水温控制系统设计学士学位论文.doc

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1、水温控制系统水温控制系统目录1.系统的设计及方案论证21.1题目要求21.1.1基本要求21.1.2发挥部分21.2系统的基本方案21.2.1各模块的选择和论证21.3系统各模块的最终方案32.系统的硬件设计与实现42.1系统的硬件的基本组成部分42.1.1部分外部电路设计42.2.2测温部分电路设计52.2.3控制部分62.2.4显示部分63.程序设计74.对电路进行测试74.1继电器测试74.2DS18B20测试74.3显示数码管测试85.系统测试85.1测试环境85.2测试方法86.系统误差分析87.参考文献8附录A9附录B917水温控制系统文摘：为了实现高精度的水

2、温控制，本文介绍了一种以STC89C52单片机为控制核心、以及辅助元件相结合的控制方法来实现的水温控制系统。文章着重介绍核心器件的选择、控制算法的确定、各部份电路及软件的设计。STC89C52单片机完善的内部结构、优良的性能和强大的中断处理能力，决定了该控制系统的特点：电路结构简单、程序简短、系统可靠性高等。本次设计还充分利用了STC89C52单片机成熟的语音处理技术来实现了语音播报温度。1.系统的设计及方案论证1.1题目要求1.1.1基本要求该系统为一实验系统，系统设计任务：设计一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并

3、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。系统设计具体要求：⑴温度设定范围为30～90℃。⑵环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。⑶采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。⑷用十进制数码管显示水的实际温度。⑸在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，led报警1.1.2发挥部分A.我们在基于十进制数码管显示水的实际温度的同时我们显示设定的温度方便比较。B.设计了3个按键来控制设定的温度。1.2系统的基本方案1.2.1各模块的选择和论证（1）控制器模块根据题目要求，控制器主要用于采集

4、水的温度及控制水温在一定范围内变化。对于在数码处显示水位的具体温度值。对于控制器选择有两种方案。方案一：采用FPGA作为系统的控制器，FPGA可以实现各种各样的复杂逻辑电路功能，规模大，密度高，它将所有的器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可以以用EDA软件仿真，调试，易于进行功能扩展。FPGA采用并行的输入输出的方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统控制核心。由于测模块输出的信号并行输入FPGA，FPGA通过程序设计控制水温作出相应的数字显示，有本设计要求的数据处理速度不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分的体现，并且由于集成度较高，使其成

5、本偏低，同时由于芯片的引脚太多，实物硬件电路板不限复杂，并加重了电路设计和实际的焊接的工作。方案二：采用ATMEL公司的AT89C52作为系统的控制器的双CPU方案。单片的算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于功耗低体积小，技术成熟和成本低等特点，使其在各领域应用广泛。基于以上方分析使用方案二，单片机担任了由传感器过来的温度的采集，并且控制继电器，还有就是现实温度值。（2）数据采集模块方案一：用热敏电阻：通过电阻的变化来获得电压的变化，起价格虽然便宜但是精度不是很高。对于一个精度要求高的系统不宜采用。方案二：用A/D590：通

6、过AD590温度传感器采集温度，由于AD590是电流传感器，经过电阻转换为电压。虽然价格较高但是精度高。17水温控制系统方案三：DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。测量范围为-35~+125℃。最大精度为0.0625℃。经比较我们选用DS18B20来进行温度采集，这样使得线路更加简单。（3）数据显示模块方案一：8段LED数码管显示，数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元

7、（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点