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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

沈统

：

摘要在现代化的工业生产中，温度是常用的测量机被控参数。本水温控制系统采用

AT89C51为核心控制器件，实现对水温在30℃到96℃的自动控制。由精密摄氏温度传感器

LM35D构成前置信号采集和调理电路，过零检测双向可控硅输出光电耦合器MOC3041构成后

向控制电路，由74LS164和LED数码管构成两位静态显示用于显示实时温度值。

关键词：89C51单片机；LM35D温度传感器；ADC0809；MOC3041光电藕耦合器；水温自动控

制

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

为一种发展的趋势。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，采用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CMOS8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℃，因此可采用两个共阴的数码管

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：采用静态显示的方案

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由于需要用大功率加热装置对水温进行调节，故采用带过零检测双向可控硅输出光电耦

合器MOC3041构成后向控制电路。

3系统原理框图

硬件组成框图如图4所示：主要由AT89C51单片机、温度信号采集和调理、AD转换、

数码显示电路、温度控制等部分组成。

温信A/D单温

度号片

液位机执

图4硬件框图

电源开启后，可以显示出实时的温度，并且可以判断出此时的温度是否需要对水进行加

热操作

4硬件电路

4.1温度信号检测和调理电路

LM35D采用单电源供电模式如图2将采集到的电压信号送入运放uA741进行放大处理，

如图5。

图5信号采集调理电路

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4.2显示电路

显示电路由两片74LS164和两个数码管构成，为了PCB中作图的方便，故采用如图6的

连接方式。

图6温度显示电路

时钟由单片机的P1.1提供，第一个数码管的数据由单片机的P1.0提供，第二个数码管的数

据由第一个164的Q7提供。164的时序图如图7所示。

图774LS164的时序图

4.3温度控制电路

温度控制电路由光电耦合器M