水温控制系统设计03学位论文.docx

资源描述

水温控制系统设计03学位论文.docx

《水温控制系统设计03学位论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水温控制系统设计03学位论文.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水温控制系统设计03学位论文.docx

水温控制系统设计03学位论文

摘要

温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。

很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。

因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。

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。

关键词：

单片机、水温控制、AT89C51

1课题描述

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。

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。

开发环境：

微机windowsXP操作系统、DICE反汇编环境、Protues仿真系统、Keil环境

2问题分析和任务定义

2.1问题分析

实际上题目的任务就是要设计一个温控系统，系统的功能是温度测量和控温

在测量部分，要求测量40～90ºC的温度范围，还规定了测量的精度需高于1ºC，测温的结果要求显示。

在控制部分，要求系统能够将水温调节到给定的温度，并进行保温。

题目并未规定温度调节的时间长短，但显然调节时间越短越好。

题目没有具体给出具体加热的器具和方式，因此选手必须自行选择和制作加热装置，然后才能真正进行电路制作。

在发挥部分，还要求提高温度系统的控制性能，缩短调节时间，提高控制精度，增加打印功能。

2.2水温控制系统总体框图

图2.1总体设计

3硬件电路设计

水温控制硬件电路图，如图3.1所示：

图3.1水温控制硬件电路图

4程序设计

4.1程序流程图

（1）主程序流程图

图4.1水温控制主程序流程图

（2）软件结构程序流程图

图4.2软件结构程序流程图

4.2程序代码

;用于获取设置的温度值

TEMP_GETSHEQU10H

TEMP_GETSLEQU11H

;用于在数码管上显示

TEMP_SETHHEQU12H

TEMP_SETLLEQU13H

;用于存放实时温度值

A_BITEQU14H;个位

B_BITEQU15H;十位

;按键输入引脚定义

K1EQUP2.0

K2EQUP2.1

;控制状态引脚定义

DS1820EQUP3.7

FLAGEQU20H.1;DS18B20是否存在标记

DQEQUP3.7

;===========主程序===========

ORG0000H

JMPSTART

ORG03H

JMPEXT0

ORG0013H

JMPEXT1

START:

MOVA,#02H;设置温度值为：

MOVDPTR,#TABLE3

MOVCA,@A+DPTR

MOVTEMP_SETHH,A

MOVA,#05H

MOVDPTR,#TABLE3

MOVCA,@A+DPTR

MOVTEMP_SETLL,A

MOVIE,#10000101B

MOVIP,#00000001B

MOVTCON,#00000101B

MOVSP,#70H;设置堆栈指针

MOVR7,#00H;R7为按键K1次数记录

MOVR6,#00H;R6为按键K2次数记录

;============数码管显示子程序============

DISPLAY:

MOVP0,#0FFH

MOVA,TEMP_SETHH

MOVP0,A

MOVA,#00000001B

MOVP1,A

ACALLDELAY

ACALLTEMP_GETSHH1;调用该子程序，以便保存设置温度值的十位数的值

MOVP0,#0FFH

MOVA,TEMP_SETLL

MOVP0,A

MOVA,#00000010B

MOVP1,A

ACALLDELAY

ACALLTEMP_GETSLL1;调用该子程序，以便保存设置温度值的个位数的值

MOVP0,#0FFH

MOVA,#0BFH

MOVP0,A

MOVA,#00000100B

MOVP1,A

ACALLDELAY

MOVP0,#0FFH

MOVA,#0BFH

MOVP0,A

MOVA,#00001000B

MOVP1,A

ACALLDELAY

ACALLTEMP_DISPLAY;调用实时温度显示子程序

JMPDISPLAY

;============按键扫描子程序============

EXT0:

PUSHACC

PUSHPSW

INCR6

MOVA,R6

CJNEA,#10,DD1

MOVR6,#00H

MOVA,R6

DD1:

MOVDPTR,#TABLE1

MOVCA,@A+DPTR

MOVTEMP_SETHH,A

;ACALLDELAY

POPPSW

POPACC

RETI

EXT1:

PUSHACC

PUSHPSW

INCR7

MOVA,R7

CJNEA,#10,DD2

MOVR7,#00H

MOVA,R7

DD2:

MOVDPTR,#TABLE2

MOVCA,@A+DPTR

MOVTEMP_SETLL,A

;ACALLDELAY

POPPSW

POPACC

RETI

;=========================

;=========获取设置温度值的子程序=========

TEMP_GETSHH1:

;PUSHACC

MOVA,TEMP_SETHH;获取设置温度值的十位数

;MOVP0,#0FFH

MOVTEMP_GETSH,A

MOVR0,#0FFH

TEMP1:

INCR0

MOVA,R0

MOVDPTR,#TABLE3

MOVCA,@A+DPTR

MOVR1,TEMP_GETSH

CLRC

SUBBA,R1

JNZTEMP1

MOVTEMP_GETSH,R0

;POPACC

RET

TEMP_GETSLL1:

;PUSHACC

MOVA,TEMP_SETLL;获取设置温度值的个位数

MOVTEMP_GETSL,A

MOVR0,#0FFH

TEMP2:

INCR0

MOVA,R0

MOVDPTR,#TABLE3

MOVCA,@A+DPTR

MOVR1,TEMP_GETSL

CLRC

SUBBA,R1

JNZTEMP2

MOVTEMP_GETSL,R0

;POPACC

RET

;========================================

;==========初始化及读取温度值子程序======

RE_TEMP:

SETBDQ

ACALLRESET_1820

JBFLAG,ST

RET

ST:

MOVA,#0CCH

ACALLWRITE_1820

MOVA,#44H

ACALLWRITE_1820

ACALLRESET_1820

MOVA,#0CCH

ACALLWRITE_1820

MOVA,#0BEH

ACALLWRITE_1820

ACALLREAD_1820

RET

;========================================

;==========DS18B20复位初始化子程序=======

RESET_1820:

SETBDQ

NOP

CLRDQ

;主机发出延时537us的复位低脉冲

MOVR1,#3

DLY:

MOVR0,#107

DJNZR0,$

DJNZR1,DLY

;然后拉高数据线

SETBDQ

NOP

;等待DS18B20回应

MOVR0,#25H

T2:

JNBDQ,T3

DJNZR0,T2

JMPT4

;置标志位FLAG=1,表示DS18B20存在

T3:

SETBFLAG

JMPT5

;清标志位FLAG=0,表示DS18B20不存在

T4:

CLRFLAG

JMPT7

;时序要求延时一段时间

T5:

MOVR0,#117

T6:

DJNZR0,T6

T7:

SETBDQ

RET

;========================================

;===========写入DS1820子程序=============

;写入DS1820

WRITE_1820:

MOVR2,#8;一共8位数据

CLRC;C=0

WR1:

CLRDQ;总线低位，开始写入

MOVR3,#7

DJNZR3,$;保持16us以上

RRCA;把字节DATA分成8位，环移给C

MOVDQ,C;写入一个位

MOVR3,#23

DJNZR3,$;等待

SETBDQ;重新释放总线

NOP

DJNZR2,WR1;写入下一个位

SETBDQ;释放总线

RET

;========================================

;===========读出DS1820子程序=============

;将温度值从DS18B20中读出

READ_1820:

MOVR4,#2;读取两个字节的数据

MOVR1,#29H;低位存入TEMP_GETCL,高位存入TEMP_GETCH

RE0:

MOVR2,#8;数据一共8位

RE1:

CLRC

SETBDQ

NOP

CLRDQ;读前总线保持为低

NOP

SETBDQ;开始读总线释放

MOVR3,#9;延时18us

DJNZR3,$

MOVC,DQ;从总线读到一个位

展开阅读全文