冷卻水溫度電子控制系統設計

黃壘

摘 要：本項目的主要任務是檢測發動機冷卻液溫度，并控制冷卻液在工作范圍內的溫度。設計了五個模塊，包括LM35溫度采集，TLC1543A / D轉換模塊，單片機控制模塊，數字顯示模塊，冷卻水消耗控制模塊，直流電機調速模塊。 A / D溫度采集模塊采用LM35溫度傳感器，LM35溫度傳感器將溫度模擬信號通過TLC1543轉換為模擬信號，將模擬信號轉換成數字信號進入單片機；采用AT89C51單片機，通過數字信號處理，下一步顯示和控制冷卻水溫度；一個顯示模塊，在LED水上顯示實時顯示溫度控制模塊；冷卻水通過冷卻水注入發動機冷卻水溫度控制，保證在適當的范圍內，對發動機冷卻水溫度進行控制；電機調速模塊通過改變電機轉速實現發動機冷卻水溫度控制，增量PID控制，保證發動機冷卻水溫度在適當的范圍內。

關鍵詞：AT89C51；TLC1543；LED LM35；電機；PID調速

在人類環境中，溫度一直對我們的生產和生活產生不可估量的影響。無論在哪個領域，溫度都起著重要的作用。例如，溫度對于工業來說是特別重要的。該項目的任務是設計一套控制冷卻水溫度的溫度控制系統。

本次的任務就是設計一個冷卻水溫電控系統，來控制冷卻水溫度。通過前幾學期對微機原理與接口技術、汽車電控原理與設計、汽車測試基礎、微機控制與仿真技術等課程的理論學習，結合汽車冷卻水溫度檢測來設計汽車冷卻水溫度電控，實現對溫度的實時控制。

1 冷卻水溫度電子控制系統的發展

今天，全球電子技術的快速發展，也給人們的生活帶來了根本的變化，在這個時代背景下，單片機技術正在悄然興起。單片機可以在許多地方使用，并且在業內有許多應用。在這個課程中，你可以使用單片機來控制溫度等因素，單片機控制有很多優點，它不僅易于控制，簡單，而且可以大大提高溫度測量的技術指標，從而可以改善產品的質量和數量。在目前的工業生產中，水溫控制已經成為一種趨勢。

2 控制任務和分析

冷卻水溫電子控制系統，主要根據水溫傳感器的溫度變化檢測，產生數字信號的變化，發送到單片機的核心模塊。然后通過單片機進行處理，計算實際溫度值，當溫度過高時可加快電機轉速，當電機溫度降低時，通過LED顯示系統報警。

這個設計的核心是AT89C51單片機。在本文中，我們可以畫出Protel99SE的原理圖，然后進行相應的ERC檢查，以確保電路連接沒有錯誤；其次，根據設計流程圖確定程序，按照流程圖編寫相應的程序，在keil軟件程序中完成準備；在Proteus的最終調試之后，將Keil程序模擬出來，并用相應的Protues對應，然后進行Protues仿真輸出結果。

2.1 控制系統軟件要求

為了順利完成設計任務，我們應該逐步實現我們需要實現的步驟，在此設計中可以繪制各個過程的流程圖；其次是電路圖和相應的程序代碼；然后根據設計思路，準確繪制電路原理圖，電路原理圖可以使用Protel99se設計；最后，按照電路原理，采用系統仿真軟件。

2.2 控制系統硬件要求

硬件方面主要由六個部分組成：傳感器部分LM35采集溫度信號；TLC1543A/D轉換器將模擬量轉換為數字量；單片機部分AT89C51處理A/D轉換后的數字量，并輸出至LED顯示器和電機驅動芯片；LED顯示冷卻水溫度；電機驅動芯片負責接收單片機的命令，并將信號輸出至電機，以驅動電機旋轉；電機模擬發動機轉速，對冷卻水溫度進行控制。

3 控制系統軟件分析

設計方法用于測量溫度，LM35溫度傳感器信號采集，根據定時器時間和脈沖電機每轉輸出，可以得到轉速，然后根據溫度和速度的線性關系，溫度和脈沖數之間的關系?？刂扑惴ㄊ怯嬎銠C控制系統的重要組成部分。整個系統的控制功能主要由控制算法實現。系統采用PID控制中的PI控制，即比例積分反饋控制。通過采集電機的速度變化，然后根據PI控制進一步控制電機的轉速。

該設計的基本思路為當水溫低于10攝氏度時，報警系統啟動；當水溫高于10攝氏度并且小于60攝氏度時，發動機正常工作；當水溫大于60攝氏度或者小于80攝氏度時，水冷系統啟動；當水溫大于80攝氏度時，報警系統啟動。

4 控制系統調試過程

通過上述設計，設計已基本完成。以下主要微調和Protues調試程序，系統趨于穩定控制系統，保證設定目標的正常完成，實現相對精確的溫度控制。

5 結論

該設計是基于溫度采集和檢測和控制的總體目標，AT89C51單片機最小應用系統為總控制中心，輔助設計溫度采樣電路，LED數字顯示，溫度控制單元。本設計采用單片集成電路AT89C51對直流電機調速設計具有一定的意義。最終設計結果基本達到了設計目的，可以對電機進行PID調速處理并當電機有速度變化時可以增加或是減少電機的設定速度，以滿足實驗需要。

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