继电器温度控制器设计

Ŀ¼总结..................................... ................. ...... 1个关键字...................................................... . .............. 1简介........................ ..................................................... 1 1课程设计主要设备和芯片.. . ...................... 1 2总体设计和程序演示........... 2 2 2.1总体设计框图...... ... ................................................................ 2 2.2方案论证... 2 2.2.1控制电路的方案选择................................... ..... .. 2 2.2.2温度测量电路方案的选择... ........... 3 2.2.3软件算法方案的选择... ........ . 3 3硬件设计... ................................ 3 3.1最小系统部件... ..... ................ 4 2 3.2温度采集电路........ ................ 4 3.3键盘和显示电路.................................. ............... 5 3.4继电器执行控制ol电路................................... 6 3.5与PC的串行通讯电路.................................... 7 4软件设计与实现. ............................................................... 8 4.1软件流程图... .. ................................................... ................. 4.2 4.2控制算法PID .................................. .................................................................. 12 5系统调试....................................... ................................................... ................................................... .................................................. ................ .. 12 5.2机器通讯部分的串行和调试.................................................. 12 5.3继电器部分的调试.................. 12 5.4温度测量部分的调试.................................. ...................... 13 6 PID参数调整.................... ................................................... .................................... ................................ . 14结论............................................................................... 16致谢.......................................................... 17参考............... 18 Rela y温度控制器设计继电器温度控制器设计ժindustrial在工农业生产和日常生活中，温度的检测和控制具有非常重要的意义和实际应用.

计算机控制系统的应用和开发极大地提高了科学研究，工业和农业生产的效率以及处理时间. 本设计是基于AT89C52单片机的继电器自动水温控制系统. 该系统具有实时显示，温度测量和温度. 它可以设置功能并根据设定值调节环境温度，以达到温度控制的目的. 控制算法基于数字PID算法. 温度测量范围为0到+100℃，温度控制范围为20℃到90℃，测量精度为1℃，过冲量小于5％. 实验结果表明，该系统可以更好地控制水温，满足我们的要求. . 关键词: 继电器AT89C52；水温控制系统； PID介绍随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求越来越高，家用电器越来越倾向于自动控制甚至是智能控制. 对于实际需要，自动水温控制系统更加方便实用. 本文采用51系列单片机实现了水温自动控制系统的设计. 该系统可以实时反映当前的温度信息，并通过LCD屏幕直观地显示给用户. 用户可以通过键盘设置温度. 系统可以通过PID调节将温度保持在预设值. 1课程设计主机设备和芯片+ 5V电源数字示波器普通万用表继电器DS18B20温度测量元件； 1 1 1 1 1 1 1继电器温度控制器设计AT89S52芯片，MAX232芯片，LCD1602液晶显示器； 1件1件1件第2部分总体设计和方案演示2.1总体设计框图提供了对该主题的深入分析和思考. 整个系统可分为以下几部分: 温度测量电路，控制电路，电源电路和加热装置.

系统框图如图1所示. 显示温度测量电路，控制电路，电源电路，加热设备，输入图1.系统框图2.2方案演示2.2.1控制电路的方案选择方案1: 使用模拟运算放大器等电路来构建控制器，并使用PID来实现PID控制. 这足以控制水温. 然而继电器温度过高，增加了诸如显示，温度设置等附加功能，并增加了许多电路，这有些麻烦. 同样，使用逻辑电路也可以实现控制功能，但是整个电路的设计和生产都比较麻烦. 选项2: 使用FPGA实现控制功能. 当使用FPGA时，电路设计相对简单，相应的编程和设计可以轻松实现控制和显示，键盘等功能，这是可选解决方案. 但是，与单芯片计算机相比，价格更高，而且显然是过分杀伤力的. 解决方案3: 最小的单片机系统用于同时完成控制，显示和键盘功能. 电路设计和生产相对简单，成本低. 这是一个很好的解决方案. 总而言之，本设计采用方案三作为控制电路. 2.2.2温度测量电路方案的选择1: 使用热敏电阻作为温度测量元件. 热敏电阻精度高，需要与电桥配合使用. 为了实现精确的测量，必须配备一个高精度电阻. 另外，需要建立相应的调节电路. 解决方案2: 半导体温度传感器用作温度测量元件. 半导体温度传感器也被广泛使用. 它的准确性和可靠性好，价格适中，并且相对易于使用. 这是一个更好的选择.

总而言之，本设计使用第二种解决方案作为温度测量电路. 2.2.3软件算法解决方案选项1: 使用模糊控制算法. 对于典型的模糊控制系统，请考虑其输入信号具有偏差e和偏差变化率？ E，输出信号为控制信号u. 根据测试经验，可以选择三角隶属函数，该函数可以分为9个级别: 正大，正中，正小，正零，零，负零，负小，负中，大. 然后根据控制规则列出规则库表. 这种控制方法可以更准确地达到设计要求，但考虑到单片机的存储量和实时性，尚未采用尚未完全推广的控制方法. 解决方案2: 采用经典的PID控制算法和基于实验数据分区控制的算法. 对于温度系统，受控对象没有精确的数学模型. 快速加热导致水温具有热惯性，并且检测到的实时数据是检测点附近的实时温度不能完全反映1升水的实际温度，因此经典的PID控制算法无法实现符合设计要求，必须根据实验数据进行调整. . 该控制算法可以基本满足设计要求，并且用途广泛. 本设计使用第二个选项作为控制算法. 3硬件设计整个系统以单片机AT89S51为核心组件，在51个最小的系统增加了温度检测，键盘输入，液晶显示部分和继电器执行组件. 3继电器温度控制器设计3.1最小系统零件设计选择的单片机是AT89S51.

AT89S51具有以下特征: 字节闪存片上4k序列存储器，128字节随机存取数据存储器（RAM），32个-55℃〜+ 125℃，-10℃〜+ 85℃以内，精度为±0.5℃. 温度测量电路设计: 该电路使用温度传感器DS18B20，可以直接输出数字量. 单线设备与单片机之间的接口只需要一条信号线，因此本设计的硬件电路非常简单，易于实现.

可以达到固有分辨率0.5吗？ C，且温度临时寄存器上方的读取精度可以达到0.2？ C. 18B20的连接电路图如图3所示. 图3温度采集电路3.3键盘和显示电路对于键盘输入，选择常用的4-4扫描键盘进行PID模式选择，温度设定值输入，确定或确定. 消除. 在显示方面，选择了LCD1602，这是一种常用的液晶显示模块，其显示容量为16至2个字符. 通过相应的软件编程，可以实现更加美观，丰富的显示界面. 模块的连接电路图如图4所示. 5继电器温度控制器设计图4键盘，显示电路3.4继电器执行控制电路通过给I / O端口提供高和低电位来控制继电器的开/关，然后进行控制快速加热的占空比（平均功率）达到控制水温的目的. 电路设计如下图所示. 5继电器控制电路6继电器温度控制器设计其中，晶体管NPN9014用于控制开关. 当输入为高电平时，NPN饱和，继电器线圈通电，并受到电击，以接通220V电源. 相反，当输入为低电平时，NPN断开，继电器线圈断电，触点打开. 电阻R19是限流电阻，主要用于限制电流并降低晶体管T1的功耗. 电阻Rxl有效地关闭了晶体管.

D1是续流二极管（此设计使用IN4007）. 它的功能是保护NPN. 当继电器闭合时，D1断开而不影响电路操作. 当继电器释放时，由于继电器线圈的电感，此时NPN已被切断，因此线圈上将产生更高的感应电压. 该电压的极性为正，负和正. 正极端子连接到NPN的集电极. 当感应电压和Vcc的总和大于NPN晶体管集电极的反向电压时，可能会损坏NPN. 感应电流流过二极管，从而保护晶体管NPN. 3.5串行和PC通信电路随着计算机技术的迅速发展和广泛应用，上位机和下位机的主，从工作方式被工业控制和自动控制系统所采用. 由于PC的强大分析能力，更快的处理速度以及灵活，方便的使用单片机，因此PC通常用作上位计算机，而单片机则用作下位计算机. 两者都通过RS-232接收，发送数据和发送指令. 单片机可以分别处理数据和控制任务，也可以将数据传输到PC，后者可以处理或显示数据. 51 SCM具有全双工串行通信端口，并使用其RXD和TXD与外界通信. MCU串行端口具有三根引线: TXD发送数据，RXD接收数据和GND信号接地.

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