基于AVR单片机水温自动控制系统

摘  要

本文介绍了基于AVR单片机的自动水温控制系统的设计及实现过程。该系统具有设定、实时显示以及与上位机通信功能。测温精度0.3℃、保温精度正负0.5℃、控温范围0~100℃。

本系统采用ATmega16单片机为主控制器，温度采集方面采用LM35传感器，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，而且小型、低功耗、可靠性高、低成本。功率输出部分采用GTJ3-10A固态继电器，电路经济可靠，采用PWM控制可控性好精度高。控制算法采用PID算法使系统具有快速响应和较小的超调。该系统通过实验证明具有很高的可靠性和稳定性。实现温度的设定，并对温度进行实时采集显示。

 

关键词：温度控制  ATmega16单片机 PID算法 PWM

目 录

第一章 绪论 1

1.1基于AVR单片机水温自动控制系统的发展及现状 1

1.2基于AVR单片机水温自动控制系统的发展方向 1

1.3设计功能要求 2

第二章 方案论证 4

2.1主控单元 4

2.2温度采集单元 4

2.3 A/D转换器 5

2.4功率输出单元 5

2.5键盘显示单元 5

第三章 硬件设计 7

3.1主控单元 7

3.1.1芯片介绍 7

3.1.2 ATmega16芯片特点 7

3.1.3 AVR引脚及说明 10

3.1.4 AVR CPU的主要组成部分 11

3.1.5 ATmega16的存储器 12

3.2系统时钟及复位 13

3.2.1系统时钟 13

3.2.2系统复位 14

3.3 ATMEGA16的外设 15

3.3.1 I/O端口 15

3.3.2具有PWM功能的8位定时器/计时器0 15

3.4温度采集单元 18

3.5 信号调理单元 20

3.6 A/D转换单元 21

3.6.1 ICL7109的内部电路结构 21

3.6.2 ICL7109的功能引脚 22

3.6.3 ICL7109的应用方法 24

3.7功率输出单元 25

3.8键盘与显示单元 28

3.8.1数码显示电路 29

3.8.2 HD7279A主要特点及电特性 29

3.8.3 控制指令及时序 30

3.8.4 LED数码管 32

3.8.5 键盘 34

3.9通信单元 35

3.9.1 ISP 35

3.9.2 MAX232 36

第四章 软件设计 37

4.1PID控制算法 38

4.1.1 PID控制规律及其基本作用 38

4.1.2比例调节器（P） 39

4.1.3比例积分调节器（PI） 39

4.1.4比例积分微分调节器（PID） 39

4.2 PWM的控制方法 40

4.3流程图 40

结论 43

致谢 44

参考文献 45

附录 47