冷却水温度电子控制系统设计

黄垒

摘 要：本项目的主要任务是检测发动机冷却液温度，并控制冷却液在工作范围内的温度。设计了五个模块，包括LM35温度采集，TLC1543A / D转换模块，单片机控制模块，数字显示模块，冷却水消耗控制模块，直流电机调速模块。 A / D温度采集模块采用LM35温度传感器，LM35温度传感器将温度模拟信号通过TLC1543转换为模拟信号，将模拟信号转换成数字信号进入单片机；采用AT89C51单片机，通过数字信号处理，下一步显示和控制冷却水温度；一个显示模块，在LED水上显示实时显示温度控制模块；冷却水通过冷却水注入发动机冷却水温度控制，保证在适当的范围内，对发动机冷却水温度进行控制；电机调速模块通过改变电机转速实现发动机冷却水温度控制，增量PID控制，保证发动机冷却水温度在适当的范围内。

关键词：AT89C51；TLC1543；LED LM35；电机；PID调速

在人类环境中，温度一直对我们的生产和生活产生不可估量的影响。无论在哪个领域，温度都起着重要的作用。例如，温度对于工业来说是特别重要的。该项目的任务是设计一套控制冷却水温度的溫度控制系统。

本次的任务就是设计一个冷却水温电控系统，来控制冷却水温度。通过前几学期对微机原理与接口技术、汽车电控原理与设计、汽车测试基础、微机控制与仿真技术等课程的理论学习，结合汽车冷却水温度检测来设计汽车冷却水温度电控，实现对温度的实时控制。

1 冷卻水温度电子控制系统的发展

今天，全球电子技术的快速发展，也给人们的生活带来了根本的变化，在这个时代背景下，单片机技术正在悄然兴起。单片机可以在许多地方使用，并且在业内有许多应用。在这个课程中，你可以使用单片机来控制温度等因素，单片机控制有很多优点，它不仅易于控制，简单，而且可以大大提高温度测量的技术指标，从而可以改善产品的质量和数量。在目前的工业生产中，水温控制已经成为一种趋势。

2 控制任务和分析

冷却水温电子控制系统，主要根据水温传感器的温度变化检测，产生数字信号的变化，发送到单片机的核心模块。然后通过单片机进行处理，计算实际温度值，当温度过高时可加快电机转速，当电机温度降低时，通过LED显示系统报警。

这个设计的核心是AT89C51单片机。在本文中，我们可以画出Protel99SE的原理图，然后进行相应的ERC检查，以确保电路连接没有错误；其次，根据设计流程图确定程序，按照流程图编写相应的程序，在keil软件程序中完成准备；在Proteus的最终调试之后，将Keil程序模拟出来，并用相应的Protues对应，然后进行Protues仿真输出结果。

2.1 控制系统软件要求

为了顺利完成设计任务，我们应该逐步实现我们需要实现的步骤，在此设计中可以绘制各个过程的流程图；其次是电路图和相应的程序代码；然后根据设计思路，准确绘制电路原理图，电路原理图可以使用Protel99se设计；最后，按照电路原理，采用系统仿真软件。

2.2 控制系统硬件要求

硬件方面主要由六个部分组成：传感器部分LM35采集温度信号；TLC1543A/D转换器将模拟量转换为数字量；单片机部分AT89C51处理A/D转换后的数字量，并输出至LED显示器和电机驱动芯片；LED显示冷却水温度；电机驱动芯片负责接收单片机的命令，并将信号输出至电机，以驱动电机旋转；电机模拟发动机转速，对冷却水温度进行控制。

3 控制系统软件分析

设计方法用于测量温度，LM35温度传感器信号采集，根据定时器时间和脉冲电机每转输出，可以得到转速，然后根据温度和速度的线性关系，温度和脉冲数之间的关系。控制算法是计算机控制系统的重要组成部分。整个系统的控制功能主要由控制算法实现。系统采用PID控制中的PI控制，即比例积分反馈控制。通过采集电机的速度变化，然后根据PI控制进一步控制电机的转速。

该设计的基本思路为当水温低于10摄氏度时，报警系统启动；当水温高于10摄氏度并且小于60摄氏度时，发动机正常工作；当水温大于60摄氏度或者小于80摄氏度时，水冷系统启动；当水温大于80摄氏度时，报警系统启动。

4 控制系统调试过程

通过上述设计，设计已基本完成。以下主要微调和Protues调试程序，系统趋于稳定控制系统，保证设定目标的正常完成，实现相对精确的温度控制。

5 结论

该设计是基于温度采集和检测和控制的总体目标，AT89C51单片机最小应用系统为总控制中心，辅助设计温度采样电路，LED数字显示，温度控制单元。本设计采用单片集成电路AT89C51对直流电机调速设计具有一定的意义。最终设计结果基本达到了设计目的，可以对电机进行PID调速处理并当电机有速度变化时可以增加或是减少电机的设定速度，以满足实验需要。

参考文献：

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