基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)


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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(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容………………………………………4
第2節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………8
3.1 溫度采樣和轉(zhuǎn)換電路…………………………………………8
3.2 溫度控制電路…………………………………………………9
3.3 單片機(jī)控制部分………………………………………………10
3.4 鍵盤(pán)及數(shù)字顯示部分…………………………………………10
第4節(jié) 實(shí)驗(yàn)測(cè)試………………………………………………………12
4.1 循環(huán)顯示“HELLO888”………………………………………12
4.2 鍵盤(pán)及數(shù)字顯示結(jié)合…………………………………………13
4.3 溫度設(shè)定和傳送電路…………………………………………15
4.4 PWM 電壓輸出電路……………………………………………20
第5節(jié) 課程設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………23
5.1 此次水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決方法…23
5.2 設(shè)計(jì)體會(huì)及對(duì)該設(shè)計(jì)的建議…………………………………23
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………24


引言
水溫控制在工業(yè)及日常生活中應(yīng)用廣泛,分類(lèi)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(jiàn)。單片機(jī)控制部分采用AT89C51單片機(jī)為核心，采用軟件編程，實(shí)現(xiàn)用PID算法來(lái)控制PWM波的產(chǎn)生，進(jìn)而控制電爐的加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。然而,單純的PID算法無(wú)法適應(yīng)不同的溫度環(huán)境,在某個(gè)特定場(chǎng)合運(yùn)行性能非常良好的溫度控制器,到了新環(huán)境往往無(wú)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(diào)節(jié)參數(shù)值以取得佳性能。

本文首先用PID算法來(lái)控制PWM波的產(chǎn)生，進(jìn)而控制電爐的加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。然后在模型參考自適應(yīng)算法 MRAC基礎(chǔ)上,用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)控制,彌補(bǔ)了傳統(tǒng) PID控制結(jié)構(gòu)在特定場(chǎng)合下性能下降的不足,設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的溫度測(cè)控系統(tǒng),使它在不同時(shí)間常數(shù)下均可以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。此外還有效減少了輸出繼電器的開(kāi)關(guān)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)。