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目录1意义与要求 (1)1.1实际意义 (1)1.2技术要求 (1)2设计容及步骤 (1)2.1方案设计 (1)2.2详细设计 (2)2.2.1 主要硬件介绍 (2)2.2.2 电路设计方法 (3)2.2.3绘制流程图 (6)2.2.4程序设计 (7)2.3调试和仿真 (7)3结果分析 (8)4课程设计心得体会 (9)参考文献 (10)附录 (11)电加热炉温度控制系统设计1意义与要求1.1实际意义在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。
工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。
通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。
1.2技术要求要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统，并用软件仿真。
功能要求如下：（1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度；（2）能对所要求的温度进行设定；（3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。
2设计容及步骤2.1方案设计要想达到技术要求的容，少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD 显示屏、直流电动机等。
其中单片机用作主控制器，控制其他器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中进行数值对比；LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示电加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断电停止加热。
整体思路是这样的：首先我们通过按键设定所需要的温度值，然后利用温度传感器检测电加热炉的实时加热温度，并送至单片机与设定值进行比较。
若检测值小于设定值，则无任何动作，电加热炉继续导通加热；若检测值大于设定值，则单片机控制光电耦合器导通，继电器动作，电加热炉断电停止加热。
第１章绪论1.1 设计要求1.1.1 设计题目和设计指标设计题目：智能温控系统设计设计指标：1）设计组成单回路控制系统的各部分，画出总体框图；2）能根据单回路温度定值控制系统的特点，确定控制方案；3)根据所确定的设计方案进行仪表选择、控制器选择、执行器选择；4)合理选择PID 参数。
5)撰写设计说明书及注意事项。
1.1.2 设计功能设计一个单回路温度控制系统，实现温度定值控制；确定设计方案，选择检测变送器、控制器、执行器，确定控制器算法，并进行参数整定，以提高综合运用有关专业知识的能力和实际动手能力。
第２章 系统总体设计方案2.1工艺流程图图1:工艺流程图2.2方框图工作流程介绍系统开始后，水温传感器将水温传送给控制器与给定值进行比较，e 是否为0，如果为0直接输出，如果不为0，控制器进行PID 计算，参数整定后，进行调节，然后传给执行器执行命令，从而达到温度稳定。
PID 控制器 电阻丝加热器 加热罐水温水温检测一给定值 输出值图2：温度单回路系统结构框图+ 加热器 TT 温检控 制 器TC给定值第3章 硬件设计和器件选择3.1电气接线图250欧姆250欧姆0~5V0~10V12250欧姆250欧姆0~10V75温度控制对象温度变送脉宽调制图3：调节器与温度模块接线图3.2器件选择3.2.1 控制器用于调节PID 算法的控制器选择AI818 3.2.2 温度传感器测量水温的传感器采用热电阻Cu50。
热电阻Cu50在—50～150℃测量范围内电热阻和温度之间呈线性关系，温度系数越大，测量精度越高，热补偿性好，在过程控制领域使用广泛。
系统采用三线制Cu50，温度信号经过变送单元转换成4～20mADC 电流信号，便于采集。
3.2.3 加热器采用电阻丝作为加热器件，采用可控硅移相触发单元调节电阻丝的发热功率，输入控制信号为4—20mA标准电流信号，其移相触发与输入控制电流成正比。
输出交流电压来控制加热器电阻丝的两端电压，从而控制加热罐的温度。
辽宁工程技术大学电气控制技术与PLC 课程设计设计题目水塔水位PLC自动控制系统指导教师院（系、部）电气与控制工程学院专业班级学号姓名日期电气控制技术与PLC课程设计任务书摘要随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。
随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。
水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。
利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS 组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置关键词：PLC(Programmable Logic Controller)、自动化、水塔水位目录1概论 .................................. 错误！未定义书签。
1.1 可编程序控制器简介............... 错误！未定义书签。
1.2 PLC的工作原理.................... 错误！未定义书签。
1.3 PLC的特点 ....................... 错误！未定义书签。
1.4 PLC的选择 ....................... 错误！未定义书签。
2 水塔水位自动控制系统方案设计.......... 错误！未定义书签。
3 水塔水位自动控制系统硬件设计.......... 错误！未定义书签。
3.1水塔水位控制系统设计要求.......... 错误！未定义书签。
课程设计说明书课程设计说明书题目：温度控制系统的设计与实现摘要温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。
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，介绍了一种温度控制系统建模与控制，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。
关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PIDAbstractIn industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance.This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well.Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control;Process control; PID目录第一章概述 .......................................... 错误！未定义书签。
基于51单片机的家用电热水器设计说明一、引言家用电热水器在现代生活中起着至关重要的作用。
传统的家用电热水器往往存在能耗高、操作不便等问题，因此需要一种新的设计方案来改善这些问题。
本文将介绍一种基于51单片机的家用电热水器设计方案，旨在提高热水器的效能和用户体验。
二、硬件设计1.控制电路该电热水器的控制电路由51单片机、温度传感器、电动阀门和水泵组成。
51单片机作为核心控制芯片，可以实现对温度、加热和水泵的控制。
温度传感器与单片机相连，用于检测水温并反馈给单片机。
电动阀门和水泵也与单片机相连，通过单片机的控制来实现水的流动和加热。
2.供电电路该电热水器的供电电路由交流电源转换为直流电源的开关电源和稳压电路组成。
开关电源可以将输入的220V交流电转换为12V直流电，并通过稳压电路将其稳压为5V供给单片机及其他辅助电路使用。
三、软件设计1.温度控制算法该电热水器采用闭环温度控制算法，即根据温度传感器检测到的水温与设定的目标温度进行比较，通过调节电动阀门和水泵的开关来控制水的流动和加热。
具体的控制算法可以参考PID控制算法来实现。
2.用户界面设计该电热水器的用户界面可以采用LCD显示屏和按键控制来实现。
LCD 显示屏可以显示当前的水温、设定的目标温度和工作状态等信息。
按键控制可以用于调节目标温度和启动/停止热水器等操作。
四、功能特点1.自动控制该电热水器通过温度传感器和51单片机的控制，可以实现对水温的自动控制。
当检测到水温低于设定的目标温度时，电热水器会自动启动加热和水泵，直到水温达到目标温度为止。
当水温超过设定的目标温度时，电热水器会自动停止加热和水泵。
2.人性化设计该电热水器的用户界面简单直观，用户可以通过按键来调节目标温度和启动/停止热水器。
LCD显示屏可以实时显示当前的水温和设定的目标温度，方便用户进行操作和监控。
3.能耗节约该电热水器的自动控制功能可以确保水温始终保持在设定的目标温度范围内，避免了长时间加热和过热导致的能耗浪费。
鱼缸水温自动控制器任务书中北大学课程设计任务书2011/2012 学年第二学期学院: 信息与通信工程学院专业: 生物医学工程学生姓名: 学号: 课程设计题目: 医学电子电路实践课程设计鱼缸水温自动控制器的设计起迄日期: 2012年6月 4 日,2012年6月 15 日课程设计地点:201实验室，学院610，学院503室指导教师: 侯宏花石海杰系主任: 王浩全下达任务书日期: 2012 年 6 月 4 日课程设计任务书1(设计目的:学生通过自己动手设计制作，将电子技术相关理论知识与制作实践相结合，提高学生的动手能力，加深对电子技术原理的理解，增加学习电子技术的兴趣，为今后投入电子技术的开发应用打好基础。
2(设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):热带鱼一般生活在24,25?的水温中，冬天往往要使用加热器加热，但是一般加热时候很难准确控制水温。
为此要求设计一鱼缸水温自动控制器，以达到水温自动控制的目的。
即用数字显示被测温度。
数字式温度计不仅读数方便，而且测量精确，得到广泛应用。
设计要求及技术指标如下:(1)当水温低于设定温度时，加热器通电加热，水温逐渐升高;(2)当水温达到或超过设定温度时，加热器断电停止加温;(3)当水温略低于设定温度时，重新开始加温，使得水温保持在设定温度附近。
3(设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕:(1)计算元件参数，给出详细计算过程;(2)给出完整的设计方案;(3)画出完整电路图，并仿真，对仿真结果进行分析;(4)写出设计总结报告;课程设计任务书 4(主要参考文献:1(傅劲松.电子制作实例集锦.福州:福建科学技术出版社，2006. 2(张庆双. 实用电子电路200例. 机械工业出版社，20033(刘修文. 实用电子电路设计制作300例. 中国电力出版社，20055(设计成果形式及要求:(1) 课程设计说明书;(2) 电路原理图;(3) 仿真结果。
课程设计说明书题目：温度控制系统的设计与实现学生姓名：学院：电力学院系别：自动化专业：自动化班级：指导教师：二〇一年一月十四日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：计算机控制系统课程设计学院：电力学院班级：自动化07-3班学生姓名：石鑫学号：指导教师：刘磊李志明摘要温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。
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，介绍了一种温度控制系统建模与控制，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。
关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PIDAbstractIn industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance.This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well.Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control;Process control; PID目录第一章概述..........................................................................................................................................1.1 题目背景及应用意义...........................................................................................................1.2 本文内容及工作安排 (1)第二章系统组成及被控对象分析（被控对象数学建模） (3)2.1 系统组成 (3)2.1 被控对象分析（被控对象数学建模） (5)第三章控制策略设计及仿真研究 (11)3.1 控制策略设计 (11)3.2 仿真研究 (15)第四章控制策略实现 (18)4.1 组态环境下控制策略编程实现 (18)4.2 力控软件 (18)4.3 运行结果分析 (20)第五章总结 (22)参考文献 (23)第一章概述1．1 题目背景及应用意义在近四十年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了一代新型的电子计算机——微型计算机，使得计算机应用日益广泛；目前，计算机应用已渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。
汽车发动机散热器的自控系统课程设计说明书一、引言汽车发动机散热器是保证发动机正常运行的关键部件之一。
发动机工作时会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，会导致发动机过热，甚至造成发动机损坏。
为了解决发动机散热问题，本课程设计旨在设计一个自动控制系统来管理发动机散热器的散热效果，确保发动机温度在安全范围内。
二、系统设计该自控系统的设计思路如下：1.传感器部分：通过安装温度传感器来实时检测发动机的温度，并将检测结果发送给控制单元。
2.控制单元部分：控制单元接收来自传感器的温度数据，并根据预设的温度范围制定散热策略。
如果温度过高，控制单元将会自动开启散热器以加速散热；如果温度过低，则会自动关闭散热器以避免过量散热。
3.执行部分：控制单元通过输出控制信号来控制散热器的开关状态，以实现自动控制散热器的散热效果。
三、硬件设计本系统的硬件设计主要包括传感器部分和执行部分。
1.传感器部分：选择适用于汽车发动机温度检测的温度传感器，如NTC温度传感器。
将传感器安装在发动机的散热器上，以便实时检测发动机的温度。
2.执行部分：选择合适的继电器模块作为执行部分，通过继电器控制散热器的开关状态。
继电器模块的输入端接收控制单元输出的控制信号，输出端连接散热器的电源线。
四、软件设计该自控系统的软件设计主要包括控制单元的算法设计和执行部分的驱动程序设计。
1.控制单元算法设计：通过编程实现控制单元的温度策略。
当温度超过上限时，控制单元输出控制信号以打开继电器，使散热器工作；当温度低于下限时，控制单元输出控制信号以关闭继电器，停止散热器工作。
2.执行部分驱动程序设计：编写相应的驱动程序，实现控制单元与继电器模块的通讯和控制。
五、实验步骤1.搭建系统硬件框架：将温度传感器安装在散热器上，将继电器模块连接到散热器的电源线上。
2.编写控制单元的算法和执行部分的驱动程序：根据系统设计要求，编写相应的算法和驱动程序。
3.软硬件集成测试：将编写好的驱动程序与硬件连接起来，进行具体的测试，检查系统的功能和稳定性。
基于51单片机的水温自动控制系统0 引言在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。
而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。
本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。
本温控系统可应用于温度围30℃到96℃。
1 设计任务、要求和技术指标1.1任务设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定围（30℃到96℃）自动调节温度，使水温保持在一定的围（30℃到96℃）。
1.2要求（1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。
（2）当液位低于某一值时，停止加热。
（3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。
（4）无竞争-冒险，无抖动。
1.3技术指标（1）温度显示误差不超过1℃。
（2）温度显示围为0℃—99℃。
（3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。
（4）检测信号为电压信号。
2 方案分析与论证2.1主控系统分析与论证根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。
其引脚图如图1所示。
2.2显示系统分析与论证显示模块主要用于显示时间，由于显示围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。
在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的容无闪烁，但电路消耗的电流较大。
方案二：采用动态显示的方案由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。
由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
图1 AT89C51引脚图2.3 检测系统分析与论证1 温度检测：有选用AD590和LM35D两种温度传感器的方案，但考虑到两者价格差距较大，而本系统中对温度要求的精度不很高，因而选用比较廉价LM35D。
等级:课程设计课程名称电气控制与PLC课程设计课题名称液位自动控制系统设计与调试专业班级学号姓名指导老师电气信息学院课程设计任务书课题名称液位自动控制系统设计与调试姓名专业班级学号指导老师课程设计时间教研室意见审核人：一.课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程围的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
二. 课程设计的容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。
2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选择电器元件，列出电器元件明细表。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。
2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。
3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。
2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。
确定控制方案。
配置电器元件，选择PLC型号。
绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。
设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。
3.第一周星期五：上机调试程序。
4.第二周星期一：指导编写设计说明书。
水温自动控制系统设计摘要水温自动控制系统在工业及日常生活中应用广泛，在生产中发挥着重要作用。
实现水温控制的方法很多，如单片机控制、PLC控制等等。
而其中用单片机控制实现的水温控制系统，具有可靠性高、价格低、简单易实现等多种优点。
单片机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域，现在许多自动化的生产车间里，都是靠单片机来实现的。
温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能很难提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
为了实现高精度的水温测量和控制，本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位单片机为核心，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的方法来实现的水温控制系统，其硬件电路包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。
该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。
关键词：AT89S52；温度控制；PT1000；PIDDesign of Temperature Automatic ControlSystemABSTRACTThe temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system.In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value.Keywords：AT89S52; temperature control; PT1000; PID目录1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国外研究现状 (1)1.3 研究方法 (1)2 系统方案 (2)2.1 水温控制系统设计任务和要求 (2)2.2 水温控制系统 (2)2.2.1 方案选择 (2)2.2.2 温度控制系统算法分析 (4)3 系统硬件设计 (9)3.1 总体设计框图及说明 (9)3.2 外部电路设计 (9)3.2.1 温度采集电路 (9)3.2.2 温度控制电路 (11)3.3 单片机系统电路设计 (11)3.3.1 A/D转换电路 (11)3.3.2 串口通讯部分电路 (14)3.3.3 数码显示电路 (16)4 系统软件设计 (17)4.1 程序框架结构 (17)4.2 程序流程图及部分程序 (17)4.2.1 主程序模块 (17)4.2.2 系统初始化 (19)4.2.3 按键程序 (19)4.2.4 A/D采样数据处理 (21)4.2.5 PID计算 (24)4.2.6 继电器控制 (25)5 系统安装调试与测试 (27)5.1 串口调试 (27)5.2 继电器测试 (27)5.3 温度采集与测试 (27)6 结论 (28)参考文献 (29)致 (30)1 引言1.1 课题背景温度控制是无论是从工业生产过程中，还是在日常生活中都起着至关重要的作用，过低的温度或者过高的温度都会使水资源失去应用的作用，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匮乏的情况下，我们就更应该掌握好对水温的控制，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，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示、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的水温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。
1.2 国外研究现状目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。
温度控制系统在国各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。
成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。
现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。
随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用围大以及本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。
1.3 研究方法本文主要介绍单片机温度控制系统的设计过程，其中涉及系统结构设计、元器件的选取和控制算法的选择、程序的调试和系统参数的整定。
以AT89S52为CPU，温度信号由Pt1000和电压放大电路提供。
电压放大电路用超低温漂移高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大，用单片机控制SSR固态继电器的通断时间以控制水温，系统控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。
水温可以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，具有较好的快速性与较小的超调。
2 系统方案2.1 水温控制系统设计任务和要求该系统设计任务：设计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。
水温可以在一定围由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。
系统设计具体要求为：温度设定围为40～90℃；环境温度降低时温度控制的静态误差≤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；用十进制数码管显示水的实际温度。
2.2 水温控制系统水温控制系统是一个过程控制系统，组成框图如图2-1所示，由控制器、执行器、被控对象及反馈作用的测量变送组成。
图2-1 控制系统框图除了以上的组成元件以外，还需要选择合适的算法以实现所要求的控制精度，以下我会对关键的元件以及电路的确定进行详细的分析。
因为方案选取的好坏将直接影响着整个系统实现效果的优劣。
2.2.1 方案选择方案一：采用8031作为控制器，使用最为普遍的器件ADC0804作模数转换，控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。
此方案简易可行，器件的价格便宜，但8031部没有程序存储器，需要扩展，增加了电路的复杂性。
方案二：此方案采用89S52单片机实现，此单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。
控制电路部分采用SSR固态继电器控制电炉丝的通断此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。
将两个方案相比较后可得出一个结论，采用Atmel单片机来实现本题目，无论是从结构上，还是从工作量上都有很大的优势，所以我最后选择使用AT89S52作为该控制系统的核心。
根据水的温度变化慢，并且控制精度不易掌握的特点，我们设计了以AT89S52单片机为检测控制中心的水箱温度自动控制系统，总体框图如图2-2所示。
图2-2 控制器设计总体框图温度控制采用改进的PID数字控制算法，数码显示采用3位LED静态显示。
该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高,有较强的通用性。
图2-3为整个水温控制系统的原理图，分别由测温电路，继电器控制电路，串口通讯电路，LED显示电路等部分组成。
图2-3 水温控制电路原理图2.2.2 温度控制系统算法分析系统算法控制采用工业上常用的位置型PID数字控制，并且结合特定的系统加以算法的改进，形成了变速积分PID—积分分离PID控制相结合的自动识别的控制算法。
该方法不仅大大减小了超调量，且有效地克服了积分饱和的影响，使控制精度大为提高。
长期以来国外科技工作者对温度控制器进行了广泛深入的研究，研究了大批温度控制器，如性能成熟应用广泛的PID调节器、智能控制PID调节器、自适应控制等。
此处主要对一些控制器特性进行分析以便选择适合的控制方法应用于改造。
常用的控制算法有以下几种：1.经典的比例积分微分控制算法；2.根据动态系统的优化理论得到的自适应控制和最优控制方法；3.根据模糊集合理论得到模糊控制算法。
自适应控制、最优控制方法以及模糊控制算法是建立在精确的数学模型基础上的，在实时过程控制中，由于控制对象的精确数学模型难于建立，系统参数经常发生变化，运用控制理论进行综合分析要花很大代价。
同时由于所得到的数学模型过于复杂难于实现。
在实时控制系统中要求信号的控制信号的给出要及时，所以在目前的过程控制系统中较少采用自适应控制、最优控制方法和模糊控制算法。
目前在过程控制中应用较多的还是PI 控制算法、PD 控制算法和PID 控制算法。
水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性较大的特点，水在容器的流动或热量传递都存在一定的阻力，因此可以归于具有纯滞后的一阶惯性环节。
