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基于单片机水温控制系统的设计与研究 基于单片机水温控制系统的设计与研究

格式:word 上传:2022-06-25 17:08:41

《基于单片机水温控制系统的设计与研究》修改意见稿

1、“.....温度设定和传送电路编小程序,实现温度设定和传送电路以下是双机串口通讯主程序流程图图双机串口通讯流程硬件电路设计与计算本电路总体设计包括四部分主机控制部分前向通道温度采样和转换电路后向通道温度控制电路键盘显示部分。温度采样和转换电路系统的信号采样和转换电路主要由温度传感器基准电压运算开始运行系统初始化程序通讯标志调用查询方式接收子程序调用查询方式发送子程序调用键盘及显示子程序放大器及转换电路四部分组成。设计电路图如图所示图温度采样和转换电路原理图性能描述测量范围在,满刻度范围误差为,当电源电压在之间,稳定度为时,误差只有。为电流型传感器温度每变化其电流变化在和时输出电流分别为和。基准电压提供标准电压,它与运算放大器和电阻组成信号转换与放大电路,将的温度转换为的电压信号。性能描述为位逐次逼近型转换器......”

2、“.....转换速度为,转换精度为,对应误差为。满足系统的要求。电路原理及参数计算温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器将温度的变化量转换成电流量,再通过将电流量转换成电压量,通过转换器将其转换成数值量交由单原理图如图所示图单片机控制电路部分原理图键盘及数字显示部分在设计键盘显示电路时,我们使用单片机作为电路控制的核心,单片机具有个全双工的串行口采用串口,利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。键盘显示接口电路如图所示图键盘显示部分电路图中单片机的口接数码管的只引脚,这样易于对数码管的译码,使数码管能显示设计者所需的各数值符号等等。单片机的接译码器,译码器的输出端直接接八个数码管的控制端和键盘,键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的,减少硬件的花费。键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计......”

3、“.....所以我们在设计中将传统的的键盘接成的形式如图,键盘的扫描除了和显示共用的个端外,另外的两个端直接和的和相连。图译码显示部分如图的接法已经完全用完了单片机的个口,有效的利用了单片机的资源。参考文献单片机实践与应用吴金清华大学出版社全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选北京理工大学出版社全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编北京理工大学出版社单片微型机原理应用与实验张友德复旦大学出版社电子系统设计何小艇浙江大学出版社电路原理图与电路板设计教程石宗义北京希望电子出版社片机处理。图中三端稳压作为基准电压,由运放虚短虚断可知运放的反向输入端脚的电压为零伏。当输出电压为零伏时即,令的输出电压为,的脚处为点,的转换电流为。列出点的结点方程如下由于系统控制的水温范围为,所以当输出电压为零伏时的输出电流为......”

4、“.....三端稳压的输出电压为所以由方程得由取电阻,的电位器。又由于的输入电压范围为,为了提高精度所以令水温为时的输入电压为即。此时列出点的结点方程如下当水温为时的输出电流为。由方程式得因此取,的电位器。温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器和双向可控硅组成。采用脉宽调制输出控制电炉与电源的接通和断开比例,以通断控制调压法控制电炉的输入功率。光电耦合器的耐压值为,它的输出级由过零触发的双向可控硅构成,它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。电阻与电容组成双向可控硅保护电路。控制部分电路图如图所示图温度控制电路原理图单片机控制部分此部分是电路的核心部分,系统的控制采用了单片机。单片机内部有单元的程序存储器及字节的数据存储器......”

5、“.....电温控制系统。水温控制系统概述温度控制是无论是在工业生产过程中,还是在日常生活中都起着非常重要的作用,过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用,从而造成水资源的巨大浪费。特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下,我们更应该掌握好对水温的控制,把身边的水资源好好地利用起来。在现代冶金石油化工及电力生产过程中,温度是极为重要而又普遍的热工参数之。在环境恶劣或温度较高等场合下,为了保证生产过程正常安全地进行,提高产品的质量和数量,以及减轻工人的劳动强度节约能源,要求对加热炉炉温进行测显示控制,使之达到工艺标准,以单片机为核心设计的炉温控制系统,可以同时采集多个数据,并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。那么无论是哪种控制,我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度起码是在满足我们要求的范围内......”

6、“.....解决身边的问题。在计算机没有发明之前,这些控制都是我们难以想象的。而当今,随着电子行业的迅猛发展,计算机技术和传感器技术的不断改进,而且计算机和传感器的价格也日益降低,可靠性逐步提高,用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。用高新技术来解决工业生产问题,排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务,以此来加强工业化建设,提高人民的生活水平。本设计任务和主要内容基本要求升水由的电炉加热,要求水温可以在定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动调整,以保持设定的温度基本不变。主要性能指标温度设定范围,最小区分度为。控制精度温度控制的静态误差。用十进制数码显示实际水温。扩展功能具有通信能力,可接收其他数据设备发来的命令,或将结果传送到其他数据设备......”

7、“.....减小系统的调节时间和超调量。温度控制的静态误差。基于单片机水温控性能稳定等优点。其测量范围在,满刻度范围误差为,当电源电压在之间,稳定度为时,误差只有,其各方面特性都满足此系统的设计要求。此外是温度电流传感器,对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。经上述比较,方案明显优于方案,故选用方案。键盘显示部分控制与显示电路是反映电路性能外观的最直观部分,所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。方案采用可编程控制器与数码管及地址译码器组成,可编程显示器件实现对按键的扫描消除抖动提供的显示信号,并对显示控制。用和键盘组成的人机控制平台,能够方便的进行控制单片机的输出。方案采用单片机与地址译码器组成控制和扫描系统,并用的串口对主电路的单片机进行通信......”

8、“.....又为主单片机大大的减少了程序的复杂性,而且具有体积小,价格便宜的特点。对比两种方案可知,方案虽然也能很好的实现电路的要求,但考虑到电路设计的成本和电路整体的性能,我们采用方案。控制电路部分方案采用芯片,其内部没有程序存储器,需要进行外部扩展,这给电路增加了复杂度。方案本方案的模块采用芯片,其内部有单元的程序存储器,不需外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的口,因此此芯片资源不够用。方案采用单片机,其内部有单元的程序存储器,不需外部扩展程序存储器,而且它的口也足够本次设计的要求。比较这种方案,综合考虑单片机的各部分资源,因此此次设计选用方案。设计电路图如图所示图单片机原理图键盘及数字显示结合编小程序,实现键盘及数字显示结合按键盘数码管显示,按键盘数码管显示,按键盘数码管显示......”

9、“.....其总体设计框图如上图所示。总体方案论证方案论证与比较本题目是设计制作个水温控制系统,对象为升净水,加热器为的电炉。要求能在范围内设定控制水温,并具有较好的快速性和较小的超调,以及十进制数码管显示等功能。总体方案设计及论证根据题目的要求,我们提出了以下的两种方案方案此方案是采用传统的二位模拟控制方法,选用模拟电路,用电位器设定给定值,采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后,决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式,系统受环境的影响大,不能实现复杂的控制算法使控制精度做得教高,而且不能用数码显示和键盘设定。方案采用单片机为核心。采用了温度传感器采集温度变化信号......”

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