0 引 言
现在，水温操控被广泛运用于食物、医药、化工、家电等许多范畴，水温操控的好坏直接影响着产品的质量，因而，水温操控具有十分重要的含义。本规划的使命与要求为1 L 水由1 kW的电炉加热，要求水温可以在必定规模内由人工设定，并能在环境温度下降时完结主动调整，以坚持设定的温度根本不变。首要功用指标：温度设定规模为25.0~100 ℃，最小区分度为0.1 ℃，温度操控的静态差错小于或等于0.1 ℃，用SMC1602A 液晶显现模块显现实践水温文PID 操控算法中的三个首要参数Kc、TI、Td 的赋值，用串口调试精灵将PID 操控器的输出和温度采样值显现在PC机上。
1 体系计划
本规划以STC89C52单片机为中心，选用了温度传感器DS18B20、RS232规范接口及PID操控算法对温度进行操控。
该水温操控体系是一个典型的检测、操控型运用体系，它要求体系完结从水温检测、信号处理、输入、运算，到输出操控电炉加热功率以完结水温操控的全过程。本规划完结了水温的智能化操控以及供给完善的人机交互界面及PC 机与单片机通讯接口，体系由PC 机与单片机通讯模块、温度检测及其显现模块、PID操控算法等模块组成，其特色在于选用PC机与单片机通讯，体系框图如图1 所示。
2 硬件电路规划
本电路总体规划包含四部分：主机操控部分（STC89C52）、温度采样与显现电路、温度操控电路、PC 机与单片机通讯电路。
2.1 主机操控部分
主机操控部分是电路的中心，体系的操控选用单片机89C52.单片机89C52 内部有8 KB 单元的程序存储器以及512 B 的数据存储器，因而，体系不用扩展外部程序存储器和数据存储器，这样就可以大大削减体系硬件部分的复杂度。
2.2 温度采样与显现电路
体系的信号收集与显现电路首要由温度传感器DS18B20和SMC1602A 液晶显现模块两部分组成。
DS18B20 选用共同的单线接口办法，在与微处理器衔接时，仅需求一条口线即可完结微处理器与DS18B20 的双向通讯。测温规模为-55~+125 ℃，固有测温分辨率为0.5 ℃，作业电源为3~5 V/DC，在运用中不需求任何外围元件，丈量成果以9~12 b 数字量办法串行传送，适用于DN15~25、DN40~DN250 各种介质工业管道和狭小空间设备的测温。
SMC1602 液晶显现器以其微功耗、小体积、运用灵敏等许多优点在袖珍式外表和低功耗运用体系中得到越来越广泛的运用。液晶显现器一般可分为两大类，一类是点阵型，另一类是字符型。点阵型液晶一般面积较大，可以显现图形； 而一般的字符型液晶只要两行，面积小，只能显现字符和一些很简略的图形，简略、易操控且成本低。现在，市面上的字符型液晶绝大多数是根据HD44780 液晶芯片的，所以操控原理是完全相同的，为HD44780 写的操控程序可以很便利地运用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD 一般有14 条引脚线（ 市面上也有许多16 条引脚线的LCD，多出来的2 条线是电源线VCC（15 脚） 和地线GND.
2.3 温度操控电路
此部分电路首要由光电耦合器、三极管和继电器组成。
光电耦合器的耐压值为400 V，它的输出级经三极管将功率放大后操控继电器常开触点的通断，然后终究到达操控电炉子的意图，100 Ω电阻与0.01 μF 电容组成双向可控硅维护电路。
2.4 PC 机与单片机通讯电路
为了使体系具有更好的人机交流界面，在体系规划中咱们经过Visual Basic 言语规划了微机操控界面。体系与微机的通讯大大提高了体系的各方面功用。
因为单片机89C52 串行口为TTL 电平， 而PC 机为RS232 电平，因而，体系选用了MAX232 电平转化芯片来进行电平转化。
因为体系规划了通讯功用，即主体系（89C52）和PC 机的通讯，所以在调查PID 操控器的输出时愈加显着，很大程度上下降了参数整定的难度。别的，经过可视化窗口可以看到体系的采样值。
3 软件规划
本体系的软件规划首要包含三大部分：PC 机与单片机通讯模块的软件规划、温度采样与显现电路模块的软件规划、温度操控模块的软件规划。
3.1 主程序流程图
主程序流程如图2所示，程序首要完结以下的几部分使命：
（1） 初始化：设定各参数的初始值，设定串行口、定时器以及液晶显现模块。
（2） PC 机与单片机通讯：此部分程序首要完结数据在PC 机和单片机间的彼此发送，其首要经过89C52 单片机的半双工串行口完结，然后完结与微机操控接口RS232 的衔接及通讯的操控。
（3） 温度收集及其显现：首要完结温度信号的收集及其对转化后的数字量进行处理，从而用字符型液晶显现模块将实时温度进行显现。
3.2 PID 操控算法
PID 算法是此温控体系功用好坏的决定性要素。其一般算式及模仿操控规则表达式如下：
式中，u（t）为操控器的输出；e（t）为差错，即设定值与反应值之差；Kc 为操控器的放大系数，即份额增益；TI 为操控器的积分常数；Td 为操控器的微分时刻常数。PID 算法的原理即调理Kc、TI、Td 三个参数，使体系到达安稳。
因为PID 的一般算式不易与单片机处理，因而，在规划中选用了增量型PID 算法。将式（1）转化成：
式（3）中的u（k） 即输出PWM 波的导通时刻。其操控算法如图3 所示。
4 测验办法与测验成果
4.1 测验办法
在电炉子中放入1 L 清水，电炉子和操控体系相连，给体系上电，体系进入准备作业状况。别离设定温度为35.3 ℃、40.2 ℃、45 ℃、60 ℃、74.0 ℃、81 ℃，调查设定温度和实践温度，并记载数据。填写表1，一起调查水温改变的动态状况，并记载温度安稳的时刻，填写表2.
4.2 测验成果
设定温度与实测温度的数据比照如表1 所列。表2 所列是温度安稳和时刻的联系，表2 中的设定温度为50℃，每隔30 s 记载实测温度。
5 结 论
从表1 中的数据可知，体系的差错根本安稳在±0.3 ℃，因而能很好地满意体系的规划要求。从表2 所得的数据可知，体系运转5 min 时，根本到达了安稳，阐明体系能很好地操控温度到达抱负值，为需求准确操控温度的使命供给了参阅。一起，体系完结了PC 机与单片机的通讯，把操控参数和操控成果显现PC 机上，便利监控，完结了温度的操控和智能监控。
来历；21ic
