基于单片机的锅炉温度水位控制系统设计大学毕设论文.doc

目 录

中文摘要 ...............................................................1

英文摘要 ...............................................................2

1 绪论 ................................................................3

1.1 电热锅炉的应用背景及其控制理论的发展............................3

1.2 本文的设计指标..................................................4

2 硬件电路设计 ........................................................5

2.1 系统方案概述....................................................5

2.2 温度检测元件 DS18B20.............................................6

2.6 功率驱动电路...................................................12

2.6.1 固态继电器简介 ...........................................12

2.6.2 功率驱动电路设计 .........................................13

2.7 水位检测及控制电路.............................................13

2.7.1 水位检测电路 .............................................13

2.7.2 水位控制电路 .............................................14

2.8 电源电路 .......................................................15

2.9 单片机选型及简介...............................................15

3 软件的设计 .........................................................19

3.1 系统软件总体概述...............................................19

3.6 其他子程序介绍.................................................27

3.6.1 显示子程序 ...............................................27

3.6.2 DS18B20 相关子程序........................................28

3.6.3 PID 输出转换程序..........................................29

4 系统的仿真 .........................................................30

4.1 PID 参数整定方法 ...............................................30

4.2 系统仿真结果...................................................31

5 结论 ...............................................................33

致谢 ..................................................................34

参考文献 ..............................................................35

有环保、高效、体积小等优点。因此对电热锅炉控制系统的研究就显得十分

有必要。本文介绍了以 AT89S51 单片机为核心的温度和液位控制系统的工作

原理和设计方法。温度信号由温度芯片 DS18B20 采集，以数字信号的形式传

送给单片机；水位信号由电接点水位计采集，以开关量形式传送给单片机。

文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、

水位检测电路，水位控制电路和其他一些单片机接口电路。文中还介绍了软

件设计部分，在这里采用模块化结构编程。软件主要分三个部分：主程序、

键盘中断及按键处理程序、T0 中断程序。其他的一些子程序包括：温度信号

处理程序、数码管显示程序、PID 处理程序等。最后利用 MATLAB 和电热锅炉

的近似数学模型，对温度控制进行了仿真。

friendly, efficient, small size and so on. So it is very necessary to study the

control system of electric water boiler. This paper introduces the working

principle and design method of the temperature and liquid level control

system which is based on AT89S51 MCU. Temperature signal collected by

DS18B20 temperature chip is transmitted to the MCU in the form digital signal.

The water signal collected by electric contact sensor, is transmitted to the

MCU in switch forms. In this paper, the control system hardware part

includes temperature sensing circuit, temperature control circuit, the water

level detection circuit, the water level control circuit and other

microcontroller interface circuit. The paper also introduces the software part,

Keywords: Electric Water Boiler, AT89S51 MCU, DS18B20 Temperature Chip,

1.1 电热锅炉的应用背景及其控制理论的发展

根据国内实际情况和环保上的考虑和要求，燃煤锅炉由于污染并且效率不高，

已经逐渐被淘汰；燃油和燃气锅炉也存在着燃料供应部方便和安全性等问题。因此

在人口密集的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全能替代燃煤、燃油、燃

气锅炉。

电加热锅炉采用全新加热方式，无污染，完全可以称为绿色环保锅炉。电加热

锅炉具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更具吸引力，其具体优点如下

（3） 锅炉本体结构简单，安全性好。电加热锅炉本体结构非常简单，不需要布

（4） 体积小，重量轻，占地面积小。由于本体结构简单，使得电热锅炉体积可

（5） 锅炉启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。