冷卻水溫度電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真課程設(shè)計(jì)

1、交通與汽車工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書課 程 名 稱: 汽車電控系統(tǒng)實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 106010319 題 目: 冷卻水溫度電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 年級/專業(yè)/班: 2012級車輛工程汽電一班 學(xué) 生 姓 名: 陳 宇 學(xué) 生 學(xué) 號: 312012080306426 開 始 時(shí) 間: 年 月 日完 成 時(shí) 間: 年 月 日課程設(shè)計(jì)成績： 學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)成績（30）技術(shù)水平與實(shí)際能力（20）創(chuàng)新（5）說明書（計(jì)算書、圖紙、分析報(bào)告）撰寫質(zhì)量（45）總 分（100）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 引 言41.1設(shè)計(jì)背景41.2任務(wù)與分析41.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo)5 水溫控制精度

2、77;752方案設(shè)計(jì)521系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)論證52.1.1系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)52.1.2 最終設(shè)計(jì)方案52.2最終設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)框圖73系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)731硬件設(shè)計(jì)方案論證7311單片機(jī)選型7312溫度傳感器選型9313顯示方案確定9314溫度控制方案確定93.2硬件設(shè)計(jì)93.2.1單片機(jī)接口電路93.2.2溫度信號的獲取103.2.3顯示電路的設(shè)計(jì)113.2.4報(bào)警電路的設(shè)計(jì)123.2.5溫控電路的設(shè)計(jì)124軟件程序的設(shè)計(jì)1341程序流程134.1.1主程序流程圖：134.1.2顯示子程序的流程圖：154.1.3溫控子程序的流程圖： 16圖4.3 溫控子程序流程圖165系統(tǒng)調(diào)試過程1651kei

3、l調(diào)試165.2原理圖和印制板圖繪制和檢查175.2.1 在Protel99se繪制原理圖并進(jìn)行相應(yīng)的ERC檢查175.3 Proteus仿真調(diào)試18附錄一 程序源代碼21附錄二 電路原理圖及PCB圖30附錄三 Proteus仿真截圖3232摘 要本課題以AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并控制其溫度在工作范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)包括溫度采集模塊，單片機(jī)核心控制模塊，顯示模塊，冷卻水控制模塊四大部分。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生熱量的功率是固定的40KW，溫度采集用電阻式溫度傳感器DS18B20對冷卻水溫度進(jìn)行檢測；DS18B20為數(shù)字式溫度傳感器，無須進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換就可被單片機(jī)讀取，

4、采用單片機(jī)作為核心對溫度值進(jìn)行處理并在數(shù)碼管上顯示；根據(jù)反饋調(diào)節(jié)來控制冷卻水用量，引入了“擋位”的干擾因素。系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)簡單，協(xié)調(diào)得當(dāng)。關(guān)鍵詞： AT89C51 DS18B20溫度檢測 冷卻水用量調(diào)節(jié) 反饋調(diào)節(jié)abstractThis paper takes AT89C51 SCM system as the core, real-time detection of the engine coolant temperature and control the temperature in the working range. The design includes the

5、temperature acquisition module, MCU control module, display module, cooling water control module four parts. Among them, the power generated heat engine is fixed 40KW, temperature acquisition to detect the temperature of the cooling water resistance type temperature sensor DS18B20; DS18B20 digital t

6、emperature sensor, no AD conversion can be read, uses a microcontroller as the core of the temperature value for processing and display in the digital tube; according to the feedback regulation to control the cooling water, introduced the "interference gear". The system adopts the module d

7、esign method, the design is simple and coordinated.Key words: AT89C51 DS18B20 temperature measurement Cooling water dosage adjustment Feedback regulation1 引 言1.1設(shè)計(jì)背景 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時(shí)無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎%80的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。溫

8、度對于工業(yè)如此重要，本次的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)冷卻水溫電控系統(tǒng)。1.2任務(wù)與分析冷卻水溫度電控系統(tǒng)，主要是水溫傳感器根據(jù)水溫的變化產(chǎn)生變化的電信號，輸送給ECU，通過系統(tǒng)處理、計(jì)算得到實(shí)際溫度值，當(dāng)溫度過高時(shí)加大冷卻水的輸出量，溫度低時(shí)減少冷卻水輸出量，通過LED顯示系統(tǒng)報(bào)警并進(jìn)行溫度控制。設(shè)計(jì)的核心是以AT89C51單片機(jī)作為硬件電路的核心。先應(yīng)在protell99se中繪制出原理圖并作相應(yīng)的ERC檢查，檢查無錯(cuò)誤后，在相應(yīng)地方用文本標(biāo)出注釋；其次根據(jù)設(shè)計(jì)思路確定出相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)方案，并選擇最佳的方案，并在Keil軟件里面進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試；最后在程序調(diào)試無誤后在Proteus中搭建虛擬的單片

9、機(jī)仿真平臺，并和Keil實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)，并在Proteus中實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果。在做這個(gè)控制系統(tǒng)之前，我們可以適當(dāng)?shù)膶⒗鋮s水溫系統(tǒng)進(jìn)行簡化，假設(shè)當(dāng)冷卻水與環(huán)境接觸的時(shí)候，散熱效率為100%，當(dāng)高溫度的冷卻水經(jīng)過空氣熱交換后將與空氣等溫，此系統(tǒng)我們假設(shè)降低1的水溫，水泵所帶動(dòng)的冷卻水流量為VW,當(dāng)傳感器感知的溫度高于我們設(shè)置的溫度時(shí)，根據(jù)其偏差值大小，對比我們假設(shè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速與冷卻水流量之間的關(guān)系，根據(jù)PID計(jì)算得出占空比，并控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。從而調(diào)節(jié)冷卻水溫度。循環(huán)水量計(jì)算公式： 由公式可以得出，冷卻水每降低1，需要散發(fā)4.187KJ/Kg.熱量，所需要的循環(huán)水量為0.125L。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo) 本文以

10、AT89C51單片機(jī)為核心，通過數(shù)字溫度傳感器對外界環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從1 水溫控制范圍（）70-852 水溫控制響應(yīng)速度20s3 水溫控制精度±74 水溫顯示精度±25 水溫顯示刷新速度1.5s6 冷卻液容積10L7 發(fā)動(dòng)機(jī)散熱需求QW(kJ/S)408 散熱器散熱能力滿足9 水泵流量計(jì)算確定10 水泵效率0.7511 所有電機(jī)效率0.952方案設(shè)計(jì) 21系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)論證2.1.1系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)方案1：以單片機(jī)AT89C51為核心，通過熱電阻傳感器產(chǎn)生模擬信號，放大，送入ADC0808進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，在送入單片機(jī)進(jìn)行處理，引入干擾因素，模擬出冷卻水溫度的變化值和供水

11、量，傳感器的測量精度高，測量范圍大，電路稍復(fù)雜，程序相對簡單。方案2：以單片機(jī)AT89C51為核心，通過DS18B20數(shù)字溫度傳感器檢測冷卻水出、入口溫度，送入單片機(jī)處理，引入干擾因素，模擬出冷卻水溫度的變化值和供水量，電路相對簡單，程序略微復(fù)雜，可操作性強(qiáng)。2.1.2 最終設(shè)計(jì)方案本方案以AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對單點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量檢測。并采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器作為溫度傳感器，進(jìn)行簡單的反饋控制，對于溫度信號的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。在功能、性能、可操作性等方面都比較容易實(shí)現(xiàn)。選擇方案2，設(shè)計(jì)汽車?yán)鋮s水溫控制系統(tǒng)。方案設(shè)計(jì)框圖算法公式：2.2最終設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)框

12、圖溫度傳感器LED燈報(bào)警控制冷卻系統(tǒng)的電機(jī)復(fù)位電路AT89C51單片機(jī)ADC0808時(shí)鐘電路LED顯示圖2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖當(dāng)時(shí)鐘電路的晶振產(chǎn)生外部振蕩脈沖信號送入單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)開始有條不紊地工作。AT89C51執(zhí)行內(nèi)部的程序，處理從DS18B20送來的信號，并輸出到LED顯示，并在超過安全閾值時(shí)通過單片機(jī)調(diào)節(jié)冷卻水的輸出量以降低冷卻液溫度。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31硬件設(shè)計(jì)方案論證本方案發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率固定，以AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的輸出量進(jìn)行動(dòng)態(tài)反饋調(diào)節(jié)。并采用DS18B20溫度傳感器，對于溫度信號的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。引入“擋位”的干擾因素影響冷卻液的輸

13、出在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升，具有更高的性價(jià)比。311單片機(jī)選型8031：此單片機(jī)為MCS-51系列的基本典型產(chǎn)品，其內(nèi)部包括一個(gè)8位CPU、128個(gè)字節(jié)RAM，21個(gè)SFR，4個(gè)8位I/O口，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。AT89C51：此單片機(jī)為ATMEL公司的51系列單片機(jī)，除具有MCS-51系列的基本功能外，增加了4K的flash閃存，并且具有6個(gè)中斷源和一個(gè)UART串口。MCS-51內(nèi)部RAM有128或256個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲（不同的型號有分別），它們是用于存放執(zhí)行的中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)的。MCS-51的數(shù)據(jù)存儲器均可讀寫，部分單元還可以位尋址。 8051內(nèi)部RAM共有25

14、6個(gè)單元，這256個(gè)單元共分為兩部分。其一是地址從00H7FH單元（共128個(gè)字節(jié)）為用戶數(shù)據(jù)RAM。從80HFFH地址單元（也是128個(gè)字節(jié)）為特殊寄存器（SFR）單元。從圖1中可清楚地看出它們的結(jié)構(gòu)分布。 在00H1FH共32個(gè)單元中被均勻地分為四塊，每塊包含八個(gè)8位寄存器，均以R0R7來命名，我們常稱這些寄存器為通用寄存器。 內(nèi)部RAM的20H2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可對它們的位進(jìn)行尋址。位尋址區(qū)共有16個(gè)字節(jié)，128個(gè)位，位地址為00H7FH。從8031和AT89C51的對比中可以看出，AT89C51具有更高的性能，且不需要擴(kuò)展程序存儲器，使用方便，且具有f

15、lash閃存，可以方便的擦除和改寫程序，故本次設(shè)計(jì)采用AT89C51為控制芯片。AT89C51各端口功能：1、P0口作輸出口用時(shí)，需加上拉電阻。2、P0口有復(fù)用功能。當(dāng)對外部存儲器進(jìn)行讀寫操作時(shí)，P0口先是提供外部存儲器的低8位地址，供外部存儲器地址鎖存器鎖存，然后充當(dāng)數(shù)據(jù)線，用于寫出或讀入數(shù)據(jù)。3、P1口、P2口只是普通IO口。4、P3口所有管腳運(yùn)有特殊功能：P3.0-RXD，串行通信輸入口，不使用串行通信功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.1-TXD，串行通信輸出口，不使用串行通信功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.2-INT0，外部中斷0輸入口，不使用外部中斷0功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.3

16、-INT1，外部中斷1輸入口，不使用外部中斷1功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.4-T0，定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)輸入口，不使用定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.5-T1，定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)輸入口，不使用定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.6-WR，外部存儲器寫信號，不使用外部存儲器寫功能時(shí)，可做普通IO口使用P3.7-RD，外部存儲器讀信號，不使用外部存儲器讀功能時(shí)，可做普通IO口使用由于只需一個(gè)普通IO口，選擇了P3.7作為溫度采集端口。312溫度傳感器選型受仿真的約束，在本系統(tǒng)中溫度的檢測只作為一個(gè)開關(guān)量使用，當(dāng)冷卻系統(tǒng)開始工作時(shí)，冷卻水的出入口溫度將由初始溫度及方程式的影

17、響計(jì)算確定。因此，在本系統(tǒng)中，核心在于單片機(jī)對冷卻水用量的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，溫度傳感器本著簡單，好用的原則選擇數(shù)字式的DS18B20。采集簡單，快速。313顯示方案確定當(dāng)前常用的有液晶顯示和數(shù)碼管顯示兩種顯示方法。液晶顯示功能強(qiáng)大，不但可以顯示數(shù)字字符、德文、法文、點(diǎn)陣顯示，還可以顯示全部國標(biāo)漢字，但是也存在與單片機(jī)連接時(shí)接口電路驅(qū)動(dòng)復(fù)雜；顯示亮度低，不利于觀察；編程困難；成本高等缺點(diǎn)，本系統(tǒng)只顯示數(shù)字，而且需要考慮到能耗盡量少等問題，數(shù)碼管內(nèi)部元件比較簡單，耗能相對較低，所以選擇了數(shù)碼管顯示。不但硬件電路簡單，造價(jià)低廉，而且數(shù)碼管亮度高，利于我們的觀察讀數(shù)。314溫度控制方案確定溫度控制采用反饋調(diào)節(jié)

18、，由于僅僅是程序進(jìn)行示范控制，缺乏相應(yīng)的上位機(jī)對參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，因此僅僅進(jìn)行了比較簡單的單一參數(shù)反饋，進(jìn)行了比較粗糙的控制，能動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)冷卻水的用量來彌補(bǔ)干擾因素引起的誤差。達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)。3.2硬件設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)接口電路（1）單片機(jī)的時(shí)鐘電路單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相放大器，引線XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需附加電路。單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式。利用其內(nèi)部的振蕩電路在XTAL1和XTAL2引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用示波器可以觀察到XTAL2輸出的時(shí)鐘信號。最常

19、用的是在XTAL1和XTAL2之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激震蕩器。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖所示:圖3.1 時(shí)鐘電路圖（2）單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)工作后，只要在它的RST引線上加載10ms以上的高電平，單片機(jī)就能夠有效地復(fù)位。圖3.2 復(fù)位電路圖3.2.2溫度信號的獲?。?）DS18B20數(shù)字溫度傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下： 1: 技術(shù)性能描述 1 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 2 測溫范圍 55125，固有測溫分辨率0.5。 3 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以

20、并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。 4 工作電源: 35V/DC。 5 在使用中不需要任何外圍元件。 6 測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送。 7 不銹鋼保護(hù)管直徑6。 8 適用于DN1525, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫。 9 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選。 10 PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。 2：應(yīng)用范圍 1 該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域。 2 軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制。 3 汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。

21、4 供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制。圖3.3信號采集電路3.2.3顯示電路的設(shè)計(jì)圖3.7 顯示電路原理圖3.2.4報(bào)警電路的設(shè)計(jì)圖3.8 燈光報(bào)警電路原理圖3.2.5溫控電路的設(shè)計(jì)控制算法是微機(jī)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，整個(gè)系統(tǒng)的控制功能主要由控制算法來實(shí)現(xiàn)。目前提出的控制算法有很多。根據(jù)偏差的比例（P）,積分（I），微分（D）進(jìn)行的控制稱為PID控制，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析都表明，PID控制能夠滿足相當(dāng)多工業(yè)對象的控制要求，至今仍是一種應(yīng)用最為廣泛的控制算法之一。本系統(tǒng)僅僅采用PID控制中的P控制，即比例反饋控制。通過采集冷卻液出、入口的溫度來確定水溫的變化

22、，再根據(jù)水的比熱容公式確定冷卻水的用量。因?yàn)槊恳淮蔚睦鋮s水輸出量都會受到“擋位”的干擾，使之不能達(dá)到“完美”的冷卻降溫。當(dāng)冷卻水過多時(shí)，冷卻水通過發(fā)動(dòng)機(jī)上升的溫度將略微下降，反之則上升。冷卻水的入口溫度由水箱溫度及冷卻液出口溫度共同確定。由于每一次冷卻液的流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的升溫程度不一樣，并且存在干擾因素，于是每一次的冷卻液的供應(yīng)量也有所不同。4軟件程序的設(shè)計(jì)41程序流程程序主要由主程序和子程序兩部分構(gòu)成。 程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，顯示數(shù)據(jù)，電機(jī)控制。4.1.1主程序流程圖： 圖4.1 主程序流程圖說明：初始化為ADC0808的初始化，經(jīng)過傳感器信號的放大并采樣后，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并在數(shù)碼管上

23、顯示，同時(shí)，判斷當(dāng)前的溫度是否高于70，如果高于則啟用溫度控制子系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)前的溫度值和擋位設(shè)置的參數(shù)來調(diào)節(jié)冷卻水的供應(yīng)量，進(jìn)而控制降溫設(shè)備降溫。4.1.2顯示子程序的流程圖： 圖4.2 顯示子程序流程圖說明：P1.0-P1.7控制LED數(shù)碼管的顯示數(shù)字，P2.0、P2.1與P2.4至P2.7控制位選端。達(dá)到LED數(shù)碼管的顯示效果。4.1.3溫控子程序的流程圖： 是否是否水泵停止工作超過70降到70以下冷卻液輸出溫度讀取/比較開始 圖4.3 溫控子程序流程圖說明： 溫度控制模塊監(jiān)視系統(tǒng)的溫度，如果系統(tǒng)的溫度高于70攝氏度，那么系統(tǒng)對當(dāng)前的冷卻水溫度進(jìn)行處理，經(jīng)過計(jì)算，確定冷卻水的供應(yīng)量，減去干

24、擾因數(shù)，得到一個(gè)確切的冷卻水供應(yīng)量。冷卻水的實(shí)際供應(yīng)量決定了冷卻水流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度上升數(shù)值，從而決定了下一次冷卻水的供應(yīng)量。由冷卻水的溫度提高數(shù)值來反饋本次溫度調(diào)節(jié)的效果。5系統(tǒng)調(diào)試過程通過上面的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。下面主要實(shí)現(xiàn)Protel99se的原理圖、印制板圖的繪制和做相關(guān)檢測，對Keil進(jìn)行相應(yīng)的檢查和調(diào)試，并用Proteus對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。51keil調(diào)試程序調(diào)試結(jié)果如圖5.1所示：Creating hex file from “wendu”表明 .hex文件創(chuàng)建成功?！皐endu”- 0 Error(s),0 Warning(s)表明文件編譯結(jié)果沒有錯(cuò)誤。圖5.1 程序調(diào)

25、試結(jié)果5.2原理圖和印制板圖繪制和檢查5.2.1 在Protel99se繪制原理圖并進(jìn)行相應(yīng)的ERC檢查打開Protel99se，繪制系統(tǒng)的原理圖。原理圖包括能輸出時(shí)鐘電路，驅(qū)動(dòng)電路以及復(fù)位電路。繪制完成的原理圖如圖5.1:圖5.2 原理圖的繪制繪制完原理圖之后，對原理圖進(jìn)行同一網(wǎng)絡(luò)命名多個(gè)網(wǎng)絡(luò)名稱檢測、未連接的電路標(biāo)號檢測、未連接的電源檢測、電路編號重號檢測、元件編號重復(fù)檢測等檢測。ERC檢測結(jié)果如圖5.3:圖5.3 ERC電氣規(guī)則檢查5.3 Proteus仿真調(diào)試在Proteus中建立仿真圖。按下開始仿真按鈕，開始進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖5.6，圖5.7所示：仿真電路圖中實(shí)現(xiàn)溫度檢測和控制，

26、輸出到LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)輸入信號70°時(shí)，LED就會亮報(bào)警，溫度控制程序運(yùn)行。仿真雖然能運(yùn)行，但在實(shí)際電路中，還需要加入其它的一些電路才能保證單片機(jī)能正常工作，實(shí)現(xiàn)其功能。結(jié) 論本設(shè)計(jì)中，是以溫度采集及檢測及控制為總目標(biāo)，以AT89C51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，輔助設(shè)計(jì)有溫度采樣電路、5個(gè)LED數(shù)碼管顯示器、溫度控制單元等。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了許多問題，如設(shè)計(jì)初始階段目的不明，思緒混亂，經(jīng)過認(rèn)真思考和老師的指導(dǎo)，才使自己思路明確，抓住重點(diǎn)，在很短的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)有序的完成。溫度檢測是工業(yè)過程控制中一個(gè)重要參數(shù)，了解到溫度檢測的重要性，使自己在設(shè)計(jì)過程中，更加有興趣和動(dòng)力，在軟件

27、設(shè)計(jì)方面，遇到了一些實(shí)際問題，不過，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下都能一一解決，使自己學(xué)到了許多新的知識。從本設(shè)計(jì)的資料收集、方案論證到方案設(shè)計(jì)、修改和最后的完成，得到了老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，才使本設(shè)計(jì)順利完成。在此表示衷心感謝！單片機(jī)開發(fā)過程是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)，復(fù)雜，科學(xué)，細(xì)致及技術(shù)性和綜合性都相當(dāng)高的過程，它要求你必須具備相當(dāng)扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和理論知識，較強(qiáng)的實(shí)踐專業(yè)操作技能。能以細(xì)致和科學(xué)的頭腦去考察、分析和解決問題。同時(shí)在設(shè)計(jì)中必須要有足夠的耐心，持之以恒的毅力，堅(jiān)強(qiáng)的意志以及實(shí)事求是，一絲不茍的精神，才能開發(fā)出理想的設(shè)計(jì)出來。致 謝本設(shè)計(jì)是在鄧鵬毅老師的悉心指導(dǎo)下完成的。鄧?yán)蠋煖Y博的專業(yè)知識

28、，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了控制系統(tǒng)的基本研究方法，還使我明白了許多為人處世的道理。本設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。另外，本設(shè)計(jì)的完成也離不開各位同學(xué)給我的建議和幫助，是他們讓我明白了團(tuán)隊(duì)合作的精神。在此，向各位幫助我的老師和同學(xué)們表示崇高的敬意和衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1臺力.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).中國水利水電出版社.2001.（1）.1241362張毅剛. 新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì). 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.200

29、4. (2）. 160198 3董敬. 汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī). 機(jī)械工業(yè)出版社.2003. (20）. 1113 4趙佩華 單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.15唐嵐 汽車測試技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006.76付百學(xué) 微機(jī)控制技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20027程軍 微機(jī)接口技術(shù)北京：北京理工大學(xué)出版社，19998馮淵 汽車計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999附錄一 程序源代碼#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigne

30、d charsbit LCD_SI=P30; /clock input 同步時(shí)鐘輸入端 sbit LCD_SCL=P31;/data input/output 串行數(shù)據(jù)輸入、輸出端 sbit LCD_A0=P32; /選擇命令還是數(shù)據(jù) sbit LCD_RST=P33;/復(fù)位 sbit LCD_CS=P34; /片選 sbit DS=P37; sbit feng=P30; /定義DS18B20接口sbit light=P05;sbit Motor=P06;int temp; uchar flag1; int time=0; int power=0; int Contral_scope; /水溫

31、控制范圍（） 70-85int Response_speed=20; /水溫控制響應(yīng)速度 20sint Control_accuracy; /水溫控制精度 ±7int Display_accuracy; /水溫顯示精度 ±2int Engine_cooling_requirements=40; /發(fā)動(dòng)機(jī)散熱需求QW(kJ/S) 40float Display_freshen_speed=1.5; /水溫顯示刷新速度 1.5sfloat Coolant_volume=10; /冷卻液容積 10Lfloat pump_efficiency=0.75; /水泵效率 0.75flo

32、at electrical_efficiency=0.95; /所有電機(jī)效率 0.95int T_change; /溫升float Water_specific_heat=4.187; /水的比熱容float Water_Density=1000; /水的密度int Q_change;int V_change;uchar circle_number=1;uchar water_apply_ture_math,Tw1_math;float Tw1=70;float Tw2;float Tw1_last,Tw2_last;float water_apply_ture_last,water_appl

33、y_ture;float water_apply_should_last,water_apply_should;void display();/數(shù)字的顯示函數(shù)；lp為指向數(shù)組的地址，lc為顯示的個(gè)數(shù)void delay(); void delay50ms(); code unsigned char table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共陰數(shù)碼管 0-9 - _ 空 表 code unsigned char table1=0xbf ,0x86,0xdb,0xcf, 0xeb,0xed,0xfd, 0x87, 0xff,

34、 0xef;/共陰極數(shù)碼管碼段（帶小數(shù)點(diǎn)）：unsigned char l_tmpdate8=0,0,0,0,0,0,0,0; /定義數(shù)組變量，并賦值1，2，3，4，5，6，7，8，就是本程序顯示的八個(gè)數(shù)int tmp(void); /獲得溫度void tmpchange(void); /發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令void tmpwritebyte(uchar dat); /寫一個(gè)字節(jié)到DS18B20里uchar tmpread(void); /讀一個(gè)字節(jié)bit tmpreadbit(void); /讀一位void dsreset(void); /DS18B20初始化void delayb(uint c

35、ount); /delayvoid Power_set(void);void main() int l_tmp; while(1) time=time+1; tmpchange(); /溫度轉(zhuǎn)換 l_tmp=tmp(); /獲得發(fā)動(dòng)機(jī)溫度 if(time%30=0) if(time=30)time=0; if(l_tmp>700) Power_set(); if(circle_number=1) /計(jì)算第一次循環(huán) Tw2=75; water_apply_should=2; water_apply_ture=water_apply_should-(power-3.5)*0.1); /wat

36、er_apply_ture=water_apply_should-power+3; circle_number=2; else /計(jì)算第N(N>1)次循環(huán) Tw1_last=Tw1; Tw2_last=Tw2; Tw1=(Tw1_last+Tw2_last)*0.48; water_apply_ture_last=water_apply_ture; water_apply_should_last=water_apply_should; Tw2=Tw2_last-(water_apply_should-water_apply_ture_last)*0.1; /給的水少，T2就大,給的水多，

37、T2就小 water_apply_should=9.5/(Tw2-Tw1); water_apply_ture=water_apply_should*1.5+(power-3.5); /water_apply_ture=water_apply_should-(power-3.5); /需要調(diào)試的參數(shù)：初始水溫、第一次循環(huán)水量、A、B; Motor=1; light=0; else Motor=0; light=1; V_change=0; water_apply_ture_math=(uchar)water_apply_ture*10; Tw1_math=(uchar)(Tw1); if(Tw

38、1_math>85)Tw1_math=85; if(water_apply_ture_math>99)water_apply_ture_math=99; if(water_apply_ture_math<0)water_apply_ture_math=0; l_tmpdate1=(water_apply_ture_math%100)/10;/獲取十位 l_tmpdate2=water_apply_ture_math%10; /獲取個(gè)位 l_tmpdate4=power; /獲取擋位 l_tmpdate5=(Tw1_math%100)/10; l_tmpdate6=Tw1_ma

39、th%10; display(); void Power_set(void) power+; if(power>7)power=0; void display()/顯示 P2=0xef;/十位 P1=table1l_tmpdate1; delay50ms(); P2=0xdf; P1=tablel_tmpdate2; delay50ms(); P2=0x7f; P1=tablel_tmpdate4; delay50ms(); P2=0xfe; P1=tablel_tmpdate5; delay50ms(); P2=0xfd; P1=tablel_tmpdate6; delay();void delay50ms(void) /空5個(gè)指令 uchar a,b; for(a=100;a>0;a-)