基于51单片机的温度控制系统设计

基于 51 单片机的水温自动控制系统0 引言在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种进展的趋势。本文所阐述的就是一种基于 89C51 单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围 30℃到 96℃。1 设计任务、要求和技术指标1.1 任务设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到 96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到 96℃）内。1.2 要求（1） 利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。（2） 当液位低于某一值时，停止加热。（3） 用 AD 转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。（4） 无竞争-冒险，无抖动。1.3 技术指标（1） 温度显示误差不超过 1℃。（2） 温度显示范围为 0℃—99℃。（3） 程序部分用 PID 算法实现温度自动控制。（4） 检测信号为电压信号。2 方案分析与论证2.1 主控系统分析与论证根据设计要求和所学的专业知识，采纳 AT89C51 为本系统的核心控制器件。AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器。其引脚图如图1 所示。2.2 显示系统分析与论证显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为 0～99℃，因此可采纳两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采纳静态显示的方案 采纳三片移位寄存器 74LS164 作为显示电路，其优点在于占用主控系统的 I/O 口少，编程简单且静态显示的内容无闪耀，但电路消耗的电流较大。方案二：采纳动态显示的方案由单片机的 I/O 口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节约了驱动芯片的成本，节约了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节约 I/O 口线的前提下选用方案一的静态显示。图 1 AT89C51 引脚图2.3 检测系统分析与论证1 温度检测：有选用 AD590 和 LM35D 两种温度传感器的方案，但考虑到两者价格差距较大，而本系统中对温度要求的精度不很高，因而选用比较廉价 LM35D。温度传感器采纳的是NS 公司生产的 LM35D,他具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围,他的输出电压与摄氏温度线性成比例,且无需外部校准或微调,可以提供±1/ 4 ℃的常用的室温精度。L M35 的输出电压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示 ,0 ℃时输出为 0 V , 每升高 1 ℃ , 输出电压增加 10 mV。其电源供应模...