1、水温控制系统设计报告 摘要 考虑到题目的要求， 本设计采用单片机开实现， 设计采用现成有的 A T89C52 单片机 （实 际 A T89C2051 即可满足要求） 。单片机软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种控 制算法和各种逻辑控制。 本设计的主要特点： 1）温度采集部分采用 DS18B20 单总线数字温度传感器。DS18B20 具有微型化，低功耗， 高性能，抗干扰能力强的特点。该器件将半导体温敏器件，A/D 转换器，存储器等集成在一 个芯片上，传感器输出的就是温度信号数字值。使用该器件不仅大大简化了温度采集部分， 而且也提高了温度采集部分的抗干扰性。 2）控制部分采用固态继电器。
2、a 固态继电器内部采用光耦合方式，可实现弱电部分与强电部分的完全隔离。 b 固态继电器的反应时间较短。考虑到加热器件的热惯性，使用固态继电器在实际温度接近 设定温度时可采用调节输出信号占空比的方式（即 PWM 方式）来控制继电器的通断，使系 统稳定时间缩短。 3） 设定值可被记忆。 DS18B20 内部含有 EEPROM 电擦除 ROM 用于存储设定的上下限报警 值，因此每次设定的值都可以被存储下来，直到下一次设定为止。 一方案论证和比较 （1）方案一 采用二位式模拟控制方案， 利用上下限比较电路， 提高精度。 这种方法是模拟控制方式， 因此不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且不能用
3、数码显示和键盘设定。 （框 图见 C-1） （图 C-1） （2）方案二 采用热敏电阻作传感器，以 A T89C52 单片机为核心进行整个系统的管理、协调。该方 案有 A/D 转换、测量和控制等部分。比第一种方案有设计灵活、精度高等优点。但该方案 采用 A/D 转换器，在线路设计上数据线多，不易实现数摸隔离，且成本高。 （框图见 C-2） 采 集 信 号 信 号 放 大 上限比较 下限比较 信 号 处 理 固 态 继 电 器 负 载 温度预置 （框图见 C-2） （3）方案三 此方按采用 AT89C52 单片机，并利用温度传感器 DS18B20。它具有精度高可靠性好和 能直接将模拟被测量转换成
4、数字量输出，因此不需要加 A/D 转换，电路更加简单。加上单片 机软件编程灵活自由度大， 可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。 单片机系统可用 数码管显示水温的实际值，可用键盘输入设定值。 （设计框图如图 C3 所示） （ 图 C3） 2 方案论证 方案一是传统的模拟控制方式， 而模拟的控制系统难以实现复杂控制规律， 控制方案的 修改也比较麻烦。而方案二虽采用 A T89C52 为控制核心，但它利用摸数转换器件实现 数据采集，它在电路设计上比较复杂。而方案三是采用 A T89C52 为控制核心的单片机 控制系统，利用数字温度传感器 DS48B20 进行温度的采集。DS18B20 可以直接读出被 测温度， 而且采用三线制与单片机相连减少了外部硬件电路， 具有低成本和易使用的特 点。在电路上设计上比方案二更加简单，也可以实现显示、键盘设定、报警等功能，大 大的提高了系统的智能化， 也使得系统所测结果精度大大提高。 故经过对三种方案的比 较，本设计及制作采用了方案三。 二系统原理 单 片 机 系 统 温 度 传 感 器 A/D 转换 电路 显示数码管 键盘电路 固态继电器
