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游泳池水温控制系统--

摘要

计算机控制技术课程答辩论文

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游泳池水温控制系统设计

专业:自动化

学号：

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日期：2016/5/23

游泳池水温控制系统设计

摘要

本游泳池恒温控制系统选用AT89C51单片机作为控制器，利用PID和PWM技术实现对游泳池的水温控制。该控制系统主要由CPU主控制模块、主电源模块、键盘处理模块、温度采集模块、继电器控制模块及LED显示模块构成。DS18B20用来采集温度信号，其体积小，精度高,适用电压宽，抗干扰能力强。继电器控制两台电机的转动，分别对应控制热水阀和冷水阀，从而，实现水温的实时控制。最后,采用共阳极数码管LG5641A动态显示水温。

关键词：AT89C51单片机;PID;DS18B20;恒温

第1章标题

范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调节，以保持与设定的温度一致。利用单片机AT89C51实现水温的智能控制，采用数字温度传感器读出水温，并在此基础上将水温调节到键盘设定的温度，并通过数码管显示器实现当前温度的实时显示。

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第2章系统总体设计

2.1方案的选择

2.1.1方案一

采用运放等模拟电路搭建一个控制器，用模拟方式实现PID控制，对于纯粹的水温控制，这是足够的。但是附加显示、温度设定等功能，还要附加许多电路，稍显麻烦。同样，使用逻辑电路也可实现控制功能，但总体的电路设计和制作比较烦琐。

2.1.2方案二

单片机为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，它可达到核心的控制作用，并且可方便实现数码显示、键盘设定及利用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制继电器的通断，最终实现游泳池的恒温控制，

其所测结果精度也大大的得到了提高，利用PID算法来控制PWM波形的产生，并有效地控制数字脉冲的输出宽度，使固态继电器得到有效和有序的逻辑控制，不会使固态继电器产生误动作。

论证选择方案三

2.2系统总体设计（要求有框图）

此方案是以单片机为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，它可达到核心的控制作用，并且可方便实现数码显示、键盘设定及利用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制继电器的通断，最终实现游泳池的恒温控制，其所测结果精度也大大的得到了提高，利用PID算法来控制PWM波形的产生，并有效地控制数字脉冲的输出宽度，使固态继电器得到有效和有序的逻辑控制，不会使固态继电器产生误动作。

单片机可以将数字温度传感器采集到的实际水温温度值直接用数码管显示，还能用键盘输入设定值，其系统框图如图2-1所示。

图2-1PID控制系统框图

第3章REF_Ref168484495\h错误!未找到引用源。

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第3章硬件设计

3.1硬件选型

3.1.1CPU主控模块的选型

CPU主控制模块采用AT89C51单片机，把数字温度传感器采集到的温度信号与原预先设定值进行比较，然后根据其差值通过PID调节进行整定，控制继电器的通断，进而控制冷水还是热水电机的转动，能用键盘输入数据以及温度信号的实时显示。主电源模块采用整流桥进行AC-DC电源变换，电容用470uf5v,0.1uf，100uf5v的构成稳压谐波调节电路，稳压器采用三端稳压集成电路LM7805。

由于单片机供电电压5V故继电器采用5V-SPDTOMRON继电器即可满足设计要求。

3.1.2温度采集元件的选型

温度采集采用DS18B20温度传感器。DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS?半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55～+125?摄氏度，可编程为9位～12?位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM?中，掉电后依然保存。

3.2硬件电路设计（按模块）

3.2.1主电源电路

图3-1主电源电路

为防止电源之间的相互干扰，需对电路进行独立供电，本系统采用双电源输出一个正常之用，一个应急备用。因此电源电路设计输出两路为+5V的稳压电源，同时主电路的开关元件为固态继电器，其直流