水温控制系统的实践x

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[摘要] 由于单片机的精确控制能力，在许多领域得到了广泛的研究和应用，在这里，我有这样一个设想，运用单片机结合AD590传感器的性能，设想实现水温控制系统。其中包括了温度检测，加热控制，数据显示等功能。

[关键词] 单片机 控制 水温 AD590

一、设计目标

温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度l℃，标定误差不大于1℃；用十进制数码显示水的实际温度；环境温度降低时，温度控制的静态误差不大于1℃。

二、AD590温度传感器简介

AD590是美国AD公司生产的单片集成两端感温电流源。它的测温范围为一55℃～+150℃，工作电压范围为4 V～30 V，可以承受44 V正向电压和20 v反向电压，输出电阻为710 MΩ。误差为士0.3℃。AD590为电流输出型器件，必须利用接口电路将其电流信号转换为电压信号，再经过A/D转换器转换成数字信号，提供给单片机处理。图1-1电路可将输出电流转换成0 V～5 V的模拟电压。

图1-1 温度采集电路

三、硬件电路

硬件电路由单片机、温度检测模块、加热控制模块、键盘设定模块及数据显示模块构成。

1.单片机选择

由于系统对控制精度的要求不高，所以选用内部具有程序存储器芯片的AT89C51就可以满足要求了。

2.温度检测模块

温度检测模块由温度传感器、信号放大器及A／D转换器组成。由AD590将温度转换成电流信号再经信号放大器得到对应的模拟电压，再经ADC0809转换后接入单片机。

3.加热控制模块

加热控制信号经反相器反相后，驱动固态继电器（SSR）工作，从而接通或断开加热丝两譬的电源，实现对水的加热控制。加热控制电路如图1-3所示。为了使加热控制更加精确，系统采用了三组加热电炉丝组合实现，当温差小于5℃，仅L组加热丝工作；当温差在5℃～l0℃之间时，采用A、B两组加热控制；当温差大于l0℃时，采用A、B、C三组加热控制。

4.键盘设定模块及数据显示模块

键盘扫描由11个按键及3位LED共阳极显示器组成。通过Pl、P2口直接驱动键盘，为简化显示接口，这里采用串行口扩展LED显示器，如图l-2所示。

四、软件设计

1.程序结构设计

（1）主程序

用于进行初始化处理，包括各端口的初始化、定时／计数器的设定、中断允许的设定等。同时进行键盘的扫描输入。

（2）定时中断服务程序

通过单片机内部的定时器T0进行50 ms定时，再通过寄存器R6进行计数，以实现l s定时中断的要求。进入中断服务程序之后，可进行当前温度的检测及显示，根据所测值与设定值的比较结果进行温度控制。图1-5为中断服务程序流程图

（3）温度检测程序

温度检测采用每1 S定时采样一次的方式，为了实现温度的准确检测，采用了平均值滤波法以抗干扰。即连续4次起动ADC0809进行A／D转换，求取转换结果的平均值，存入指定单元，以得到检测温度值。

图1-2 水温控制系统硬件原理图

（4）温度控制程序

通过比较键盘设定值与温度检测值之间的差别，按照一定的控制规律，控制输出口线的状态，实现3组加热丝的控制。

（5）温度显示程序

在每次温度检测之后，进行一次温度显示刷新。在进行温度设定时，显示所设定的温度值。

2.主要程序模块清单

0RG 0000H

AJMPMAIN

ORG000BH

AJMP TOINT

0RG 0030H

MAIN：MOVSP，#60H

MOVPl，#OFFH

MOVSCON，#00H

MOVTMOD，#01H

MOVTH0，#3CH

MOV TL0，#0B0H

MOV R6，#14H

MOV5DH，#00H

MOV5EH，#00H

MOV5FH，#00H

ACALL DISP

SETBET0

SETBEA

SETB TR0

LM0：ACALL KEYSCAN

AJMPLM0

TOINT：MOVTH0，#3CH

MOV TL0，#0B0H

DJNZ R6，TOEND

CLR TR0

CLREA

MOVR6，#14H

ACALL llADC

ACALL XSCL

ACALL DISP

ACALL TCONT

SETB TR0

SETBEA

TOEND：RETI

TADC：MOV50H，#00H

MOVB，#00H

MOV R7，#04H；

MOVDPTR，#7FFFH

TT0：MOVX @DPTR，A

JBP3.2，$

MOVX A，@DPTR

ADDA，50H

MOV50H，A

JNC TTl

INCB

TTl：DJNZ R7，TT0

CLRC

XCHA，B

RRCA

XCHA，B

RRCA

CLRC

XCHA，B

RRCA

XCHA，B

RRCA

MOV50H，A

PET

TCONT：MOVA，51H

CLRC

SUBBA，50H

MOVR0，A

JNCCCPR

MOV Pl，#0FFH

AJMPCONEND

CCPR：MOVA，R0

SUBBA，#19H

JCCCPRl

MOV Pl，#0F8H

AJMPCONEND

CCPR1：MOVA．R0

SUBBA，#0CH

JCCCPR2

MOV Pl，#0FCH

AJMPCONEND

CCPR2：MOV Pl．#OFEH

CONEND：RET

DISP：MOVR2，#03H

MOVRl，#5DH

SETBPl.3

DL0：MOVA，@R1

MOVDPTR，#TAB

MOVC A，@A+DPTR

MOVSBUF，A

DLl：JNB Tl，DLl

CLR Tl

INC Rl

DJNZR2，DL0

RET

TAB：DB OCOH，0F9H，0A4H，0BOH，99H

DB 92H，82H，0F8H，80H，90H