电子设计竞赛(水温控制系统论文)0

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1、题目名称：水温控制系统王立君摘要：为了完成水温控制系统的设计，本文介绍了基于STC89C52单片机的自动水温控制系统的设计及实现过程。该系统具有实时显示、温度测量、温度设定并能根据设定值对水的温度进行调节和控温的目的以及达到上限温度的报警功能，控制算法是基于数字PID算法。关键字：PID；SSR固态继电器；制冷片；DS18B20温度传感器Abstract：Inordertocompletethewatertemperaturecontrolsystemdesign,thispaperintroducesSTC89C52basedautomatictemperaturecontrolsyst

2、emdesignandimplementationprocess.Thesystemhasreal-timedisplay,temperaturemeasurement,temperaturesettingandcanaccordingtovalueofwatertemperatureregulationandtemperaturecontrolpurposesaswellastolimittemperaturealarmfunction,thecontrolalgorithmisbasedonthedigitalPIDalgorithmKeyword：PID；SSRsolidstater

3、elay；refrigeration,；DS18B20temperaturesensor一、方案论证与比较1．加热系统比较方案一：采用直形加热管。直形加热管的加热效率低，速度慢，且加热不均匀，导致容器内水温的上下温差较大，使温度计测量的温度误差较大，影响实验的准确性。方案二：采用螺旋加热管。可将螺旋加热管固定到容器内部，通电加热时能使水在容器内形成对流，效率相对较高，加热较均匀，使得测量误差较小。故采用方案二。2．制冷系统比较方案一：采用压缩机制冷。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩—冷

4、凝—膨胀—蒸发（吸热）的制冷循环。其优点是制冷效果好，但成本太高，体积庞大且难控制。方案二：采用制冷片、散热片和风扇进行制冷微调。制冷片分为两面，一面吸热，一面散热，只是起到导热作用，本身不会产生冷。其优点是成本低，容易控制，缺点是制冷效果一般。方案三：采用外部传导方式进行制冷粗调。利用冰（干冰）的融化（升华）吸热，使水的温度快速的降下来。其优点是效率高，制冷迅速，但不易控制。故采用方案二的制冷微调和方案三制冷粗调一起制冷。3．加热驱动电路方案一：可采用可控硅控制其导通脚来达到控制加热电流大小的目的，但电路较复杂，稳定性较差，成本也相对较高。方案二：采用PWM控制电磁式继电器来达到控制加

5、热电流大小的目的，但由于磁场外泄，故对整体系统干扰较大，且响应时间长，达不到理想的控制效果。方案三：采用PWM控制固态继电器来达到控制加热电流大小的目的，对整体系统基本无干扰，响应时间小于30ms，可以满足系统的需求。故采用方案三。4．温度传感器的选择方案一：用NTC型热敏电阻采集温度。但由于其需要借助A/D对电压进行采集，耗用资源较大，调试较复杂。方案二：采用热电偶采集温度，需要配备专门的芯片进行测温，成本较高，调试较复杂。方案三：采用DS18B20温度传感器采集温度，并用单总线与主机进行通信，占用资源较少，灵敏度较高，其分度值可达到0.0625℃，可以满足系统需求。故采用方案三。5．制

6、冷电源的选择方案一：采用大功率变压器制作制冷电源，但转换效率较低，且存在磁泄漏现象，输出的电压线性不稳定。方案二：采用PWM开关电源。PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通是，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）输出功率大，并且效率高。能满足系统的需求。故采用方案二。6．容器的选择方案一：方形搪瓷杯。外型美观，但容器壁较厚，不易加工且成本较高。方案二：塑料饭盒。容器壁薄，传导效果差，但保温效果良好，易加工，但不耐高温，易烧焦。方案三：不锈钢杯。容器壁薄，导热效果良好，保温效果差，易加工，耐高温，取材方便，成本低。

7、7．主控芯片的选择方案一：采用凌阳公司的16位单片机。它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。方案二：采用STC89C52单片机作为主控芯片。STC89C52是一个超低功耗，高性能的51内核的CMOS8位单片机，片内含8kB空间的可反复擦写1000次