1.1 研究的目的及意义

温度是国际单位制中七个基本物理量之一，表征物体冷热程度，它与人类生活、工农业和科学研究有着密切关系。随着现代工农业的发展及人们对生活质量要求的提高，人们也迫切需要检测并控制温度。目前温度控制系统被广泛使用，几乎80%的工业行业都不得不考虑温度的因素，例如工厂加热炉、钢铁锻造、真空冶炼等，在日常生活中，有空调温控系统、智能化沐浴等。

在大多数生产过程中，温度的测量和控制都直接与生产安全、提高生产效率、保证生产质量、节约能源等关键技术经济指标相关联。因此如何通过实时监控数据选择近似最优控制策略在各大领域中都极为重视。如今，在工业生产过程中，还存在起着些许问题，由于系统与外界的热交换难以控制，温度变化容易受到外部环境的影响；此外在实际生产中，增温比降温要方便的多，这就要求温度控制的精度较高，不允许出现过冲现象。因此高精度的温度控制难度较大，而且不同的应用环境也需要不同的控制策略。

单片机作为微型计算机的一个分支，自70年代问世以来，以极高的性价比备受关注，随着单片机和传感器技术不断发展，其实用度和可靠性逐步提升，采用单片机设计控制系统，不仅可以降低开发成本、精简系统结构，而且控制算法由软件实现，提高了系统兼容性和可移植性。

1.2 温度控制系统的发展现状

目前，国内外的各种温度检测控制技术都比较成熟，在实际生活和生产中也应用普遍。常见的测量方法有膨胀式测温法，热电偶测温法，热电阻测温法，辐射测温法等；根据应用目的的不同，有各种温控系统，例如基于微机的温控系统、基于DSP芯片的温控系统。

国内在温控仪表方面的研究产品与国外的产品比较起来，在控制算法方面存在一定的差距和不足。国内的温控仪器控制精度低，鲁棒性差，原因包括控制对象、控制算法等有关。2017年，陕西科技大学的宋忠柱、李明辉等人提出了一种应用于炉温控制系统的模糊粒子群算法，通过粒子群算法将控制器的参数进行实时优化，从而改善系统的控制性能，有效提高系统鲁棒性。

在国外，泰国的Aekarin Sungthonga等人于2017年设计了一种应用于空气加热器温度控制系统的PID控制器，结合了粒子群优化方法和遗传算法来调节空气加热器最优PID参数，在调谐方法上改进了闭环系统的性能。2017年，美国Fluke公司推出了一款具有行业特色的系列深井台式槽。他不仅保持了原有的高稳定性和高均匀性，还在深度方面进行了改善，其工作液位可达457mm，为器具的校准工作提供了极大地方便。

2. 研究的基本内容与方案

本论文的设计工作在对温度控制发展现状、系统控制要求进行研究的基础上，选择采用单片机设计一个温度控制系统，使其能够测量水温，并且能实现将温度稳定在某一指定范围内。设计的基本内容包括硬件电路图及拟定系统的硬件实现，制定系统的软件流程图和软件控制的实现。

通过以上内容，本设计期望实现的目标功能包括：