简易水温控制系统
基于单片机的水温控制系统设计
基于单片机的水温控制系统设计摘要：水温控制系统在工业、农业、生活等各个领域广泛应用。
随着技术的发展，单片机控制技术正在越来越多的应用到水温控制领域中。
本文通过对水温控制系统原理的分析，进行了设计和制作，并通过实验结果验证了本设计的可行性和稳定性。
关键词：单片机控制技术；水温控制系统；可行性；稳定性1. 引言水温控制系统在现代社会中应用广泛，水温控制技术的发展和进步为现代社会的科技进步做出了巨大的贡献。
单片机技术作为一种广泛应用的控制技术，可以实现多种不同的控制操作，因此被广泛应用到水温控制系统中。
本文将针对单片机水温控制系统进行分析设计，并进行实验验证。
2. 水温控制系统原理分析水温控制系统的基本结构由传感器、控制器以及执行机构等组成。
其中，传感器负责温度数据的采集，控制器负责处理和分析数据，并控制执行机构实现温度控制。
单片机水温控制系统的实现原理基于以下几个步骤：1）传感器采集温度数据并将数据转换为数字信号。
2）单片机控制器通过间接方式获取传感器采集的温度数字信号，并将其传输到外围设备中。
3）控制器将传输的信息根据其程序所设定的算法进行计算，得到温度数据，从而调整执行机构的作用。
4）执行机构实现接收计算出的数据并通过温度调节装置将温控装置的工作状态调节到所设定的工作状态，最终实现水温控制。
3. 单片机水温控制系统设计根据以上原理设计单片机水温控制系统，具体实现过程如下：1）传感器：选用DS18B20数字温度传感器，将其与单片机进行连接；2）控制器：选用AT89S52单片机，作为水温控制器，通过程序将传感器所采集到的数字信号转化为温度信息，并与设定温度进行比较和判断，控制继电器开关；3）执行机构：选用继电器作为执行机构，通过继电器的开关控制加热器的加热状态，调节水温。
4. 实验验证将设计好的单片机水温控制系统进行实验，实验过程中将设定温度为30℃，获得的实验结果显示在图1中。
图1 实验结果实验结果表明，本设计的单片机水温控制系统能够在设定温度为30℃时以及系统正常工作的情况下，实现对水温的有效控制。
简易热水器自动控制设计
LCD1
LMO 16L
R1
10k
TemF：42.00°C 4?
■42.01 GND • •
Water 1evel!L H
DS18B20 温度传鏗器
目导辭］耳o目c 磅
XTAL1 XTAL2
p1 e
p1 p1
j
pp11.32
p1
p1.4
p1<5
<6
<7
PO.O/ADO PO.1/AD1 P0.2/AD2 PO.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 FO.7/AD7
高
高 低
加極电器
关 关 开 关 开 关 关 开
加热继电器 加热指示灯
关 关 关 开 关 关 关 关
红外遥控控制热水器总开关，在此模拟设计中 用面包板电路进行红外遥控自动热水器开关测试。 通过实验红外遥控电路控制热水器总开关继电器的
通电，总电源指示灯亮(图7),反之断电时，总电源指 示灯灭。证明实验红外遥控器操作成功，便于达到用 户的安全操作目的。
中图分类号:TH122
文献标识码:A
文章编号：1672-545X( 2021 )04-0023-04
0引言
现在热水器已经成为生活的必需品，方便人们 的生活起居。中国发展热水器比外国晚，但这不影响 热水器在中国发展的速度。热水器最先是在工业上 使用，后来演变成家庭电器。热水器最早研制出来的 是燃气热水器，由于燃烧过程产生有害气体,为了改 变这一缺点，又诞生了电热水器、太阳能热水器等 等。自生产出电热水器以来，研究热水器的发展方向 趋向于节能、环保、安全和智能控制等方面。由于智 能控制在热水器应用比较晚，所以研究智能电热水 器前景比较广，智能使热水器拥有更多的功能叫随 着我国家电下乡政策发布，有力地推动热水器的广 泛使用，也让热水器得到更好的发展。基于一般蓄水 电热器的原理框架基础上，设计实现自动控制,减少 外围设备,稳定性强，操作方便的热水器系统,便利 于人们的日常生活,提高生活质量，减少污染物的危 害，同时也做到节能减排。
基于单片机的水温水位控制系统设计
四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。
水温自动控制系统实验报告课案【范本模板】
水温控制系统(B题）摘要在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控,因而会造成很大的能源浪费。
但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路,显示电路, 输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。
单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。
该系统具有灵活性强,易于操作,可靠性高等优点,将会有更广阔的开发前景。
水温控制系统概述能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子,世界将失去一切颜色,人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽,我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能,保护环境。
一、设计任务设计并制作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控制,以保持设定的温度基本不变.二、要求1、基本要求（1)温度设定范围为：40~90℃，最小区分度为1℃,标定温度≤1℃。
（2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃.（3）能显示水的实际温度。
第2页，共11页2、发挥部分（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。
（2)温度控制的静态误差≤0.2℃。
（3）在设定温度发生突变时,自动打印水温随时间变化的曲线。
（4）其他。
一系统方案选择1。
1 温度传感器的选取目前市场上温度传感器较多,主要有以下几种方案：方案一：选用铂电阻温度传感器。
此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好，但其成本较高.方案二：采用热敏电阻。
选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。
方案三：采用DS18B20温度传感器。
简易水温控制系统
简易水温控制系统 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-一个简易水温控制系统的设计———控制算法设计摘要在工农业生产和日常生活中，对温度的检测与控制始终有着非常重要的实际意义和广泛的实际应用。
为了加深计算机控制理论的理解，故设计一个温度控制系统，该系统主要由温度信号采集与转换模块、主机控制模块、温度控制模块、液晶显示模块四部分组成，控制算法为PID算法。
系统可实现稳态误差小于1℃，最大超调小于1℃，并且调节时间较短，恒定效果好。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一个基于数字传感器DS18B20和单片机STC89C52的简单温度控制系统，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
该系统可通过液晶显示器LCD1602显示数据或字符，通过按键设定参数；通过DS18B20测温，实现电热杯水温控制；通过PL2303下载端口，实现单机和上位机的通讯。
实验表明该系统能够实现对温度的控制，具有一定的控制精度。
该系统测温电路简单、连接方便，可用于简单温度控制的场合。
关键词：单片机；温度传感器；液晶显示器；PID算法AbstractIn industrial and agricultural production and daily life, the testing and control of temperature has always had very important practical significance and extensive practical application. In order to deepen the understanding of the computer control theory, the design of a temperature control system, the system is mainly composed of temperature signal acquisition and conversion module, host control module, temperature control module, liquid crystal display module four parts, the control algorithm for PID algorithm. System can realize the steady state error is less than 1 ℃, the maximum overshoot less than 1 ℃, and the adjustment time is shorter, constant effect is good. Lagged temperature control system of the object, its response to the step signal will delay some time, produce adverse effect to the automatic control, so effective for accurate temperature measurement and control is an important indicator in the industrial control system. Temperature is an importantphysical quantities, it is also one of the main process parameters in industrial production process, many properties of objects and features are related to temperature, a lot of important process can only be effective in a certain temperature range, thus, accurate measurement and reliable control of temperature, in the industrial production and scientific research has the very vital significance. This paper expounds the concept of process control system, introduced a digital sensor DS18B20 and single chip microcomputer based STC89C52 simple temperature control system, electric kettle for controlled object, and through the experiment the method to establish the mathematical model of temperature control system, using PID algorithm to the design of the system, to achieve the better control. Through DS18B20, the temperature control of the electric heat cup is achieved. Through the PL2303 download port, the communication between the single machine and the above machine is achieved. The experiment shows that the system can control the temperature, and has certain control accuracy. The system is simple and easy to connect, which can be used for simple temperature control.Key words: single chip microcomputer;the temperature sensor;Liquid crystal display;PID algorithm目录一﹑设计任务与要求1.基本要求1L水由1kW的电路加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度变化时实现自动调整，以保持在设定的温度。
PID水温控制系统
PID水温控制系统摘要：随着社会主义现代化的发展，在科学技术突飞猛进的今天，人工智能起不不可忽视的作用。
尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利。
本文从温控模型和特点出发,采用以单片机PIC16F877为核心，用AD7416数字温度传感器进行测量温度。
以PID算法控制温度，并对温度进行良好的精度控制。
本系统的多个部件如,定时器,加热开关，按键设置水温，实时显示温度，控制温度和报警保温等功能等都可利用单片机来实现。
文章着重介绍核心器件的选择、温度控制系统分析、各部份电路及软件的设计。
它具有结构简单、可靠性好，抗干扰能力强、实现容易，成本低，具有实用价值等特点。
它提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理，相信能在实际应用中为我们的生活带来更大的便利。
关键词：单片机数字温度传感器PID温度控制PID-based temperature control systemAbstract：Along with the development of socialist modernization, rapid progress in science and technology today, not artificial intelligence from the role that can not be overlooked. Especially the variety of intelligent instruments, meters in the agricultural, industrial society to the broad application brought great convenience. In this paper the characteristics of the model and temperature control, the introduction of SCM PIC16F877 at the core, with AD7416 digital temperature sensor to measure the temperature. PID algorithm to control the temperature , and temperature control for good accuracy. Many parts of the system such as, timers, heating switches, buttons installed water temperature, real-time display of temperature, temperature control and alarm functions, such as insulation SCM can be used to achieve. The article highlights the core device of choice, temperature control system, part of the circuit and software design. It has a simple structure, reliability, and strong interference capability to achieve easy, low cost, has practical value, and other characteristics. It provides a temperature controlled equipment through the basic ideas and principles, I believe in the practical application of our life more convenient.Keywords: microcomputer digital temperature PID temperature control目录一、前言 (1)（一）设计任务及要求 (1)（二）方案的比较与选择 (2)二、总体设计 (2)（一）系统总体设计 (2)（二）单元电路的功能原理分析 (7)（三）发挥部分设计 (8)三、系统软件设计 (9)（一）程序的主流程图 (9)（二）各个功能模块流程 (10)四、系统测试与调试 (14)（一）电路测试 (14)（二）仪器的使用 (15)（三）测试的结果 (15)（四）发挥部分测试 (15)五、结论 (15)致谢 (16)附录 (17)附录一设计总电路图 (17)附录二设计PCB图 (18)附录三设计3D图 (19)附录四程序清单 (20)参考文献 (28)一、前言（一）设计任务及要求本文介绍的是一个由PIC16F877为核心的单片机制作的一个水温控制器。
水温自动控制系统原理
水温自动控制系统的原理是利用温度传感器对水箱内的水温进行实时监测，并将监测到的温度信号传输到控制模块。
控制模块根据预设的温度值和实际水温的差异，通过调节加热或制冷设备的运行状态，实现对水温的精确控制。
具体来说，水温自动控制系统的工作流程如下：温度传感器：这是系统的核心部件，用于感测水箱内的温度。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。
控制模块：这是系统的“大脑”，接收并处理温度传感器的信号，然后根据预设的温度值和实际水温的差异，输出控制信号。
常见的控制模块有微控制器、PLC等。
加热/制冷设备：这是系统的执行部件，根据控制模块的信号调节水温。
常见的加热设备有电加热棒、燃气热水器等，制冷设备有压缩机制冷机等。
显示部件：这是系统的可视化部分，用于显示当前的水温、预设温度等信息，方便用户操作和查看。
常见的显示部件有显示屏、数码管等。
报警装置：当实际水温超过预设的温度范围时，系统会触发报警装置，提醒用户及时处理。
常见的报警装置有蜂鸣器、LED灯等。
水温自动控制系统能够实现对水温的精确控制，适用于各种需要恒定水温的场合，如游泳池、工业用水等。
同时，由于系统能够实时监测水温并具有报警功能，大大降低了因水温异常而引发的安全事故。
基于单片机的水温加热控制系统设计
基于单片机的水温加热控制系统设计
随着科技的不断发展，单片机在各个领域的应用越来越广泛。
其中，基于单片机的水温加热控制系统在工业和家庭中都有着重要的应用。
本文将介绍一个基于单片机的水温加热控制系统的设计原理和实现方法。
设计原理：
水温加热控制系统的设计原理是通过测量水温并与设定温度进行比较，控制加热器的开关状态，以维持水温在设定范围内。
在这个系统中，我们将使用单片机来实现温度的测量和控制逻辑。
实现方法：
首先，我们需要选择合适的温度传感器来测量水温。
常用的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器等。
然后，将温度传感器连接到单片机的模拟输入引脚，通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
接着，我们需要设定一个目标温度值，当测得的水温低于目标温度时，单片机控制加热器开启，反之则关闭。
在程序设计方面，我们可以使用C语言或者类似的编程语言编写控制逻辑。
通过单片机的IO口控制加热器的开关状态，实现水温的控制。
同时，我们还可以在单片机上设置一些保护措施，比如过温保护、短路保护等，以确保系统的安全运行。
总结：
基于单片机的水温加热控制系统设计，可以实现对水温的精准控制，提高了加热系统的稳定性和安全性。
这种系统不仅可以应用在家用热水器、暖气系统等家庭设备中，也可以应用在工业生产中的加热设备中，具有广阔的应用前景。
希望本文的介绍能够对读者有所帮助，同时也希望大家能够在实际应用中不断完善和改进这一系统，为生活和生产带来更多的便利和效益。
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一个简易水温控制系统的设计———控制算法设计摘要在工农业生产和日常生活中，对温度的检测与控制始终有着非常重要的实际意义和广泛的实际应用。
为了加深计算机控制理论的理解，故设计一个温度控制系统，该系统主要由温度信号采集与转换模块、主机控制模块、温度控制模块、液晶显示模块四部分组成，控制算法为PID算法。
系统可实现稳态误差小于1℃，最大超调小于1℃，并且调节时间较短，恒定效果好。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一个基于数字传感器DS18B20和单片机STC89C52的简单温度控制系统，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
该系统可通过液晶显示器LCD1602显示数据或字符，通过按键设定参数；通过DS18B20测温，实现电热杯水温控制；通过PL2303下载端口，实现单机和上位机的通讯。
实验表明该系统能够实现对温度的控制，具有一定的控制精度。
该系统测温电路简单、连接方便，可用于简单温度控制的场合。
关键词：单片机；温度传感器；液晶显示器；PID算法AbstractIn industrial and agricultural production and daily life, the testing and control of temperature has always had very important practical significance and extensive practical application. In order to deepen the understanding of the computer control theory, the design of a temperature control system, the system is mainly composed of temperature signal acquisition and conversion module, host control module, temperature control module, liquid crystal display module four parts, the control algorithm for PID algorithm. System can realize the steady state error is less than 1 ℃, the maximum overshoot less than 1 ℃, and the adjustment time is shorter, constant effect is good. Lagged temperature control system of the object, its response to the step signal will delay some time, produce adverse effect to the automatic control, so effective for accurate temperature measurement and control is an important indicator in the industrial control system. Temperature is an important physical quantities, it is also one of the main process parameters in industrial production process, many properties of objects and features are related to temperature, a lot of important process can only be effective in a certain temperature range, thus, accurate measurement and reliable control of temperature, in the industrial production and scientific research has the very vital significance. This paper expounds the concept of process control system, introduced a digital sensor DS18B20 and single chip microcomputer based STC89C52 simple temperature control system, electric kettle for controlled object, and through the experiment the method to establish the mathematical model of temperature control system, using PID algorithm to the design of the system, to achieve the better control. Through DS18B20, the temperature control of the electric heat cup is achieved. Through the PL2303 download port, the communication between the single machine and the above machine is achieved. The experiment shows that the system can control the temperature, and has certain control accuracy. The system is simple and easy to connect, which can be used for simple temperature control.Key words: single chip microcomputer;the temperature sensor;Liquid crystal display;PID algorithm目录一﹑设计任务与要求 (4)1.基本要求 (4)二﹑方案论证 (4)三﹑系统设计 (4)1.硬件设计 (4)2.软件设计 (9)（1）算法 (9)（2）控制系统模型分析 (10)仿真结果图 (11)四、实验结果 (11)五、结论 (12)六、心得体会 (12)附录 (13)参考文献 (23)给定值一﹑设计任务与要求1.基本要求1L 水由1kW 的电路加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度变化时实现自动调整，以保持在设定的温度。
2.主要性能指标(1).温度设定范围：10℃~100℃，最小分辨率为1℃。
(2).控制精度：温度控制的稳态误差<0.2℃. (3).能够实时显示当前水温(4).具有通信能力，可通过RS-232串口输出当前温度值至上位机。
(5).采用适当的控制方法，当设定温度或环境温度突变时减小系统的 调节时间和超调量。
二﹑方案论证由于水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因而可以将被控对象归于具有纯滞后的一阶惯性环节。
该系统可以采用以下几种控制方案： 1.输出开关量控制对于惯性较大的过程可简单地采用输出开关量控制的方法。
这种方法通过比较给定值与被控参数来控制输出的状态：通过控制加热回路的晶闸管的导通或关断来控制加热时间，控制过程简单易行，但容易引起反馈回路产生振荡。
因此这种控制方案一般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。
2.PID 控制设计PID 控制算法(常规PID ﹑微分先行PID ﹑中间反馈PID 等)，对给定值与被控参数的偏差进行PID 运算，输出控制量来控制加热回路。
三﹑系统设计1.硬件设计-控制器 电炉驱动电路 温度传感器D/A A/D 水温图3-1 水温控制系统结构图⑵系统硬件总体设计框图图3-2 水温控制系统硬件总体设计框图⑶单元电路设计①单片机最小系统②温度传感器信号调理及A/D转换电路XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732 P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427 U1AT89C51C122PF C2 22PFX112MHzR110kC310uF4x4键盘AT89C51驱动电路电炉D/A温度传感器A/DLCD1602液晶显示器③键盘接口电路④LCD1602液晶显示电路⑤驱动电路⑥串口通信电路图3-3 水温控制系统主程序流程Y系统初始化是否有键输入键值，程序跳转到相应子程序选择控制算法子程序设定温度子程序运行子程序 通信子程序N图3-4 水温控制系统运行子程序流程图2.软件设计 （1）算法一个受控系统的被控过程一般是一个衰减振荡的过渡过程，该过程可用曲线描述如下：图3-5 衰减振荡曲线Y系统初始化是否有键输入键值，程序跳转到相应子程序选择控制算法子程序设定温度子程序运行子程序通信子程序NPID 控制系统原理框图如下图所示：图3-6 PID 控制系统原理框图系统由PID 控制器和被控对象组成。