水温自动控制系统设计(同名5801).doc

水温自动控制系统设计(同名5801)

河北大学工商学院2012届本科生毕业论文（设计）

河北大学工商学院2012届本科生毕业论文（设计）

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CMOS8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

DesignofTemperatureAutomaticControlSystem

ABSTRACT

Thetemperatureisoneofthemainlychargedparameterswhichareindustrialcontroltargets.Itisdifficulttoenhancethecontrolperformanceduetothecharacteristicsofthetemperaturechargedobject.Suchasinertia,hysteresisandnon-linear,etc…Itstemperaturecontrolprocesswillhaveadirectimpactonthequalityoftheproductinsometechnologicalprocess.Thereforeitisabsolutevaluabletodesignaidealtemperaturecontrolsystem.

Inordertorealizethehighaccuracysurveyandcontrolofwatertemperature.SystematiccoreisAT89S52,whichisalow-powerloss,high-performance8-bitMCUofAtmelCompany.ThesystemunifiesPIDcontrolalgorithmandPIDparametertuningtocontrolthewatertemperature.Itshardwarecircuitalsoincludestemperaturegathering,temperaturecontrolandtemperaturedisplay,keyboardinputandRS232interfaces.Thesystemcanrealizetosurveythewatertemperature,anditcanadjustthetemperatureaccordingtothesettingvalue.

Keywords：AT89S52;temperaturecontrol;PT1000;PID

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2系统方案

2.1水温控制系统设计任务和要求

该系统设计任务：

设计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调整，以保持设定的温度基本不变。

系统设计具体要求为：

温度设定范围为40～90℃；

环境温度降低时温度控制的静态误差≤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；

用十进制数码管显示水的实际温度。

2.2水温控制系统

水温控制系统是一个过程控制系统，组成框图如图2-1所示，由控制器、执行器、被控对象及反馈作用的测量变送组成。

图2-1控制系统框图

除了以上的组成元件以外，还需要选择合适的算法以实现所要求的控制精度