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《基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(終稿)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、1水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)概述12設(shè)計(jì)任務(wù)與要求12.1設(shè)計(jì)任務(wù)12.2設(shè)計(jì)要求13系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理24方案論證24?1總體方案論證與比較24.2各部分電路方案論證35硬件電路設(shè)計(jì)與計(jì)算45.1溫度采樣和轉(zhuǎn)換電路45.2溫度控制電路65.3單片機(jī)控制部分65.4鍵盤及數(shù)字顯示部分76參考文獻(xiàn)8水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)概述溫度控制是無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中,還是在H常生活中都起著非常重要的作用,過低的溫度或過高的溫度都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用,從而造成水資源的巨大浪費(fèi)。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下,我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制,把身邊的水資
2、源好好地利用起來。在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過程中,溫度是極為重耍而又普遍的熱工參數(shù)之一。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合下,為了保證生產(chǎn)過程止常安全地進(jìn)行,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,以及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源,要求對加熱爐爐溫進(jìn)行測、顯示、控制,使之達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn),以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的爐溫控制系統(tǒng),可以同時(shí)采集多個(gè)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)通過通訊口送至上位機(jī)進(jìn)行顯示和控制。那么無論是哪種控制,我們都希望水溫控制系統(tǒng)能夠有很高的精確度(起碼是在滿足我們要求的范圍內(nèi)),幫助我們實(shí)現(xiàn)我們想要的控制,解決身邊的問題。在計(jì)算機(jī)沒有發(fā)明之前,這些控制都是我們難以想象的
3、。而當(dāng)今,隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn),而且計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格也H益降低,可靠性逐步提高,用信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)水溫控制并提高控制的精確度不僅是可以達(dá)到的而且是容易實(shí)現(xiàn)的。用高新技術(shù)來解決工業(yè)生產(chǎn)問題,排除生活用水問題實(shí)施對水溫的控制已成為我們電子行業(yè)的任務(wù),以此來加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè),提高人民的生活水平。2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)能對水溫進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。2.2設(shè)計(jì)要求(1)通過設(shè)計(jì),能獨(dú)立地查找資料,廣泛閱讀有關(guān)參考文獻(xiàn);(2)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng),控制對象為1升凈水,容器為扼瓷器皿。水溫可以在
4、一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定,并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,以保持設(shè)定的溫度基本不變;(3)溫度設(shè)定范圍為35?85°C,最小區(qū)分度為1°C,標(biāo)定溫度W1°C,環(huán)境溫度降低時(shí)(例如用電風(fēng)扇降溫)溫度控制的靜態(tài)誤差W1°C;(4)軟件調(diào)試:要求操作方便,調(diào)試成功并且可靠性高。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理傳感器信號放大―?A/D電爐功率放大鍵盤單片機(jī)基本系統(tǒng)鍵盤顯不微型打印機(jī)圖2-1單片機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖該水溫控制系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)、前向通道(溫度采樣轉(zhuǎn)換電路)、后向通道(溫度控制電路)、鍵盤顯示電路等四部分組成,其總體設(shè)計(jì)框圖如上圖所示。4方案論證
5、4.1總體方案論證與比較本題目是設(shè)計(jì)制作一個(gè)水溫控制系統(tǒng),對象為一升凈水,加熱器為1KW的電爐。要求能在35°C-95°C范圍內(nèi)設(shè)定控制水溫,并具有較好的快速性和較小的超調(diào),以及十進(jìn)制數(shù)碼管顯示等功能。根據(jù)題目的要求,我們提出了以下的兩種方案:方案1:此方案是采用傳統(tǒng)的二位模擬控制方法,選用模擬電路,用電位器設(shè)定給定值,采用上下限比較電路將反饋的溫度值與給定的溫度值比較后,決定加熱或者不加熱。由于采用模擬控制方式,系統(tǒng)受環(huán)境的影響大,不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度做得教高,而且不能用數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定。方案2:采用單片機(jī)AT89C51為核心。采用
6、了溫度傳感器AD590采集溫度變化信號,A/D采樣芯片ADC0804將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并通過單片機(jī)處理后去控制溫度,使其達(dá)到穩(wěn)定。使用單片機(jī)具有編程靈活,控制簡單的優(yōu)點(diǎn),使系統(tǒng)能簡單的實(shí)現(xiàn)溫度的控制及顯示,并且通過軟件編程能實(shí)現(xiàn)各種控制算法使系統(tǒng)還具有控制精度高的特點(diǎn)。比較上述兩種方案,方案2明顯的改善了方案1的不足及缺點(diǎn),并具有控制簡單、控制溫度精度高的特點(diǎn),因此本設(shè)計(jì)電路采用方案2。4.2各部分電路方案論證本電路以單片機(jī)為基礎(chǔ)核心,系統(tǒng)由前向通道模塊、后向控制模塊、系統(tǒng)主模塊及鍵盤顯示摸塊等四大模塊組成?,F(xiàn)將各部分主要元件及電路做以下的論證:(
7、1)溫度采樣部分方案1:采用熱敏電阻,可滿足35°C-95°C的測量范圍,但熱敏電阻精度、重復(fù)性和可靠性都比較差,對于檢測精度小于1°C的溫度信號是不適用的。方案2:采用溫度傳感器AD590o:AD590具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其測量范圍在-50°C—+150°C,滿刻度范圍誤差為土0.3°C,當(dāng)電源電壓在5—10V之間,穩(wěn)定度為1%時(shí),誤差只有土o.orc,其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。此外AD590是溫度-電流傳感器,對于提高系統(tǒng)抗干擾能力有很大的幫助。經(jīng)上述比較,方案2明顯優(yōu)于方案1,故選用方案2。(2)鍵盤顯示部
8、分控制與顯示電路是反映電路性能、外觀的最直觀部分,所以此部分電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到電路的好壞。方案1:采用可編程控制器8