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[摘 要]本系统以单片机为核心，来实现对水温的控制，主要包括采集温度的传感器，模数转换器，单片机的控制以及数码管等等部分。本系统采用了PID算法实现了对于温度的控制。为了实现对于水的温度比较细致的控制，整个单片机采用了两种算法的结合，一个是PID算法控制，另一个就是PWM脉宽调制技术，对于电源的打通与关闭，系统是通过控制硅来进行实现的，如此便可以控制水温的加热还是停止加热。整个系统由两个模块组成，一个是键盘显示，一个是对温度的控制部分，通过模块间的配合实现对温度的控制。这个系统有很多的优势，操作记起来很简单、整个电路也不复杂等等。
[关键词]水温控制 单片机 模块
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0156-01
引言
目前在市场上出现的很多的水温控制的实物，操作起来很复杂、功能也是非常的单一。很多的控制器仅仅显示水温以及水位，无法实时控制水的温度。此文设计的水温度的控制器，和以前的控制器相比具有很多的优点，例如性价比高、温度控制以及显示的精度较高、操作简便等等，具有很可观的经济效益。
一、单元模块设计
（一）温度传感器模块
此次设计选用的是LM35温度传感器转化温度。LM35的输出电压与摄氏温度呈现线性关系，转换的公式为：
在0摄氏度时输出为0V，每升高1摄氏度电压增加10毫伏。
常温下LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。此设计采用单电源供电，在25℃下的静默电流约50μA，非常省电，并且无散热问题，精度非常高。并且输入电压宽，从4V到30V都可以。所以选择LM35很合适。
（二）放大器模块
放大器和比较器均要用到運算放大器，这里采用LM324集成运放。LM324是4个运算放大器的集成零件，这个设计选择其中的两个使用。LM324接线图如图1所示：
此设计用正相比例放大器，使输出时正电压，考虑到控制的温度是室温到80度，所以取放大器的放大倍数为10倍比较合适。
由运放的“虚短”“虚断”的性质有：
这里取R1=10KΩ，则R2=90KΩ，因为电源电压为12V，保持10倍放大，那么设定的电压值与温度的转换关系就为10倍，比较容易控制和调节。实际中取R1=90.9KΩ。
（三）继电器模块
继电器是可以进行高温控制低温的器件，当低压电源端开关接通后电磁铁由于电流产生磁性，吸住磁铁使高压电源的开关接通，实现了低压控制高压。下面要解决的问题就是怎样在电路中实现低压电源端的开关自动打开和闭合。考虑到比较器的输出电压为正或负的12V，就可想到二极管的单向导电性。因此可以用二极管来代替自动开关的作用。使用发光二极管能够看到电路的通断。
（四）加热模块
加热的电阻是一个很简单的加热器串联的电路，加热电路中串联保险丝防止电路中电流过大产生危险。
（五）温度过低报警模块
将比较器输出的信号直接加到9013的基极，构成一个高通饱和开关电路。当水温低于设定的电压值时，比较器输出12V的电压，此时开关电路导通，蜂鸣器发出声响。
二、电路的安装
因为电路当中使用到了集成的模块，所以整个电路的焊接的时候空间不是很大，一定要注意布線的合理性，合理的使用空间。在焊接LM35的时候，建议使用3根导线接出去，当然也可以直接使用杜邦线进行连接，这是因为要把LM35与加热电路当中的电热丝搁在一起的。LM324当中要使用到其中的两个运算放大器，最好选用接头为5/6/7和8/9/10的两个运放。在两端分别安装比例运算放大器的电阻以及比较器的电阻。在继电器的开关那一端也需要使用导线引出接电的热丝。最后将所有的+12V端，GND端，V12端分别连在一个节点并用导线引出接电源。在最后的电路焊接的时候，一定要注意LM35，LM324，三极管的管脚，以及发光二级管和普通二极管的极性。
三、电路的调试
把电路接好以后，把稳压电源进行接通，为了安全起见，先不要接通发热电路的电源。用万用表测量LM35输出端的电位，设为V1，则有
使用万用电能表来测量比较器的正向输入端口的电压，现在的室温在15摄氏度左右，对滑动变阻器进行调整，当比较器的电压在1.5V以上的时候，很容易的就可以看到发光二极管开始变亮，这时用万用电能表进行开关继电器两端电阻的测量工作，发现几乎为0，这说明了这个时候的开关是闭合的，如果在这个时候把加热电炉接通，那么加热电炉就开始工作了；加热温度传感器，很快就发现发光二极管变暗直至最后熄灭，而且还能够听到开关动作的声音，这个时候再次测试继电器的开关两端的电阻，电阻应该是无穷大的，这说明了开关已经断开了，如果接通加热电路的话，加热电路是不工作的。
四、结语
此次设计的电路当在现实中使用的时候可能不像想象的那么理想，因为买的材料的一些误差以及元件的大小在现实中可能并不能很好的匹配，所以按照设计最后设计出来的实物在调试的过程当中遇到了一些问题，但最后都得到了解决。这次简单的设计只是一个开始，设计的元件在现实中的运用还很欠缺，但是通过此次设计，我学到了很多，遇到难点，不能心浮气躁，要积极的想办法去解决，认真细心的做事，总有成功的那一刻。除此之外，在实验中还有很多的没有解决掉的问题，例如LM324作为比较器来进行使用的时候，输出的最大电压达不到电源的电压，最后导致蜂鸣器一直在响，就起不到报警的实际效果。总而言之，此次设计，不仅仅让我对所学的只是有了一个新的理解，而且提高了我的能力，在考虑问题、面临问题进行分析时候的全面性，将理论与实际相结合。使得我的综合能力有了一个很大的提高。
参考文献
[1] 吴友宇.模拟电子技术基础.北京：清华大学出版社[M].清华大学出版社.2009年05月.
[2] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编[J].北京理工大学出版社.2004年01月.
[3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社.1995.
[4] 华中科技大学电子技术课程组电子技术基础[M].高等教育出版社.2005年07月.
[5] 吴慎山.电子线路设计与实践——高等学校电子信息类教材[J].电子工业出版社.2005年09月.
[6] 黄锦安，付文红，蔡小玲编-电路与模拟电子技术[M].高等教育出版社.1997.
[关键词]水温控制 单片机 模块
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0156-01
引言
目前在市场上出现的很多的水温控制的实物，操作起来很复杂、功能也是非常的单一。很多的控制器仅仅显示水温以及水位，无法实时控制水的温度。此文设计的水温度的控制器，和以前的控制器相比具有很多的优点，例如性价比高、温度控制以及显示的精度较高、操作简便等等，具有很可观的经济效益。
一、单元模块设计
（一）温度传感器模块
此次设计选用的是LM35温度传感器转化温度。LM35的输出电压与摄氏温度呈现线性关系，转换的公式为：
在0摄氏度时输出为0V，每升高1摄氏度电压增加10毫伏。
常温下LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。此设计采用单电源供电，在25℃下的静默电流约50μA，非常省电，并且无散热问题，精度非常高。并且输入电压宽，从4V到30V都可以。所以选择LM35很合适。
（二）放大器模块
放大器和比较器均要用到運算放大器，这里采用LM324集成运放。LM324是4个运算放大器的集成零件，这个设计选择其中的两个使用。LM324接线图如图1所示：
此设计用正相比例放大器，使输出时正电压，考虑到控制的温度是室温到80度，所以取放大器的放大倍数为10倍比较合适。
由运放的“虚短”“虚断”的性质有：
这里取R1=10KΩ，则R2=90KΩ，因为电源电压为12V，保持10倍放大，那么设定的电压值与温度的转换关系就为10倍，比较容易控制和调节。实际中取R1=90.9KΩ。
（三）继电器模块
继电器是可以进行高温控制低温的器件，当低压电源端开关接通后电磁铁由于电流产生磁性，吸住磁铁使高压电源的开关接通，实现了低压控制高压。下面要解决的问题就是怎样在电路中实现低压电源端的开关自动打开和闭合。考虑到比较器的输出电压为正或负的12V，就可想到二极管的单向导电性。因此可以用二极管来代替自动开关的作用。使用发光二极管能够看到电路的通断。
（四）加热模块
加热的电阻是一个很简单的加热器串联的电路，加热电路中串联保险丝防止电路中电流过大产生危险。
（五）温度过低报警模块
将比较器输出的信号直接加到9013的基极，构成一个高通饱和开关电路。当水温低于设定的电压值时，比较器输出12V的电压，此时开关电路导通，蜂鸣器发出声响。
二、电路的安装
因为电路当中使用到了集成的模块，所以整个电路的焊接的时候空间不是很大，一定要注意布線的合理性，合理的使用空间。在焊接LM35的时候，建议使用3根导线接出去，当然也可以直接使用杜邦线进行连接，这是因为要把LM35与加热电路当中的电热丝搁在一起的。LM324当中要使用到其中的两个运算放大器，最好选用接头为5/6/7和8/9/10的两个运放。在两端分别安装比例运算放大器的电阻以及比较器的电阻。在继电器的开关那一端也需要使用导线引出接电的热丝。最后将所有的+12V端，GND端，V12端分别连在一个节点并用导线引出接电源。在最后的电路焊接的时候，一定要注意LM35，LM324，三极管的管脚，以及发光二级管和普通二极管的极性。
三、电路的调试
把电路接好以后，把稳压电源进行接通，为了安全起见，先不要接通发热电路的电源。用万用表测量LM35输出端的电位，设为V1，则有
使用万用电能表来测量比较器的正向输入端口的电压，现在的室温在15摄氏度左右，对滑动变阻器进行调整，当比较器的电压在1.5V以上的时候，很容易的就可以看到发光二极管开始变亮，这时用万用电能表进行开关继电器两端电阻的测量工作，发现几乎为0，这说明了这个时候的开关是闭合的，如果在这个时候把加热电炉接通，那么加热电炉就开始工作了；加热温度传感器，很快就发现发光二极管变暗直至最后熄灭，而且还能够听到开关动作的声音，这个时候再次测试继电器的开关两端的电阻，电阻应该是无穷大的，这说明了开关已经断开了，如果接通加热电路的话，加热电路是不工作的。
四、结语
此次设计的电路当在现实中使用的时候可能不像想象的那么理想，因为买的材料的一些误差以及元件的大小在现实中可能并不能很好的匹配，所以按照设计最后设计出来的实物在调试的过程当中遇到了一些问题，但最后都得到了解决。这次简单的设计只是一个开始，设计的元件在现实中的运用还很欠缺，但是通过此次设计，我学到了很多，遇到难点，不能心浮气躁，要积极的想办法去解决，认真细心的做事，总有成功的那一刻。除此之外，在实验中还有很多的没有解决掉的问题，例如LM324作为比较器来进行使用的时候，输出的最大电压达不到电源的电压，最后导致蜂鸣器一直在响，就起不到报警的实际效果。总而言之，此次设计，不仅仅让我对所学的只是有了一个新的理解，而且提高了我的能力，在考虑问题、面临问题进行分析时候的全面性，将理论与实际相结合。使得我的综合能力有了一个很大的提高。
参考文献
[1] 吴友宇.模拟电子技术基础.北京：清华大学出版社[M].清华大学出版社.2009年05月.
[2] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编[J].北京理工大学出版社.2004年01月.
[3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社.1995.
[4] 华中科技大学电子技术课程组电子技术基础[M].高等教育出版社.2005年07月.
[5] 吴慎山.电子线路设计与实践——高等学校电子信息类教材[J].电子工业出版社.2005年09月.
[6] 黄锦安，付文红，蔡小玲编-电路与模拟电子技术[M].高等教育出版社.1997.