水温控制系统

基于PLC的热水箱恒温控制系统温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。

在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。

对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。

例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。

温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。

可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。

它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。

第一章绪论1.1 引言可编程序控制器(Programmable Controller，简称PLC)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、控制技术、通讯技术等高新技术的工业装置。

现代PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制系统。

在工农业生产中，常用闭环控制方式控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量，PID控制是常见的一种控制方式。

由于其不需要求出控制系统的数学模型，算法简单、鲁棒性好、可靠性高，在使用模拟量控制器的模拟控制系统和使用计算机(包括PLC)的数字控制系统中得到了广泛的应用。

本文针对恒温水箱温控系统的要求，以PLC为温度控制系统的核心，利用PID控制算法实现水箱的恒温控制。

1.2选题的背景温度是是工业上常见的被控参数之一，特别在冶金、化工、机械制造等领域，恒温控制系统被广泛应用于热水器等一些热处理设备中。

基于单片机的水温控制系统第1节引言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AT89C51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 MRAC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。

1.1水温控制系统概述温度控制是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，以单片机为核心设计的炉温控制系统，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。

那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是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。

DS18B20 水温控制系统(全)上个月参加的学校的电子设计大赛，说真的，参加完除了没有感受之外，剩下的感受就是很累。

我是计算机科学与技术学院的，按道理说电子大赛和我的专业根本就不怎么挂钩，不过我还是在同学的督促下“上当”了。

学校的那个信息工程的老师很奇怪，对我们专业好像及其有偏见，也怪不得他被扯下来，不让他教书了。

对我们也是非常有意见，讲说的那天，也是专门和我们做对。

这个温度控制，是用最小系统板做的。

因为我们不会硬件电路一些焊接等。

所以就找了个系统板来做.代码用了36个小时，文档用了18个小时完成。

差不多90%都是自己做的，所以我才说累。

由于代码是汇编做的，我是用Keil来调试代码的，还好最小系统板ME300B有在线仿真功能。

不过也调试了几乎100多次。

做完这个，学校还算给面子，应付我们一个三等奖。

然后他们大赛选一批人去北京培训，然后回来参加广东省的电子大赛，呵呵，当然我是被选上了，但是我从一开始不怎么想做这个，所以我不怎么想去，后来金山公司的暑假实习培训，录取了我，所以我就爽快的拒绝了去北京的那件事。

现在我觉得自己的决定还是很明智的。

呵呵，我只想做自己喜欢做的。

单片机是今年刚刚学的，然后就可以作出这么一个东西来，我觉得自己的脑子还好，至少吸收掌握的比较快，估计和我的基础有关系吧。

但是我的兴趣仍然是高级编程，Windows编程，毕竟自己学了很久了。

不想就这么放弃。

好废话不多说了，这个文档是我花了一个小时整理到博客上的，我觉得这个博客还是非常的COOL的，竟然没有字数限制。

呵呵喜欢。

以后就用你了。

这是我第一篇发表的文章，还希望大家多多留言，提出宝贵的意见。

目录一．引言...二．设计目的...三．系统功能...四．系统设备...五．温度控制总体方案与原理...1．系统模块图...2．系统模块总关系图...六．温度转换核心及其算法...1.温度传感器DS18B20原理与特性...DSl8B20的管脚及特点...DS18B20的内部结构...DS18B20的内存结构...DS18B20的测温功能...DSl820工作过程中的协议...温度传感器与单片机通讯时序...2.温度转换算法及分析...七．硬件设计说明...1．系统总体电路图...2．各个模块电路图...输入系统...输出系统...芯片系统...八．软件设计说明...1．总模块的流程图...2．各个模块的流程图...读取温度DS18B20模块的流程...键盘扫描处理流程...九．操作指引...按键功能...显示温度...设定温度...十．参考文献...程序源代码...一．引言在一些温控系统中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。

摘要本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。

单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。

系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。

文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。

关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位目录一．概述 (3)1.1课题研究的目的及意义 (3)1.2技术指标 (3)二．总体设计方案 (3)三．详细设计方案 (4)1.1温度检测系统 (4)1.2水位检测系统 (6)四．元件说明 (6)1.1 工作原理 (6)1.2单片机的选择 (7)1.3温度传感器 (9)1.4水位传感器 (12)1.5 显示元件 (13)五．硬件模块设计 (15)1.1单片机模块设计 (15)1.2温度检测模块 (16)1.3水位检测模块 (17)1.4 控制模块 (19)1.5 驱动电路设计 (20)六．软件设计 (20)1.2 温度检测系统 (21)1.3 水位检测系统 (22)1.4 DS18B20主程序 (25)七．结论 (25)八．参考文献 (25)附录 (26)单片机与显示器件连接图 (27)系统软件源代码 (27)一．概述1.1课题研究的目的及意义目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。

即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。

鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用LED12864显示温度和时间，设计了一种太阳能热水器微控制器，不仅实现了时间、温度和水位参数的实时显示，而且具有时间设定、温度设定、水位设定与控制功能，停电后再来电时也不用重新设定。

1.2技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。

水温控制系统摘要：该水温控制系统采用单片机进行温度实时采集与控制。

温度信号由“一线总线”数字化温度传感器DS18B20提供，DS18B20在-10～+85°C范围内, 固有测温分辨率为0.5 ℃。

水温实时控制采用继电器控制电热丝和风扇进行升温、降温控制。

系统具备较高的测量精度和控制精度，能完成升温和降温控制。

关键字： AT89C51 DS18B20 水温控制Abstract: This water temperature control system uses the Single Chip Microcomputer to carry on temperature real-time gathering and controling. DS18B20, digitized temperature sensor, provides the temperature signal by "a main line". In -10～+85℃the scope, DS18B20’s inherent measuring accuracy is 0.5 ℃. The water temperature real-time control system uses the electricity nichrome wire carring on temperature increiseament and operates the electric fan to realize the temperature decrease control. The system has the higher measuring accuracy and the control precision, it also can complete the elevation of temperature and the temperature decrease control.Key Words:AT89C51 DS18B20 Water temperature control目录1. 系统方案选择和论证 (2)1.1 题目要求 (2)1.1.1 基本要求 (2)1.1.2 发挥部分 (2)1.1.3 说明 (2)1.2 系统基本方案 (2)1.2.1 各模块电路的方案选择及论证 (2)1.2.2 系统各模块的最终方案 (5)2. 硬件设计与实现 (6)2.1系统硬件模块关系 (6)2.2 主要单元电路的设计 (6)2.2.1 温度采集部分设计 (6)2.2.2 加热控制部分 (8)2.2.3 键盘、显示、控制器部分 (8)3. 系统软件设计 (10)3.1 读取DS18B20温度模块子程序 (10)3.2 数据处理子程序 (10)3.3 键盘扫描子程序 (12)3.4 主程序流程图 (13)4. 系统测试 (14)4.1 静态温度测试 (14)4.2动态温控测量 (14)4.3结果分析 (14)附录1：产品使用说明 (15)附录2：元件清单 (15)附录3：系统硬件原理图 (16)附录4：软件程序清单 (17)参考文献 (26)1.系统方案选择和论证1.1题目要求设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。

水温自动控制系统水温自动控制系统摘要：本文介绍了以AT89C51单片机为核心的水温自动控制系统。

介绍了AT89C51单片机水温控制的硬件电路的设计及软件的编写、调试整个过程。

介绍了本水温控制系统的组成结构，着重介绍了系统中单片机AT89C51的显示控制电路以及受控升温电路的硬件组成。

本文采用分块的模式，对整个系统的硬件设计进行分析，分别给出了系统的总体框图、温度检测电路、显示单元的电路，并对相应电路进行相关的阐述。

调试结果表明以上提到的功能都可以实现。

关键词：水温控制；单片机；显示控制；远程控制1 引言随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展, 现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法.在这些众多的先进测量控制技术中,如何对水温进行控制成为焦点课题之一,为越来越多的科研机构所重视。

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下，为了保证生产过程正常安全的进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度和节约能源，及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制,在许多工业场合中都是重要的环节。

由于本设计是一个典型的检测、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，因此，应以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。

另外，单片机的使用也为实现水温的智能化控制提供了可能，例如实现自动切断电源，语音提示，自动加热，远程控制等。

1.1 温度控制的现状目前市场上经销的温度控制系统大多是采用模拟电路及继电器控制，存在电路繁琐,可调节性差，受温度影响大，响应速度慢，有噪音等缺点，针对这些缺点我们对它进行了再次设计。

实现满足题目要求的水温自动控制系统需要解决以下两个方面的问题：一是高精度的水温测量电路及其数据处理的实现，另一个是控制方法及其控制电路实现的研究。

家用电热水器控制系统的原理家用电热水器控制系统的原理是通过测量和调节水温，保持热水器内的水温在预设的温度范围内，以满足用户的热水需求。

一、传感器：家用电热水器控制系统中的关键部件是传感器，常见的传感器有温度传感器和水位传感器。

1.温度传感器：温度传感器通常用于测量水温，它将水温转化为对应的电信号，通过测量这个电信号的大小，系统可以确定水的温度。

常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

2.水位传感器：水位传感器用于检测热水器内的水位，以确保热水器内有足够的水量。

当水位过低时，热水器将自动断电，以防止加热元件干烧。

二、控制器：1.主控芯片：控制器的核心部件是主控芯片，它是热水器控制系统的大脑。

主控芯片接收传感器发出的信号，并根据预设的温度要求和水位要求，进行控制操作。

主控芯片还可以实现丰富的功能，如定时开关机、恒温保温等。

2.继电器：继电器是一种电控开关装置，它用于控制加热元件的通断。

当主控芯片判断需要加热时，会发送信号给继电器，使其闭合，通电加热元件；当水温达到设定值或水位过低时，主控芯片会发送信号给继电器，使其断开，停止加热。

3.按键部件：按键部件用于用户对热水器进行设置和调节。

通过按键，用户可以选择热水温度、定时功能等，按键的操作将产生对应的信号，发送给主控芯片。

三、控制流程：1.启动和预热：当用户按下开机按键或指定的时间到达时，主控芯片接收到相应的信号，控制继电器闭合，通电加热元件。

同时，主控芯片读取温度传感器的信号，判断水温是否达到设定的预热温度。

如果未达到，主控芯片会继续加热直到达到要求的预热温度。

2.稳定加热：当水温达到预设的预热温度时，主控芯片将继续监测水温，并根据设定的温差范围判断是否需要加热。

如果水温低于设定温度下限减去温差值，则主控芯片控制继电器闭合，继续加热；如果水温高于设定温度上限加上温差值，则主控芯片控制继电器断开，停止加热。

3.保持温度和保护功能：当水温达到设定范围时，主控芯片会控制继电器断开或闭合，以维持水温稳定在设定范围内。

水温自动控制系统毕业设计论文摘要本文设计了一种水温自动控制系统，用于控制水温自动调节和保持。

该系统基于单片机控制技术，具有灵活、精度高、稳定性好等优点，并且适用于各种大中小型水族箱的水温控制。

首先，本文分析了水温控制系统的原理和工作原理，讨论了其执行机理和功能。

其次，通过阐述硬件设计，包括测温原理、传感器选择、控制器密度和其他电路部分等。

在软件设计方面，本文采用C语言编程，实现了自动监测水温变化、自动开关附加加热器和调整温度等功能，并且采取多重保护措施，保证了该系统的安全性和稳定性。

最后，本文通过实验验证了该系统的可行性和实用性，在保证了水族箱内水体温度稳定的基础上，实现了节能和自动化控制的优势，为水族箱饲养提供了一定的实用性支持。

关键词：水温自动控制；水温计；单片机；附加加热器；C语言编程；节能。

AbstractThis paper designs a water temperature automatic control systemfor automatic regulation and maintenance of water temperature. Based on the single-chip control technology, the system has the advantages of flexibility, high accuracy and good stability, and is suitable for controlling the water temperature of various large,medium and small aquariums.Firstly, the principle and working principle of the water temperature control system are analyzed, and its executing mechanism and function are discussed. Secondly, by elaborating on hardware design, including temperature measurement principle, sensor selection, controller density and other circuit parts, and in software design, the paper adopts C language programming to achieve automatic monitoring of water temperature changes, automatic switching of additional heaters and adjusting temperatures, and takes multiple protection measures to ensure the safety and stability of the system.Finally, the feasibility and practicality of the system are verified through experiments, which has the advantages of energy saving and automatic control, and provides practical support for the breeding of aquariums by ensuring the stability of water temperature.Keywords：water temperature automatic control；thermometer；single-chip；additional heater；C language programming；energy saving.。

水温加热控制系统设计摘要：传统的水温加热控制系统采用PID控制，但该方法只适用于线性系统，针对非线性及时变水质环境，采用模糊控制方法，能够更好地实现水温加热控制，本文基于模糊控制策略，提出了一种水温加热控制系统的设计方法。

该方法能够对水温加热过程中出现的误差进行及时纠正，有效地保证了水温加热控制系统的运行效果。

关键词：水温加热；控制系统；模糊控制Introduction:With the development of industry, water temperature control becomes more and more important. Traditional watertemperature heating control systems adopt PID control, butthis method only suitable for linear systems. In response to non-linear and changing water quality environments, fuzzy control methods can better achieve water temperature heating control. Based on fuzzy control strategies, this article proposes a design method for water temperature heatingcontrol system. This method can effectively correct theerrors that occur during the water temperature heating process, ensuring the operating effect of the water temperature heating control system.Method:The proposed system includes a fuzzy control module, temperature measurement module, heating module and display module. The design of fuzzy controller consists of three stages: fuzzification, inference engine and defuzzification. Firstly, the temperature signal is transferred to the fuzzycontroller via a temperature measurement module, then fuzzy sets are created based on the temperature input. Secondly,the inference engine calculates the desired output valuebased on the input value and the rules of the control algorithm. Finally, the defuzzification module converts the fuzzy output into a hard signal for the heating module.Results:The proposed system achieved accurate control of water temperature with a low overshoot range. The system is able to control the temperature error during the heating process and guarantee the temperature stability of the water heating process. Compared with traditional PID control, the fuzzy control can better adapt to non-linear systems and changing water quality environments.Conclusion:The proposed water temperature heating control system basedon fuzzy control can effectively control the watertemperature in a given range with good results. The method is suitable for non-linear and changing water quality environments, and provides a new method for optimizing the control strategy of water temperature heating control systems, which has great application prospects in the fields ofindustry and life.。