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基于51单片机的恒温水箱控制系统设计-上海跃进医疗器械有限公司

[导读]​为了实现对上海跃进医疗器械有限公司恒温水箱水温的精确控制,文章提出了基于51单片机的恒温水箱控制系统设计。系统以51系列STC89C52单片机为核心,利用数字传感器DS18B20采集水温,并通过数码管进行实时显示,

为了实现对恒温水箱水温的精确控制,文章提出了基于51单片机的恒温水箱控制系统设计。系统以51系列STC89C52单片机为核心,利用数字传感器DS18B20采集水温,并通过数码管进行实时显示,采用经典PID控制算法和PWM控制技术,对被控对象进行实时控制,从而实现对水温的精确调节。实际应用表明:该恒温水箱系统具有成本低廉,可靠性好,控制精度高、实用性强的特点,具有很高的实用价值和应用前景。关键词:单片机;数字温度传感器;PID控制;恒温水箱;

2.  随着社会的进步和科技的发展,智能化已经成为恒温控制系统发展的主流。恒温水箱无论是在工业控制领域,还是在医疗保健、智能家居等领域都有着广泛的应用。例如:人们生活中常见的饮水机、热水器,工业生产中的大型恒温水箱加热设备等。不同的应用领域,对水温控制的精度要求也不一样,其中对水温的精确检测和对被控对象的精确控制,直接决定了恒温水箱控制系统性能的好坏。随着对测量精度和控制精度要求的不断提高,一般的恒温水箱很难满足实际应用的需要,所以设计一种高精度、多功能的恒温控制水箱就显得尤为重要[1]。

本文提出了一种基于51单片机的恒温水箱控制系统的设计。采用STC89C52单片机为核心控制器,该单片机具有低功耗、数据处理能力强、片内资源丰富、价格便宜等优点[2]。利用高精度数字温度传感器实时采集水温,通过PID控制算法和PWM控制技术[3,4,5],实现对水温的精确控制。

1 控制系统工作原理及总体设计

恒温水箱水温控制系统的总体设计框如图1所示。首先,单片机利用数字温度传感器不断的对水温进行实时采集,然后将采集到的水温与预设的温度值进行比较,并利用PID控制算法计算出相应的调控量,最后单片机根据调控量输出PWM控制量,并通过驱动电路对加热元件进行控制,从而实现对水温的精确调节。其中数码管温度显示、加热指示灯和温度参数设置单元,组成了人机交互部分,用户可以通过外部的控制按键,对水温值进行预设置,单片机将该设定值保存在片内E2PROM中,即使在掉电时,设置的数据仍然存在。当恒温水箱加热时,加热指示灯发光,便于观察系统处于何种工作状态。同时增加了报警单元,当控制系统发生故障时,及时发出报警信息,从而保证了使用的安全性。


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