AT89C51单片机智能恒温混水阀控制器的设计(3)
2. 系统整体设计方案
本设计主要的单片机控制模块，该方案结构图如下图所示。
通过温度传感器DS18B20采集进出水管口的温度，通过数模转换变为数字信号传入AT89C51单片机中。经过控制器分析，然后与设定的温度值做比较，通过显示模块LCD屏显示实时检测到的温度值。最后，通过执行模块控制进水管冷热水的进水量，经过冷热水的混合达到所需温度。最初设定温度通过程序预设的，同时也可以使用按键模块调节使用者想要的温度。
随着当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。并且温度是一个非线性的对象，具有大惯性的特点，在低温段惯性较大，在高温段惯性较小。
此方案采用AT89C51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用LCD屏显示温度的实际值，能用按键调节温度值。
2.1 温度采集模块的选择
目前，常见的温度数据采集部分器件主要有两种，分别是模拟传感器；数字式传感器。它们的具体特点如下：
(1)模拟温度传感器：模拟温度传感器具有测量转换速度快，温度测量范围宽的优点。可是模拟传感器的模拟信号需要先经过取样、放大和A/D转换电路处理，再将转换得到的温度值传递到控制器中。当检测时需要的是传感器感受的温度转化成模拟信号，之后经过处理后才能成为数字信号，层层的转换不仅仅耗费大量时间，而且消耗电能，转换精度较差。相比较而言，在体积的大小上，数字温度传感器比模拟温度传感器更小，更容易缩小整体设计的体积。
(2)数字温度传感器：数字温度传感器将传统的模拟温度传感器经过加入或改造A/D转换模块，从而可以把被测的模拟信号直接换成能直接输出的数字信号。数字温度传感器所具有的数据存储技术，能够保证模块参数不会丢失。也具有良好的电磁兼容性能。数字温度传感器的性能参数采用数字化误差补偿技术和高度集成化电子元件，实现综合补偿，从而消除了人为因素的影响，提高了传感器精度和可靠性。数字温度传感器可直接和单片机等控制器相连，开发应用灵活且方便。所以它越来越多的收到人们的重视，也更多的为人们使用。
考虑系统的经济性和温度传感器的优缺点及发展状况，本设计温度传感器采用数字式。本设计选用目前广泛使用的DS18B20数字温度传感器，它具有接线方便、体积小、封装后可用于多种场合、硬件开销低、抗干扰能力强，精度高的特点。
2.2 显示模块的选择
现阶段常用的显示模块一般为数码管LED与液晶显示LCD。本系统中使用了LCD液晶显示屏。LCD显示器是以液晶材料为基本组件，液晶介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，而且具有液态流动特性。将液态晶体填充在平行的晶体中，在晶体内部构建电路通过导电的强弱来控制液晶分子的方向，从而显示出想要的画面。
LCD液晶显示器通过控制是否透光来控制亮暗，当色彩不变时，液晶叶保持不变，这样就无需考虑刷新率的问题。其显示质量高、画面稳定、无闪烁感、数字式接口、可视面积较大，同时LCD显示器采用了数字方式传输数据、显示图像，这样由于功耗较低造成色彩偏差或损失。正是因为其显示屏幕清晰度高、画面稳定、可视面积较大给使用者更为舒适的光线和更多的数据信息，LCD液晶显示器才是不二之选。
2.3 执行模块的选择
执行模块主要采用通过继电器控制步进电机的转动开合，来调节进水管口冷热水的进入。
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