基于单片机的电热水器温度控制系统设计本科毕业设计论文

基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文基于单片机的水温控制系统摘要水在人们日常生活和工业生产中有着必不可少的作用，在不同环境和不同的需求中，水温的变化也对我们的生活和工业生产有着重要的影响，为了满足人们在各个领域所需要的水温，水温控制系统在各个领域也应运而生。

随着社会的发展，科技的进步，智能化已经是温控系统发展的主流方向，小到人们生活中的饮水机，大到工业生产中的大型水温加热控制设备等各种水温控制系统发展以趋于成熟。

传统靠人工控制的温度，湿度，液位等信号的测压、力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨率不高，需进行温度校正；并且他们的体积较大适用不方便，在工业生产中也可能应为各种认为的失误发生意外，针对此问题，本系统设计的目的就是实现一种可连续高精度持续调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，操作简单，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

温度检测控制系统在工业生产中主要职责是对温度进行严格的监测，在温度发生变化不符合规定温度时，系统报警提示并做出相应的温度调整措施，以使得生产能够顺利进行，节省了大量的人工，产品的质量也得到充分的保障，同时也避免了各种潜在意外的发生。

从而提高企业的生产效率。

本系统以89C51单片机为核心，扩展外围控制电路，检测变送电路，按键电路，显示电路，复位电路，时钟电路，电源电路，报警电路；本系统的整体运行过程为：通过按键电路设定理想水温范围，实时水温通过检测变送电路模检测，并将检测到的物理量转化成电信号，然后放大电信号并将模拟量同过A/D 转换为单片机识别的数字量发送给单片机。

单片机系统将实时温度与设定温度进行对比，并通过显示电路将实时温度显示出来，如果实时温度大于设定的最高温度或者低于设定的最低温度一定时间，单片机将触发报警电路对过温或者低温进行警报，同时触发控制电路对水温的控制做出适当的调整，确保水温出在理想的温度值，满足需求。

系统检测变送电路中采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转变成电流量，然后采用OP-07将电流量转换为电压量。

摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。

温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。

在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。

除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。

本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。

并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。

其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。

关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。

课设题目：基于单片机的温度控制系统设计学生姓名：学号:所在院(系)：物理与电信工程学院专业班级：电子信息工程1303班指导教师：完成地点：陕西理工大学博远楼单片机实验室2016年 12 月 09 日目录1 引言 (3)2 设计内容及性能指标 (3)3 系统方案比较、设计与论证 (3)3.1 主控制器模块 (3)3.2 温度测量 (3)3.3 设置温度 (4)3.4 显示模块 (5)3.5 电源选取 (5)4 系统器件选择 (6)5 硬件实现及单元电路设计 (7)5.1 主控制模块 (7)5.2 显示模块电路 (7)5.3 数码管显示驱动电路 (8)5.4 温度传感器(DS18B20)电路 (8)5.4.1 DS18B20基本介绍 (8)5.4.2 DS18B20控制方法 (9)5.4.3 DS18B20供电方式 (9)5.5 继电器加热控制电路 (10)结论 (10)参考文献 (11)附录1 整体电路原理图 (12)附录2 部分源程序 (13)摘要随着社会的发展，人类科技的进步，各行各业都在使自己的产品智能化、数字化，因老式的热水器使用煤气或天然气对水进行燃烧加热，用手动的方式调节温度，不仅不能够精确的确定使用者需要的水温，而且还存在一定的危险性。

电热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用的家用电器，随着人们生活质量的提高，现代的家用电热水器已经摒弃了以前的做法，而采用一种更加精确、安全的实施方案。

关键字：18B20、STC89C52、热水器ABSTRACTWith the development of society, the progress of human science and technology, in all walks of life to make their products intelligent, digital, because the water heater using old-fashioned gas or natural gas is burned to heat water, adjust the temperature manually, not only can the user needs to be accurately determined, and there is some risk.Electric water heater is a kind of household appliances for bathroom and kitchen, restroom use, along with the improvement of people's living quality, household electric water heater modern have rejected the previous practice, and by using a more accurate, safe implementation plan.Key words: 18B20、STC89C52、热水器1 引言随着人们生活水平的提高，热水器在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，越来越受到人们的青睐。

基于单片机的温度控制系统设计毕业论文单片机温度控制系统设计毕业论文职业学院毕业论文题目：单片机温度控制系统研制系院：工程技术学院学生姓名：学号：专业：机电一体化年级：指导教师：完成日期：X月X日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目单片机温度控制系统研制学生姓名专业机电一体化指导教师姓名下发日期20XX年12月29日任务起止日期：20XX年12月29日至20XX年5月15日设计（论文）的主要内容：进度安排序号设计（论文）工作任务日期1指导教师指导毕业生选题2015.12.29—2016.3.42指导教师指导论文提纲2016.3.4—2016.3.113指导教师指导论文第一稿2016.3.12—2016.3.314指导教师指导论文第二稿2016.4.1—2016.4.305指导教师指导论文定稿2016.5.1—2016.5.126论文答辩2014.5.13—2016.5.14主要参考文献：[1]张耀宗.机械加工实用手册编写组.机械工业出版社，2009[2]李军.数控机床参考点的设定间.制造技术与机床，2013[3]许镇宇.机械零件.北京：高等教育出版社,2012[4]孔庆复.计算机辅助设计与制造.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011[5]雷宏，机械工程基础.哈尔滨：黑龙江出版社2012[6]王中发.实用机械设计。

北京：北京理工大学出版社2013[7]唐宗军，机械制造基础。

大连：机械工业出版社.2010系负责人意见：摘要温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。

由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。

温度控制的发展引入单片机后，可以降低对某些硬件电路的要求。

基于单片机的温度控制系统，可以实现对温度的精确控制。

本文以温室为研究对象，以AT89C51单片机为核心所实现的温度控制系统具有自动完成数据采集、数据处理、数据转换控制、键盘终端处理及显示的功能。

毕业设计(论文)基于单片机的全自动太阳能热水器的控制器的设计学生姓名：叶沈霖学号：0815012221所在系部：电气信息系专业班级: 电气工程及其自动化指导教师：石刚讲师日期：二○一二年五月摘要随着人们生活水平的不断提高，全球人口和经济规模的不断增长,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。

太阳能具有储量的“无限性”、存在的普遍性，并且几乎不产生任何污染。

鉴于此,人们在大力的发展太阳能产业。

太阳能热水器顺应时代发展的要求,满足人们对环保绿色产品的需求。

在人类文明程度日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。

本文提出了一种新型的太阳能热水器控制系统设计方案。

本设计采用MSC-51系列单片机AT89S52作为中央处理器，采用DS1302实时时钟,12864点阵式液晶显示屏等模块，完成时间温度水位的显示,以及时间和温度的设定等功能。

关键字：太阳能热水器；单片机；实时时钟；液晶显示屏AbstractWith the continuous improvement of people's living standard, As the global population and economic growth, energy use of environmental problems and causes gradually recognized, "low—carbon economy," the concept became part of the people of vision. Solar energy has reserves of the limitless ”, the universality of existing，and almost does not produce any pollution. In view of this, people in the development of solar energy industry. Solar water heaters，in conformity with the requirements of the times, are meeting the demand for green products。

基于单片机的水温控制系统设计引言在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机，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浪费。

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，软件选用汇编语言编程。

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，显示于LED 显示器上。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

本设计任务和主要内容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。

本设计主要内容如下：（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）用十进制数码管显示水的实际温度。

（4）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。

（5）温度控制的静态误差≤0.2℃。

系统主要硬件电路设计单片机控制系统原理框图温度采样电路选用传感器AD590。

其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃。

此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。

系统的信号采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及A/D转换电路（ADC0804）三部分组成。

信号采集电路温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器MOC3041和双向可控硅BTA12组成。

MOC3041光电耦合器的耐压值为400v，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。

100Ω电阻与0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路。

部分控制电路系统主程序设计主程序流程图。

基于单片机的热水器水温控制系统设计线路设计实验引言 (2)第一章总体结构和方案论证 (3)第1.1节系统总体结构和原理图 (3)第1.2节方案论证 (4)1.2.1电源模块文案论证 (4)1.2.2主控芯片模块方案论证 (4)第二章主要元器件介绍 (5)第2.1节LM7805 (5)第2.2节AT89C51 (5)第2.3节集成温度传感器DS18B20 (6)第2.4节光电耦合器 (6)第2.5节继电器 (7)第三章系统硬件电路设计分析 (8)第3.1节系统电源的设计和分析 (8)第3.2节温度传感电路的设计与分析 (8)第3.3节水位采集和按钮电路的设计与分析 (8)第3.4节数据显示电路的设计与分析 (9)第3.5节继电器和蜂鸣器电路的设计与分析 (9)第3.6节遥控电路的设计与分析 (9)第四章系统软件设计 (11)第4.1节系统程序设计流程图 (11)第4.2节系统总的程序如下： (19)第五章产品的制作与调试 (20)第5.1节PCB板图的及产品的制作 (20)5.1.1 电路图的绘制 (20)5.1.2 PCB板的制作 (20)第5.2节元件安装焊接 (20)5.2.1 元件安装的基本要求与原则 (20)5.2.2 焊接注意的基本事项 (20)第5.3节系统的调试 (19)总结 (20)参考文献 (21)致谢 (22)引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。

目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能热水器、燃气热水器.就中国的具体情况而言,由于太阳能热水器的使用受天气原因的限制,使用范围狭窄；燃气热水器由于以石油、天然气为燃料,而燃料供应量又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因此电热水器越来越受到消费者的青睐.根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长期以来占优势的燃气热水器。

该中心预计，在城市电网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头。

编号本科生毕业设计基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计Ｄesｉgn of Ｓolar Ｗater Heａｔer Iｎｔelligent Cｏntrol System Ｂasedｏn MＣU毕业设计(论文)原创承诺书1．本人承诺:所呈交的毕业设计（论文)《基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计》，是认真学习理解学校的《长春理工大学本科毕业设计(论文)工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容,不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容．2．本人在毕业设计(论文)中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出,对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。

3．在毕业设计（论文)中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

4.本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计(论文)的规定，即:按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本;同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本,允许被查阅和借阅;学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文）,可以公布其中的全部或部分内容。

以上承诺的法律结果将完全由本人承担！作者签名：年月日摘要本文将设计一种适合于家用、高性能的太阳能热水器控制装置,实现多种自动化功能，使用方便、人性化.这一设计将促进太阳能热水器更广泛的使用,从而推动低碳能源的利用,环保节能。

本文在介绍传感器、单片机、时钟芯片的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。

根据太阳能热水器对控制器的要求，提出了以AＴｍeｇa１6单片机为检测控制核心,结合ＳD2200实时时钟，控制水温水位，并利用液晶显示屏实时显示时间、温度、水位等信息,五个按键可以实现对水温和水位的设定。

该设计绿色环保,符合国内低碳经济,具有可持续发展性。

关键词：太阳能热水器单片机温度传感器实时时钟ＡｂstractＷｉtｈthe develoｐmeｎt oｆhumａｎｒａｃe during ｔhe nｅw cｅntu ｒｙeｎｅrgｙconservatioｎand envｉronmentａl prｏｔectｉon becoｍｅs o ｎe oｆthｅｍost imｐortant things in２1st century. Cleａｎaｎd rｅnewabｌe eneｒgy sources aｒe sｔeppｉng on tｏtheｓｔage of the ｎｅｗceｎturｙ。

基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文基于51单片机的水温控制系统设计毕业论文基于单片机的水温控制系统摘要水在人们日常生活和工业生产中有着必不可少的作用，在不同环境和不同的需求中，水温的变化也对我们的生活和工业生产有着重要的影响，为了满足人们在各个领域所需要的水温，水温控制系统在各个领域也应运而生。

随着社会的发展，科技的进步，智能化已经是温控系统发展的主流方向，小到人们生活中的饮水机，大到工业生产中的大型水温加热控制设备等各种水温控制系统发展以趋于成熟。

传统靠人工控制的温度，湿度，液位等信号的测压、力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨率不高，需进行温度校正；并且他们的体积较大适用不方便，在工业生产中也可能应为各种认为的失误发生意外，针对此问题，本系统设计的目的就是实现一种可连续高精度持续调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，操作简单，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

温度检测控制系统在工业生产中主要职责是对温度进行严格的监测，在温度发生变化不符合规定温度时，系统报警提示并做出相应的温度调整措施，以使得生产能够顺利进行，节省了大量的人工，产品的质量也得到充分的保障，同时也避免了各种潜在意外的发生。

从而提高企业的生产效率。

本系统以89C51单片机为核心，扩展外围控制电路，检测变送电路，按键电路，显示电路，复位电路，时钟电路，电源电路，报警电路；本系统的整体运行过程为：通过按键电路设定理想水温范围，实时水温通过检测变送电路模检测，并将检测到的物理量转化成电信号，然后放大电信号并将模拟量同过A/D 转换为单片机识别的数字量发送给单片机。

单片机系统将实时温度与设定温度进行对比，并通过显示电路将实时温度显示出来，如果实时温度大于设定的最高温度或者低于设定的最低温度一定时间，单片机将触发报警电路对过温或者低温进行警报，同时触发控制电路对水温的控制做出适当的调整，确保水温出在理想的温度值，满足需求。

前言温度是表征物体冷热程度的物理量。

在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。

因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。

单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。

将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。

现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。

但随之而来的是巨额的成本。

在很多的小型系统中，处理机的成本占了系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。

随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。

现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。

1绪论1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。

工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。

这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。

单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID，程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益[9]。