電器的線圈，再由中繼電器的常開觸點去控制主接觸器的線圈,接通外圍電路380V電壓并控制外圍三相加熱裝置工作（如圖9所示）。圖9三相加熱裝置電路圖7、控制主程序設(shè)計控制程序啟動后程序進入 5S的倒計時狀態(tài)，并開啟四位數(shù)碼顯示工作；5S倒計時結(jié)束后程序開始運行，首先程序先判斷是否運行溫度設(shè)置程序，否則運行正常的溫度檢測、上下限報警及外圍電路控制程序。即由溫度傳感器DS18B20檢測水溫，再通過單片機對檢測信號進行處理，并對實際溫度

7、和設(shè)定溫度進行比較，判斷是否達到上下限報警要求，把結(jié)果傳送至顯示部分并調(diào)用顯示子程序顯示，同時判斷是否啟動加熱功能，是則控制繼電器輸出控 制外圍設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的工作；否則系統(tǒng)進入恒溫控制狀態(tài)。完成后進入下一個掃描周期。8、溫度設(shè)置程序設(shè)計程序進入溫度設(shè)置狀態(tài)后，程序會檢測判斷片選鍵是否按下，否則片選閃爍并進入位選檢測狀態(tài)；是則片選位閃爍并使累加器加1，判斷是否為4 （片選總位數(shù)）若是返回重新檢測判斷片選鍵是否按下， 若否把累加器的值賦值給片選存儲器，同時進入位選檢測狀態(tài)。 程序進入位選狀態(tài)后， 等待10S并檢測判斷位選鍵是否按下，否則子程序返回；是則進入位選狀態(tài)并使累回器加1，再對累加器的數(shù)據(jù)進入十進制調(diào)整，同時賦值給設(shè)定值存儲器及顯示 存儲器，結(jié)束子程序并返回。9、上下限報警程序設(shè)計程序運行后，溫度傳感器DS18B20檢測水溫，通過單片機對檢測信號進行處理，