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水温控制系统在许多领域中都具有重要的应用价值，例如温室农业、水族馆、游泳池等。
在这些应用中，保持水温在一个合适的范围内对于生物的生存和健康至关重要。
基于单片机的水温控制系统设计是一种有效的方法，它可以实现对水温的精确控制和调节。
本文将详细介绍基于单片机的水温控制系统设计原理、硬件实现和软件编程等方面内容。
第一章研究背景与意义1.1研究背景随着科技的飞速发展，人们对生活品质的追求不断提高，对家电设备的智能化要求也越来越高。
其中，水温控制系统在热水器、空调等家电产品中具有广泛的应用。
精确控制水温对于提高用户体验、节约能源和保护环境具有重要意义。
然而，现有的水温控制系统存在控制精度不高、响应速度慢等问题，因此，研究一种新型的水温控制系统具有重要的实际意义。
1.2研究意义本研究旨在提出一种新型的水温控制系统，通过对水温进行精确控制，提高家电产品的性能和用户体验。
此外，本研究还将探讨系统性能的评估和改进方法，为水温控制领域的研究提供理论支持。
第二章水温控制系统设计原理2.1 水温测量原理本章将介绍水温的测量原理，包括热电偶、热敏电阻、红外传感器等常用温度传感器的原理及特点。
通过对各种传感器的比较，选出适合本研究的温度传感器。
2.2温度传感器选择与应用在本研究中，我们将选择一种具有高精度、快速响应和抗干扰能力的温度传感器。
此外，还将探讨如何将选定的温度传感器应用于水温控制系统，包括传感器的安装位置、信号处理方法等。
2.3控制算法选择与设计本章将分析现有的控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并选择一种适合本研究的控制算法。
针对所选控制算法，设计相应的控制电路和程序。
第三章硬件实现3.1控制器选择与搭建本章将讨论控制器的选型，根据系统的需求，选择一款性能稳定、可编程性强、成本合理的控制器。
然后，介绍如何搭建控制器硬件系统，包括控制器与各种外设（如温度传感器、继电器等）的连接方式。
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。
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。
浴室水温控制系统设计ppt
AD: MOV DPTR,#7F00H ‘指向转换地址 MOV A,#03H ‘指向转换口 MOVX @DPTR,A ‘转换 ‘把从端口30H得到的
数据送到地址为7F00的端口进行转换
MOV R1,#64H ‘64H减到0所需时间是100微秒 D3: DJNZ R1,D3 ‘等100微秒转换完 MOVX A,@DPTR ‘转换后的值给A MOV 30H,A ‘转换的值给30H RET
浴室水温控制系统设计
学院、系 专业名称 年级 学生姓名
理工学院、电子系 通信工程专业
03 级
浴室水温控制系统设计
一、单片机简介 1.1 单片机的由来 单片机，专业名称—Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL 公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来 有了MCS-51，现在还有MCS-96 系列，我们 经常说的51 系列单片机就是MCS-51，它是 一种8 位的单片机，而MCS-96 系列则是一 种16 位的单片机。后来INTEL 公司把它的核 心技术转让给了世界上很多的小公司，所以 世界上就有许多公司生产51 系列兼容单片机， 目前在我国比较流行的就是美国ATMEL 公司 的89C51，它是一种带Flash ROM 的单片机。
4． PSEN（29）：片外ROM 选通信号，低电平有效。
5． ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM 编程 脉冲输入端。
6． RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。
7． EA/VPP（31）：内/外部ROM 选择端。
8． P0 口（39-32）：双向I/O 口。
9． P1 口（1-8）：准双向通用I/0 口。
4位，得00000001
水温控制报警系统
水温控制报警系统摘要：本系统采用温度传感器ＲMF51-583、LM324放大器和报警系统为核心进行设计，实现浴室水温控制，并当水温达到预警温度进行报警。
本系统由温度传感器RMF51-583进行水温监测，通过调节电阻可以调节水温控制范围。
并且能进行水温范围测量，显示其大致温度。
当水温不超出预警温度时加热，超出预警温度时报警，从而达到浴室水温控制要求。
具体方案设计：1 、设计任务和要求：设计任务：设计一个浴室水温控制报警系统。
该系统能够将水温控制在一个合适的范围内，可以通过手动实现对水温范围的改变，并且超出某一温度值时自动报警。
设计要求：1）要求系统能够通过对两根电阻丝实现对水温的控制。
假设水温范围是T1~T2(T!<T2),T为实际温度,当T1<T2时,两根电阻丝都通电加热;当T1<T<T2时,仅一根电阻丝通电加热;当T>T2时,两根电阻丝都不通电,并且报警。
2）要求系统能大致显示水温温度。
3）要求电路在T1、T2温度点不能出现跳闸现象，即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电的状态之间转换。
4）要求电路能够显示出电阻丝的通电与否。
5）要求能够手动调节水温控制的范围。
6）要求画出系统框图与设计电路图，并写出详细的设计过程。
2 、系统组成框图水温控制电路的总体框图如图（1）所示，它是由水温监测电路、水温范围测量电路、电阻丝开关电路、工作指示电路、水温显示电路、报警电路和电源电路七部分构成的。
水温监测电路水温范围测量电路电阻丝开关电路工作指示电路水温显示电路报警电路电源电路水温监测电路的功能是利用温度传感器的特性监测水温的变化，同时将温度信号转化为电信号。
水温范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用迟滞比较器特性避免跳闸现象。
电阻丝开关电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。
水温显示电路是利用电流表改装的表头显示水温监测到的温度。
报警电路是当水温达到一定程度时报警。
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。
水温控制系统开题报告
水温控制系统开题报告水温控制系统开题报告一、引言水温控制系统是一种用于调节水温的技术方案，它在许多领域都有广泛的应用，如家庭生活、工业生产以及科研实验等。
本文将探讨水温控制系统的设计原理、应用场景以及未来发展方向。
二、设计原理水温控制系统的设计原理主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器用于感知水温的变化，常见的传感器有温度传感器和红外线传感器。
控制器根据传感器的反馈信号，通过算法计算出控制水温所需的操作指令。
执行器则负责根据控制器的指令，对水温进行调节，常见的执行器有电加热器和冷却装置。
三、应用场景1. 家庭生活水温控制系统在家庭生活中有着广泛的应用。
例如，我们可以利用水温控制系统来调节淋浴水温，让每个家庭成员都能够享受到舒适的洗浴体验。
此外，水温控制系统还可以应用于家庭温泉、游泳池等场所，提供恒定的水温，增加用户的舒适感。
2. 工业生产在工业生产中，水温控制系统的应用也非常广泛。
例如，在食品加工过程中，水温控制系统可以确保食品在适宜的温度下进行加热或冷却，保证产品的质量和安全。
此外，水温控制系统还可以应用于塑料加工、化工生产等领域，提高生产效率和产品质量。
3. 科研实验在科研实验中，水温控制系统也扮演着重要的角色。
例如，在生物实验中，保持恒定的水温对于细胞培养和生物反应的研究至关重要。
水温控制系统可以提供稳定的实验环境，保证实验结果的可靠性和可重复性。
四、未来发展方向水温控制系统在未来的发展中有着广阔的前景。
随着科技的不断进步，传感器和控制器的性能将不断提高，使得水温控制系统更加智能化和精确化。
同时，随着对能源效率和环境保护的要求越来越高，水温控制系统也将朝着节能、环保的方向发展。
例如，利用太阳能、地热能等可再生能源来供给水温控制系统的能量，减少对传统能源的依赖。
此外，随着物联网技术的快速发展，水温控制系统也将与其他智能设备实现互联互通，形成智能家居或智能工厂的一部分。
通过与其他设备的联动，水温控制系统可以更好地适应用户的需求，提供更加个性化的服务。
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设计报告1.设计原理水温控制系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为控制核心，采用开关控制和ＰＩＤ控制算法相结合，通过控制单位时间内加热时间所占的比例（即控制波形占空比）来控制水的加热速度，实现对１Ｌ水的全量程（１０℃――７０℃）内的升温、降温功能的自动控制。
根据设计要求系统可划分为控制模块、温度测量模块、水温调节模块、键盘输入模块、显示电路模块等。
系统原理图如图所示ＳＴＣ８９Ｃ５２首先写命令给ＤＳ１８Ｂ２０开始转换数据，将转换后的温度数据送入８９Ｃ５２进行处理，处理后在液晶屏上实时显示。
并将实际测量温度值与键盘设定值进行比较，根据比较结果进行温度调节，当温差比较大时采用开关量调节，既全速加热和制冷，当温差小时采用ＰＩＤ算法进行调节，最终达到温度的稳定控制。
其中，加热采用内置（水中）电加热器实现，热量直接与水传递，加热效果好，控温方便；降温采用半导体制冷片实现。
其体积小，安装简单，易于控制，价格便宜，可短时间内反复启动，但其制冷速率不高，所以设计中配套散热风扇以达到快速降温的目的。
２．温度控制算法实际温度控制系统，常采用开关控制或数字ＰＩＤ控制方式。
开关控制的特点是可以使系统以最快的素的向平衡点靠近，但在实际应用却很容易造成系统在平衡点附近震荡，精度不高；而数字ＰＩＤ控制具有稳态误差小特点，实用性广泛的特点，但误差较大时，系统容易出现积分饱和，从而份致系统出现很大的超调量，甚至出现失控现象。
因此，本设计将开关控制，放积分饱和、防参数突变积分饱和等方法溶入ＰＩＤ控制算法组成复式数字ＰＩＤ控制方法，集各种控制策略的优点，既改善了常规控制的动态过程又保持了常规控制的稳态特性。
2.1控制算法的确定温度控制过程为:当水温温差大时，采用开关控制方式迅速减小温差，以缩短调节时间；当温差小于某一值后采用PID控制方式，以使系统快速稳定并保持系统无静态误差。
在这种控制方法中， PID控制在较小温差时开始进入，这样可有效避免数字积分器的饱和。
PID参数和被控制对象关系密切，要精确得到被控对象模型比较困难，为此，采用离线模糊整定的方法来确定PID参数，即给出一组PID参数的初值，测得相应的数据，按使这个量减小的方向调节PID参数，用整定后的参数控制该系统，并根据输出的调节时间、超调量及稳态误差，调节PID参数，如此反复，求得一组使系统性能最优的PID参数。
复合PID控制系统方框图如图所示。
2.2PID控制算法根据设计要求，系统对1L净水进行加热或降温处理，根据水的对象特性，会出现惯性温度误差问题，原因如下：温度控制器采用发热丝对水进行加热。
发热丝通电加热时，内部温度很高。
当容器内水温升高至设定温度时，温度控制器发出信号停止加热。
但这时发热丝的温度会高于设定温度，发热丝还将继续对对水进行加热，导致水的温度还会继续上升几度，然后才开始下降。
当水温下降到设定温度的下限时，温度控制器又发出加热信号，开始加热，但发热丝要把温度传递到被加热器件需要一定的时间，导致水温会继续下降几度。
所以，为了对水温实现精确控制，使温度测量误差在±0.5 ℃内，必须采用PID模糊控制算法,通过Pvar、Ivar、Dvar（比例、积分、微分）三方面的结合形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。
利用数值逼近方法，在采样时刻t=iT(T为采样周期，i为正整数)时，PID调节规律可通过下式近似计算。
则增量式PID算法的输出量为：式中，ei、ei-1、ei-2分别为第n次、n-1次和n-2次的偏差值，Kp、Ti、Td分别为比例系数、积分系数和微分系数，T为采样周期。
单片机每隔固定时间 T将现场温度与用户设定目标温度的差值带入增量式PID算法公式，由公式输出量决定PWM方波的占空比，后续加热电路根据此PWM方波的占空比决定加热功率。
现场温度与目标温度的偏差大则占空比大，加热电路加热功率增大，使温度的实测值与设定值的偏差迅速减少；反之，二者的偏差小则占空比减小，加热电路加热功率减少，直至目标值与实测值相等，达到自动控制的目的。
2.3PID参数的确定PID参数的选择是设计成败的关键，它决定了温度控制的准确度。
由于温度系统是一个具有较大滞后性的系统，所以本系统的采样周期定为10秒，加热周期定为1秒钟，根据一些文献提供的经验值，初步确定Kp=2，Ti=2,Td=0.5,根据公式Ki= Kp*T/ TI ；Kd = Kp * TD /T；计算得出Ki=1,Kd=1;然后，由按键对系统设定一个温度值，在线应用工程整定法中的经验法对P,I,D各参数进行调整，经验法是一种凑试法，它通过模拟或闭环运行，观察调节过程的响应曲线，如果曲线不够理想，则按某种程序将参数反复凑试，直到调节质量满意为止。
凑试程序通常是先比例后积分，最后加入微分。
凑试法整定PID参数的步骤是：1）首先进行P整定。
将参数Kp由小而大慢慢变化，直至得到反应快，超调小的响应曲线。
若无静差或静差在允许范围内且响应曲线满意，整定结束，否则继续下步。
2）进行PI整定。
略小于Kp值，将Ti由大而小缓慢变化，在保持系统动态性能良好的前提下，消除静差或是静差允许范围内。
反复改变Kp,Ti值以求得较好效果，若效果满意，则整定结束，否则继续下去。
3）进行PID整定。
略改变Kp,Ti的值，使Td由小而大缓慢变化，以求得较好的响应曲线和较小的静差。
逐步反复的试凑，直至获得满意效果为止。
对于一定的系统，合理的参数组并不唯一，根据一些文献的实践经验，在具体实施PID参数整定时，以下几个结论比较实用：1）比例系数Kp是PID调节中最关键的一个参数，Kp增大，系统稳定性增加，但调节灵敏度减弱，一般曲线振荡频繁时，要增大Kp，而曲线飘浮绕大弯时，要减小Kp.2）积分时间常数Ti主要起消除静差的作用，减小Ti，消除静差快，但稳定性减小，一般曲线偏离恢复慢时，减小Ti,而曲线波动周期长时，再增大Ki。
3）微分时间常数Td是加速过程的有力调节，在加速过渡过程，应增加Td,Td不宜过小，也不宜太大，Td一般选Ti的四分之一为最佳。
根据以上调节的步骤及调节的方法及经验，经过反复的试验做后得到最终的P,I,D的参数为Kp=30,Ki=5,Kd=0.3.硬件电路设计水温控制系统的硬件电路主要包括：主控电路、温度采集电路、温控电路和显示电路等，下面依次对各部分进行设计。
3.1主控电路主控电路采用STC89C52单片机作为系统控制器，结合数字PID 算法完成对温度测量信号的接收、处理，控制加热器和制冷片，使水温控制达到设计要求。
主控电路包括STC89C52最小系统和键盘电路两部分，STC89C52最小系统在上一章中已介绍，这里不再赘述。
本设计键盘采用RF-X1开发板上的6个独立按键中的4个，各按键经上拉电阻分别接到单片机的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5口上，起到确认、选择、上调和下调的作用，每按上调或下调键一次，设定温度值加1或减1。
电路图如图所示。
3.2温度采集电路本系统采用DS18B20单总线可编程温度传感器来实现温度的采集和转换，温度以9～12位数字量读出，可以直接与单片机进行连接，无需外部器件和电源，大大简化了电路的复杂度。
DS18B20应用广泛，测温范围为-55～+125oC，温度数字量转换快，性能可以满足题目的设计要求。
DS18B20的测温电路如图所示。
39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 11 103.3温度控制电路温度控制电路采用加热器和制冷片对1L水实现加热和降温，具体电路如图12-5所示。
当实测温度高于设定温度时，单片机P0.2脚输出低电平，光耦管导通输出高电平，进入LM393管脚比较整形，滤除高次谐波，输出高电平，进入Q3和Q4组成的推挽电路，Q3导通Q4截止，输出低电平，晶闸管导通，驱动制冷片降温。
当实测温度低于设定温度时，P0.3脚输出低电平，驱动加热器对水温进行加热，工作原理与降温驱动相同。
3.4显示电路显示电路采用LCD12864液晶模块显示系统的设定温度和实测温度。
LCD12864液晶共有20个引脚，管脚名称及功能如表12-1所示。
本系统选用单片机P1口作为数据输出端与LCD12864的数据端（DB0～DB7）相连，进行水温数据传输；P20接串并行模式方式位RS；P21接并行的读写方式位R/W；P22接并行使能端口E；P23接并/串行接口选择位PSB；P24接复位端口RST。
具体电路图如图所示。
4.软件设计系统的软件设计应用C语言，采用模块化对单片机进行编程实现各项功能。
主要包括：PID控制程序、按键子程序、温度采集子程序、温度比较子程序和液晶显示程序。
4.1主程序设计系统上电初始化后，首先进行按键扫描，若有按键按下，则读取按键值，更新设定温度。
将实测温度与设定温度进行比较，若实测温度与设定温度差值大于2ºC，则对水进行全速加热或降温；若实测温度与设定温度差值小于2ºC，则调用PID子程序，对水温进行微调，达到设计要求。
系统主程序流程图如图所示.附录：PID控制程序PID控制就是按设定值与测量值之间偏差的比例、偏差的积累和偏差变化的趋势进行控制。
它根据采样时刻的偏差值计算输出控制量的增量，调节控制信号的导通时间来控制加热电路和冷却电路的工作。
当采样周期相当短时，可以用求和代替积分，用差商代替微分。
PID控制子程序如下：/******************************PID算法**********************************/unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ){unsigned int dError,Error;Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差pp->SumError += Error; // 积分dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分pp->PrevError = pp->LastError;pp->LastError = Error;return (pp->Proportion * Error//比例+ pp->Integral * pp->SumError //积分项+ pp->Derivative * dError); // 微分项}/************************************************ ************************/按键子程序本系统采用四个按键，完成温度的设定。