水温自动控制系统

《水温自动控制系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、项目二水温自动控制系统第一节系统分析1.1水温控制系统概述温度控制无论在工业生产过程中，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。以单片机为核心的水温自动控制系统，可以实时采集现场温度数据，并和目标温度进行比较，根据两者之差采用PID等控制算法调整是电热丝的功率实现水温的精确控制，从而提高生产效率，改善人民的生活水平。1.2设计任务和主要内容1.基本要求一升水由1kW的电炉加

2、热，要求水温可以在一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。2.主要性能指标①温度设定范围：，最小区分度为。②控制精度：温度控制的静态误差。③用十进制数码显示实际水温。3.扩展功能①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。②采用适当的控制方法实现当设定温度或环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。③温度控制的静态误差。第二节系统设计温度测控系统结构框图如图3.1所示，设计中被控对象为lL净水，采用lkW电炉进行加热。本设计主要以单片机为控制核心，利用PID控制算法进

3、行水温度的恒温控制。23水人机接口单片机温度测量电炉电源模块功率调节图3.1系统结构图AC220V单片机系统由电源模块、温度测量模块、功率调节模块、人机接口模块和单片机核心模块五个部分组成，电源模块为系统提供±12V、+5V直流工作电源；温度测量模块完成对水的温度测量；功率调节模块实现对水的加热控制；人机接口模块实现温度值的设定、显示、单片机和PC之间的通信等功能。下面分别讲述各模块的具体设计思想和应用功能。模块一、电源模块电源模块选用标准的开关电源模块，其中±12V直流电源的输出电流为1A，+5V直流电源的输出电流为500mA。模块二、人

4、机接口模块人机接口模块由6位共阴式数码显示LED接口电路、4×4矩阵结构的16键键盘接口电路、和RS232串行通信接口转换电路三部分组成。人机接口模块需完成温度的设定、显示和数据通信等功能，下面分别讲述这三方面功能的具体实现。2．1温度显示1．硬件原理系统中通过键盘设定的温度和实际测量的温度均通过6位共阴式数码管进行显示，采用三个二合一的数码显示模块实现6位数码显示，数码显示电路采用动态显示方式以简化硬件结构。显示电路如图3.2所示。显示电路的字型码由并行IO口扩展芯片8255的PA口PA0~PA7输出，经反相驱动电路ULN2003反相驱动

5、后接到数码管的段码线a、b、c、d、e、f、g、dp上。显示电路的位码由并行IO口扩展芯片8255的PB口PB0~PB5输出，同样经反相驱动电路ULN2003反相驱动后接到数码管的位码线CM1~CM6上。每片ULN2003提供7路反相驱动，第8根段码线dp由第二片ULN2003的第一路反相驱动控制。动态显示电路的工作原理在前面章节中已经讲过，在此不再重复。并行IO口扩展芯片8255的四个端口PA、PB、PC、PD经译码电路译码，端口地址分别为0x8000、0x8001、0x8002、0x8003。在本系统中并行IO口扩展芯片8255的PA口

6、、PC口作为通用的输出口、PB口作为通用的输入口。因此在初始化8255时因向8255的命令控制端口PD口置0x82。23图3.2显示接口电路2、显示驱动程序设计①数据定义在系统中设定一个长度为6的全局变量类型的数组dis_buf[]作为显示缓冲区，当显示“0”~“9”之间字符时在缓冲区中存放十六进制数0x00~0x09之间的数；当显示字符“0.”~“9.”之间字符时在缓冲区中存放十六进制数0x10~0x19之间的数；下标值从小到大的数组元素在数码管上的显示顺序为从右向左。每次调用显示程序，都是将显示缓冲区中的全部数据逐一转换为相应的字型码送

7、到对应的数码管上进行显示。由于采用共阴的数码管，且显示驱动为反相驱动，因此显示程序应输出共阳式的字型码，字型码存放在字型码表table[]中。显示字符、缓冲数据、字型码的三者对照关系见表3.1。显示字符缓冲数据字型码显示字符缓冲数据字型码“0”0x000xc0“0.”0x100x40“1”0x010xf9“1.”0x110x79“2”0x020xa4“2.”0x120x24“3”0x030xb0“3.”0x130x30“4”0x040x99“4.”0x140x19“5”0x050x92“5.”0x150x12“6”0x060x82“6.”0

8、x160x02“7”0x070xf8“7.”0x170x78“8”0x080x80“8.”0x180x0023“9”0x090x90“9.”0x190x10“A”0x0a0x88