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目录一、课程设计背景〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃3二、课程设计要求及分析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃4三、电路原理框图及说明〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃4四、电路原理图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃5五、程序及解析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6六、课程设计总结和感言〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃14七、参考文献〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 14 一、课程设计背景温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。
特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。
在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。
在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统的精确度在满足我们要求的范围内，帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。
在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。
而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。
用高新技术来解决工业生产问题，排除生活用水问题实施对水温的控制已成为电子行业的任务，以此来加强工业化建设，提高人民的生活水平。
二、课程设计要求及分析要求及分析:本课题要求利用单片机对水温进行自动控制，细分为以下几点具体的要求：（1）要有一个加热系统，能对水进行加热，并有一个可控的开关；（2）要有一个反馈系统，能把实际水温反馈回来用于系统的控制；（3）要有一个以单片机为核心的控制系统，能够通过比较设定值和反馈值的大小控制加热系统的工作，并可以对温度进行设定。
目录一、设计要求 (2)二、课程设计的作用、目的 (2)三、设计的具体实现 (2)3、1系统概述 (2)3、2单元电路设计、仿真与分析 (3)（1）温度传感器的选择 (3)（2）K-0C变换 (5)（3）放大 (7)（4）比较 (11)（5）执行机构 (14)四、新得体会及建议 (16)4、1四个问题 (17)（1）问题1 (17)（2）问题2 (18)（3）问题3 (18)（4）问题4 (18)4、2一个疑惑 (19)（5）疑惑1 (19)五、附录 (19)电子元器明细表 (20)六、参考文献 (21)一、设计要求：1.要求控制电路能够对室温22~66度有非常敏感的反应。
有温度设定功能，例如限制温度为40度，对应4Ｖ电压。
2.当温度超过设定值时，指示灯点亮，进行报警提示。
3.总体设计画出原理框图。
4.单元电路设计。
5.利用仿真软件进行电路仿真，列出元件明细表。
6.撰写设计说明书。
二、课程设计的作用、目的模拟电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环通过该教学环节，要求达到以下目：1、使学生进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。
3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
三、设计的具体实现1、系统概述为了实现对水温的检测及控制，首先需要传感器将温度信号转换为电信号，将采集的电信号进行处理使电信号与温度有一一对应的关系，并且由于温度传感器采集的信号为微弱的电信号，还必须将信号放大，再与设定温度所对应的电信号进行比较，由比较结果输出控制报警以及加热电路的工作状态。
从而实现对水温的实时检测。
当水温低于设定温度时，进行加热；水温高于设定温度则，停止加热并报警。
制过程分为以下六个模块分别为：温度传感器、K--o C变换、放大、比较(包含温度设置)、执行机构（加热及报警）、被控制对象（不在电路设计之列，为了更好的说明功能的实现，故提出）。
水温控制电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握水温控制电路的基本原理，包括温度传感器、比较器、继电器等元件的工作原理及相互关系。
2. 学生能够运用所学的电路知识，分析并设计简单的水温控制电路。
3. 学生了解并掌握水温控制电路在实际应用中的注意事项及安全操作要求。
技能目标：1. 学生能够正确使用万用表、示波器等工具，进行水温控制电路的搭建、调试和故障排查。
2. 学生通过实际操作，提高动手能力和团队协作能力，培养工程实践思维。
情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对电子技术的兴趣，增强探索精神和创新意识。
2. 学生能够关注水温控制电路在生活中的应用，认识到科技与生活的紧密联系，提高社会责任感和环保意识。
3. 学生通过课程学习，树立正确的价值观，认识到知识的力量，激发学习的内驱力。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，以理论为基础，实践为核心，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对电子技术有一定的好奇心，但知识水平和实践经验有限。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论联系实际，循序渐进，注重启发式教学，引导学生主动探究和实践。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 水温控制电路原理介绍：- 温度传感器工作原理及其选用- 比较器的作用和种类- 继电器的工作原理和应用2. 水温控制电路设计与搭建：- 电路图设计方法- 元器件选型和参数计算- 电路搭建与调试3. 水温控制电路实际应用案例分析：- 家用热水器水温控制电路分析- 工业设备中水温控制电路应用案例4. 安全操作与注意事项：- 电路搭建过程中的安全常识- 常见故障分析与排查方法教学大纲安排如下：第一课时：水温控制电路原理介绍1.1 温度传感器工作原理及其选用1.2 比较器的作用和种类1.3 继电器的工作原理和应用第二课时：水温控制电路设计与搭建2.1 电路图设计方法2.2 元器件选型和参数计算2.3 电路搭建与调试第三课时：水温控制电路实际应用案例分析3.1 家用热水器水温控制电路分析3.2 工业设备中水温控制电路应用案例第四课时：安全操作与注意事项4.1 电路搭建过程中的安全常识4.2 常见故障分析与排查方法教学内容与课本紧密关联，按照教学大纲逐步推进，确保学生能够掌握水温控制电路的相关知识和技能。
plc水温控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和工作流程；2. 学生能够掌握水温控制系统的组成及各部分功能；3. 学生能够运用PLC编程实现对水温的精确控制。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的水温控制程序；2. 学生能够使用相关工具和仪器进行水温控制系统的调试与优化；3. 学生能够分析并解决实际水温控制过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，提高学习积极性；2. 学生通过团队协作完成课程任务，培养合作精神和沟通能力；3. 学生认识到水温控制在实际生活中的重要性，增强环保意识。
课程性质：本课程属于应用实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生为具有一定电子、电气基础知识的初中生，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手操作。
教学要求：教师需引导学生将所学理论知识应用于实际操作中，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基本原理与结构；- 水温控制系统的组成，包括传感器、执行器、控制器等；- PLC编程基础，如逻辑运算、梯形图编程等；- 水温控制算法，如PID控制原理。
2. 实践操作：- 水温控制系统的搭建，包括电路连接、设备调试等；- PLC编程软件的使用，编写并下载水温控制程序；- 水温控制系统的测试与优化，如调整参数、改进控制效果等。
3. 教学大纲：- 第一课时：PLC基本原理与结构介绍，水温控制系统的概念；- 第二课时：水温控制系统的组成，各部分功能及相互关系；- 第三课时：PLC编程基础，编写简单的水温控制程序；- 第四课时：水温控制算法，PID控制原理及其应用；- 第五课时：实践操作，水温控制系统的搭建与调试；- 第六课时：总结与评价，分析课程实施过程中的优点与不足。
教材章节关联：本教学内容与教材中关于PLC应用、水温控制系统设计等相关章节紧密关联，结合教材内容，确保学生所学知识的科学性和系统性。
1.课程设计目的2.课程设计内容和要求3.设计方案4.课程设计总结5.参考文献目录1011设计一个温度控制器，具体要求如下:能够实现温度从20度到80度的检测及控制，检测精度为1度。
系统温度由拨码盘设定，当检测温度小于给定值时将加热器打开，否则关闭加热器。
•温度控制器的设计原理:温度控制器主要由温度传感器，信号调理电路，温度设置，数字 温度显示和输出功率驱动等部分组成。
其大致原理框图如下:输入A/D 转换器，再由LED 显示其温度；同时把温度的数字信号1. 2. 3. 利用LED 数码管显示检测到的温度值。
4. 系统的控制时间设定为5S 。
温度传感器把温度信号转换成电压信号,由信号调理电路经放大送入比较器与预先设定的固态电压（对应温度控制点）进行比较, 由比较器输出电压的高低变化来控制执行机构（固态器继电器）工作，实现温度自动控制。
三•设计方案：温度控制器的组成1温度检测及放大电路温度检测及放大电路如图所示，图中检测元件采用的是铂热电阻PT100,铂热电阻PT100是一种工业上常用的温度检测元件，具有很高的精度和重复性。
其阻值与温度之间关系为:R=R0( 1+At+Bt*t)式中，t为摄氏温度；R0为t= 0时的阻值；A , B为常数。
由实验法测的，由于本实验控制精度并不很高，因此可以将二次项忽略，这样，PT100阻值与温度之间的关系可用下式表示:R=100+0. 386t铂热电阻是通过电桥的接入方式，将被测温度转换成电压信号。
当电桥平衡时，电桥输出: U=0当温度升高时，U=K* △ R。
由于铂热电阻测量电路输出U的值很小，需要信号调理电路进行信号放大，使其满足A/D转换器的输入要求。
调理信号电路一般采用高输入阻抗、低失调电压及温度漂移系数、稳定的放大倍数、低输出阻抗特性的测量放大器。
温度放大电路是由三个运算放大器组成测量放大电路。
如上图所示。
为使运放在静态时两输入端平衡，令R1=R3，R2=R4。
陕西理工学院课程设计实验报告课程：计算机控制系统课程设计题目：水温控制系统设计院系: 电气工程系班级：自控xx班学号：xxxxx姓名：xxx指导老师：xx时间：10.11.22-10.11.28前言在日常生活中通过水温控制来给人们带来舒适的,方便的生活.例如刚在外工作回家的男人一定会很疲倦了,如果能够洗个热水澡,那真是非常好的事情了.这样能够让一天的疲惫随着温热的流水带走了,家庭主妇要为家人煮一个热喷喷的汤水.煮好以后就这样放着也会变凉的,如何保持水温的恒定呢？这就需要需要水温控制系统了.水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。
单片机控制部分采用AT89C52单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。
然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。
本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。
然后在模型参考自适应算法的基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。
此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。
目录1. 概述 (3)扩展功能 (3)2．方案论证 (3)2．1 总体方案论证 (3)2．2 模块方案论证 (4)2.2.1 控制方法论证 (4)2.2.2 系统组成论证 (5)2.2.3 单片机系统选择 (6)2.2.4 温度传感器选择论证 (6)2.2.5 显示模块电路论证 (6)3．PROTEUS仿真与相关实物图 (7)4．总体设计 (9)5．硬件电路设计与计算 (9)5．1 主机控制部分 (9)5．2 温度采样与显示电路 (10)5．3 温度控制电路 (11)5．4 PC机与单片机通信电路 (11)6．软件设计 (12)6．1 主程序流程图 (12)7．测试方法与测试结果 (15)7．1 系统测试仪器 (15)7．2 测试方法 (15)7．3 测试结果 (15)8．设计总结 (16)附录一液晶驱动显示程序 (17)附录二 DS18B20初始化程序 (19)附录三 PID控制程序 (23)1. 概述该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。
plc水温控制课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习PLC水温控制相关知识，让学生掌握PLC的基本原理、编程方法和应用技巧。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解PLC的基本构成和工作原理；（2）熟悉PLC编程语言和指令系统；（3）掌握PLC在水温控制系统中的应用。
2.技能目标：（1）能够使用PLC进行简单的逻辑控制；（2）能够阅读和分析PLC程序；（3）能够独立完成PLC水温控制系统的编程和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对PLC技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、积极向上的学习态度；（3）培养学生团队协作和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PLC基本原理：介绍PLC的定义、构成、工作原理和编程语言。
2.PLC编程方法：讲解PLC编程的基本方法，包括逻辑控制、定时、计数、中断等。
3.PLC在水温控制系统中的应用：介绍PLC在水温控制中的应用案例，分析控制原理和编程方法。
4.实践操作：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作PLC设备，完成水温控制系统的编程和调试。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：讲解PLC基本原理、编程方法和应用案例。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解PLC在水温控制系统中的应用。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作PLC设备，提高实际操作能力。
4.讨论法：学生进行小组讨论，培养团队协作和解决问题的能力。
四、教学资源为了保证教学效果，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的PLC教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
4.实验设备：配置PLC实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式相结合的方法。
目录目录目录 (1)第一章课程设计内容与要求分析 (2)1.1系统单元电路组成 (2)1.1.1 AT89C51系列单片机介绍 (2)1.1.2 I/O口分配 (4)1.2 继电器功能简介 (5)1.3 数码管功能简介 (5)第二章控制系统程序设计 (6)2.1 硬件电路下载 (6)2.2 硬件电路调试 (14)单片机原理及应用课程设计总结 (15)参考文献 (16)第一章课程设计内容与要求分析1.1系统单元电路组成1.1.1 AT89C51系列单片机介绍1. AT89C51系列基本组成及特性AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K字节的快速可擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 字节的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51产品指令系统，片内有通用8位中央处理器（CPU）和闪存单元，功能强大AT89C51单片机具有很高性价比和应用性，可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51基本功能描述如下：AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/记数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/记数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作直到下一个硬件复位。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子0803班指导教师：工作单位：信息工程学院题目:水温控制系统的设计与制作初始条件：可选元件：温度传感器、继电器、集成运算放大器、电容、电阻、电位器若干、二极管以及发光二极管、三极管、直流电源±12V 。
可用仪器：万用表。
要求完成的主要任务 :（1）设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的温度传感器、选择合适的继电器或晶闸管。
完成对水温控制系统的设计、装配与调试。
（2）设计要求①设计制作可以测量和控制温度的温度控制器测量和控制温度范围： 5～ 80℃，控制精度：± 1℃，控制对象：双向晶闸管或继电器，晶闸管或继电器触点连接：一组转换接点（市电220V/50Hz/2A ）。
② 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（选做：用PSPICE 或 EWB 软件完成仿真）③ 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
时间安排：1、 2010 年 1 月 19 日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2、 2010 年 1 月 20 日至 2010 年 1 月 21 日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3、 2010 年 1 月 22 日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)1绪论 (1)2设计内容及要求 (2)2.1设计的目的和主要任务 (2)设计目的 (2)设计任务及主要指标 (2)2.2设计思想 (2)3选定方案的论证及整体电路的工作原理 (3)3.1选定方案的论证 (3)3.2稳压电路的设计 (4)电路原理方框图 (4)电路工作原理 (4)4 单元电路的设计与元器件选择 (5)4.1 电源电路 (5)4.2 温度传感器 (5)4.3 继电器 (6)4.4 比较器 (7)4.5 放大器 (8)5 程序流程图 (10)6 电路安装与调试 (11)6.1 电路安装 (11)6.2 电路调试 (11)7 课程设计心得体会 (12)参考文献 (13)附录Ⅰ元件清单 (14)摘要模拟电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。
基于单片机水温控制系统的设计摘要本文介绍了基于AT89S52单片机水温测量及控制系统的设计。
系统硬件部分由单片机电路、温度采集电路、键盘电路、LED显示电路、继电器控制电路等组成。
软件从设计思路、软件系统框图出发，逐一分析各模块程序算法的实现，通过C语言编写出满足任务需求的程序。
本系统采用数字式温度传感器DS18B20作为温度传感器，简易实用，方便拓展。
单片机以此对水的温度进行有效检测与报警，并以此进行水温的控制。
基于单片机水温控制系统采用多电源供电，降低了系统各个模块间的干扰，还保证了电源能为各部分提供足够的工作电流，提高系统的可靠性。
关键词：水温控制 AT89S52 DS18B20湖南科技大学课程设计目录摘要 (i)第一章绪论 (1)1.1水温控制系统设计的背景 (1)1.2水温控制系统设计的意义 (1)1.3水温控制系统完成的功能 (2)第二章系统设计方案选择 (3)2.1单片机及水温控制方案 (3)2.2水温传感器方案 (3)2.3电源设计方案 (4)2.4控制系统总体设计 (4)第三章硬件设计部分 (5)3.1单片机电路 (5)3.2温度检测电路 (9)3.3其它部分硬件电路 (13)第四章软件设计部分 (16)4.1程序设计方案 (16)4.2各模块子程序设计 (17)第五章系统调试部分 (21)参考文献 (23)附录 (24)第一章绪论1.1水温控制系统设计的背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。
所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。
单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用，特别是单片机技术的开发与应用，标志着计算机发展史上又一个新的里程碑。
单片机应用课程设计报告书系别：信息工程系专业：自动化班级：自动112学号: 201107074246姓名：张海鹏目录单片机应用 (1)课程设计报告书 (1)引言 (1)(一)课题研究的背景 (2)(二)课题研究的目的和意义 (2)(三)课程设计分析设计 (2)1、题目：水温控制系统的设计 (2)3、设计键盘电路，完成温度给定。
(2)5、系统设计技术指标 (2)(四)方案选择 (3)1、控制电路选择的论证 (3)2、测温电路方案的选择 (3)3、加热控制方案的论证 (3)4、软件算法方案选择 (4)(五)课程设计分析设计 (4)1、系统总体方案设计 (4)2、温度传感器DS18B20简介 (5)3、控制芯片AT89C51单片机简介 (6)4、时钟电路简介 (7)5、键盘与LED数码显示电路简介 (8)6、加热控制电路简介 (8)（六）系统硬件电路设计 (9)1、温度采集电路的设计 (9)2、加热控制电路的设计 (10)3、键盘、显示电路的设计 (11)4、显示电路 (11)5、报警模块 (11)（七）系统软件设计 (12)1、读取DS18B20温度模块子程序 (12)2、数据处理子程序 (13)3、键盘扫描子程序 (15)4、PID控制算法的程序设计 (16)5、系统主程序流程图 (17)（八）程序源代码 (18)（九）上机调试运行结果及分析 (18)（十）心得体会 (19)（十一）参考文献 (20)附录一 (21)附录二 (22)附录三（源程序） (23)引言随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。
该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。
系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。
硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，测温电路、实时时钟电路、LCD液晶显示电路以及通讯模块电路等。
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。
[关键词] STC89C52单片机；DS18B20；显示电路(一)课题研究的背景工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。
随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计就是基于单片机STC89C52温度控制系统的设计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。
(二)课题研究的目的和意义随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。
本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。
单片机STC89C52 能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。
所有温度数据均通过液晶显示器LCD显示出来。
系统可以根据时钟存储相关的数据。
通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。
(三)课程设计分析设计1、题目：水温控制系统的设计2、设计要求：被控对象为1公斤净水。
容器为搪瓷器皿。
温度设定范围40-90度。
误差小于1度。
以51系列单片机控制核心通过温度传感器检测当前的水温。
并在LED数码管上显示当前的温度。
3、设计键盘电路，完成温度给定。
4、发挥部分：以上为基本功能要求，学生可根据实际情况，在程序设计和实现功能上做进一步的扩展。
比如，设计超温报警功能、语音提示功能等等。
5、系统设计技术指标本设计水温设定由人工设定，温度设定范围为40-90℃，最小区分度为1℃,标定温差≤1℃；环境温度降低时，温度控制的静态误差≤1℃；用十进制数码管显示水的实际温度；采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到90℃）时，减小系统的调节时间和超调量。
根据任务和测量控制现象以及现有的条件，此方案采用了AT89C51单片机为核心，采用温度传感器DS18B20进行温度采集，用固态继电器控制加热，使其达到电路简单、可靠的目的。
使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系还具有控制精度高的特点。
(四)方案选择1、控制电路选择的论证方案一：采用运放等模拟电路搭建一个控制器，用模拟方式实现PID控制，对于纯粹的水温控制，这是足够的。
但是附加显示、温度设定等功能，还要附加许多电路，稍显麻烦。
同样，使用逻辑电路也可实现控制功能，但总体的电路设计和制作比较烦琐。
方案二：采用FPGA实现控制功能。
使用FPGA时，电路设计比较简单，通过相应的编程设计，可以很容易地实现控制和显示、键盘等功能，是一种可选的方案。
但与单片机相比，价格较高，显然大材小用。
方案三：采用单片机最小系统同时完成控制、显示、键盘等功能，电路设计和制作比较简单，成本也低，是一种非常好的方案。
综上所述本设计采用方案三作为控制电路。
2、测温电路方案的选择方案一：采用热敏电阻作为测温元件。
热敏电阻精度高，需要配合电桥使用，要实现精度测量需要配上精密较高的电阻。
此外还需要制作相应的调理电路。
方案二：采用半导体集成温度传感器作为测温元件，半导体集成温度传感器应用也很广泛，它的精度、可靠性都不错，价格也适中，使用比较简单，是一个较好的选择。
综上所述本设计采用方案二作为测温电路。
3、加热控制方案的论证首先要选择好加热装置。
根据题目，可以采用热得快进行加热，控制热的快的功率即可控制加热速度。
当水温过高时，一般不能对水进行降温控制，而只能关掉热得快，让其自然冷却。
在制作中，为了达到更好的控制效果，也可以放置一个小风扇，当加热时开启热得快关闭风扇，当水温超高时关闭热得快开启风扇加速散热。
热得快这类电阻性电器可直接使用220V交流电，控制有两种实现方式。
它们的电压波形如图所示。
控制导（a ） （b ）具体方案如下。
方案一：采用控制导通交流周期数的方式如图（a ）所示，为了达到控制的精度，需要在一个较多的周期数中控制导通的数目，不适用于动态性能较高的控制。
水温控制系统具有较大的惯性，可以考虑这种控制方式。
方案二：采用控制导通角的方式如图（b ）所示，由于对每个周期的交流电都进行控制，因此响应速度比较高，另外由于导通角连续可调，因此控制精度比较高。
4、软件算法方案选择方案一：采用模糊控制算法，对于一个典型的模糊控制系统，考虑它的输入信号有偏差e 和偏差变化率e 两种，输出信号为控制信号u 。
根据测试经验，可选取三角型隶属函数，分为正大、正中、正小、正零、零、负零、负小、负中、负大，9个档次。
然后根据控制规则列出规则基表。
这种控制方法能够较精确的实现设计要求，但是考虑到单片机的存储量，和实时性，不采取这种尚未完全推广的控制方法。
方案二：采用经典PID 控制算法和根据实验数据分区间控制的算法，对于温度系统来说，被控对象没有精确的数学模型。
热得快加热使得水温具有有热惯性，而且检测的实时数据是检测点附近的实时温度并不能完全体现1升水的实际温度，所以经典PID 控制算法不能满足设计要求，还必须根据实验数据进行调整。
这种控制算法基本能够满足设计要求，且通用性较强本设计采用方案二作为控制算法。
(五)课程设计分析设计1、系统总体方案设计本系统的电路设计方框图如图2-1所示，它由七部分组成：①控制部分主芯片采用单片机AT89C51；②显示部分采用4位LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示；③温度采集部分采用DS18B20温度传感器；④加热控制部分采用继电器电路；⑤时钟电路；⑥复位电路；⑦单列3按键键盘输入设定温度值。
AT89C51LED 显示继电器DS18B20复位电路时钟电路键盘输入图2-1 系统设计方框图2、温度传感器DS18B20简介温度传感器是整个控制系统获取被控对象特征的重要部件，它的特性直接影响系统的精度。
美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS1820,可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理，是最新的“一线器件”。
它具有体积小、适用电压宽、经济、实用、线性度很好，精度较高且其本身已经进行了校正，使用时不需再进行调整等特点。
本设计采用DS18B20作为智能温度传感器，采集的数据以“一线总线”的数字方式传输直接送到单片机中，同时可传送CRC校验码，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量。
图2-2 DS18B20外部结构用一线制数字温度传感器DS18B20来作为本课题的温度传感器。
传感器输出信号进4.7K的上拉电阻直接接到单片机的P1.0引脚上。
DS18B20温度传感器是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。
该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。
本设计中温度传感器之所以选择单线数字器件DS18B20，是在经过多方面比较和考虑后决定的，主要有以下几方面的原因：（1）系统的特性：测温范围为-55℃～+125℃，测温精度为士0.5℃；温度转换精度9～12位可变，能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输出；12位精度转换的最大时间为750ms；可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式。
（2）系统成本：由于计算机技术和微电子技术的发展，新型大规模集成电路功能越来越强大，体积越来越小，而价格也越来越低。
一支DS18B20的体积与普通三极管相差无几，价格只有十元人民币左右。
（3）系统复杂度：由于DS18B20是单总线器件，微处理器与其接口时仅需占用1个I/O端口且一条总线上可以挂接几十个DS18B20，测温时无需任何外部元件，因此，与模拟传感器相比，可以大大减少接线的数量，降低系统的复杂度，减少工程的施工量。
（4）系统的调试和维护：由于引线的减少，使得系统接口大为简化，给系统的调试带来方便。
同时因为DS18B20是全数字元器件，故障率很低，抗干扰性强，因此，减少了系统的日常维护工作。
DS18B20温度传感器只有三根外引线：单线数据传输总线端口DQ ，外供电源线VDD，共用地线GND。
DS18B20有两种供电方式：一种为数据线供电方式，此时VDD接地，它是通过内部电容在空闲时从数据线获取能量，来完成温度转换，相应的完成温度转换的时间较长。
