基于继电器的水温控制系统摘要:单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用,温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。本文从硬件和软件两方面介绍了基于继电器的温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。关键词:单片机;温度传感器;温度;测量设计要求：1.用51单片机控制水槽的加热温度。从现在的室温加热到目标温度40℃。2.加热棒功率2KW，控制器为继电器。3.要求在尽可能短的时间内将水从室温加热到目标温度，并且能够保持在目标温度附近的一定精度范围内。一工作原理该水温控制系统主要由单片机控制系统、前向通道（温度采样转换电路）、后向通道（温度控制电路）、键盘显示电路等四部分组成，其总体设计框图如图1所示。显示电路加热装置测试部分键盘输入控制部分图1单片机控制系统原理框图单片机控制系统原理如图1所示，其工作原理是单片机依次查询各传感器的输出信号（水温模拟传感器输出的模拟信号需要经过温度传感器进行模数转换）；然后对输入信号进行相应处理后通过显示模块输出。单片机控制系统是以单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路组成，软件选用汇编语言编程。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于显示器上。功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换，各种信息的显示；软件主要完成信号的处理及控制功能等。前向通道是系统的温度采样转换电路，它主要包括传感器、信号调理系统、A/D转换芯片。其中A/D转换芯片是整个前向通道的核心。后向通道是系统的温度控制电路，在单片机控制系统中，单片机总是要对被控制对象实现控制操作，因此，在这样的系统中，需要有后向通道。后向通道是计算机实现控制运算处理后，对被控对象的输出通道接口。系统的后向通道是一个输出通道，其特点是弱电控制强电，即小信号输出实现大功率控制。键盘显示电路既是用键盘输入的方式来控制单片机，以实现人们的需求。键盘功能主要有按键识别、去抖、重键处理、发送扫描码、自动重发、接收键盘命令、处理命令等。二系统设计基本方案确定单片机控制系统总体方案是进行系统设计最关键一步，总体方案的好坏直接影响整个控制系统的性能及实施细则，其设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定。根据题目要求系统模块可以划分为：控制器模块，加热装置模块，温度采集模块，键盘与显示模块四个部分。2.1控制器模块设计方案根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理,控制电热丝和风扇使控制对象满足设计要求,控制显示电路对温度值实时显示以及控制键盘实现对温度值的设定等。控制器模块可以选择以下方案：采用单片机89C51为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。1．主要特性：与MCS-51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2．管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读