智能控制大赛论文--超声波液位可控恒温水浴系统

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1、超声波液位可控恒温水浴系统733和谐宿舍队队长：黄妍队员：谭映彤队员：李美玲二O—四年五月目录一、设计要求21.1基本要求21.2扩展要求21.3说明2一、整侔攻VT与刨WT32.1整体设计32.2创新功能4三、方案比较-53.1硬件方案53.2软件方案7四、设计与论证10电路图及有关设计文件10五、测试数据及测试结果分析145.1测试方法与仪器145.2测试数据及测试结果分析14七、附录15一、设计要求设计并制作!II一个液位可调，温度可调的水浴系统。容器形状、材质不限，高度不高于35cm,长宽不长于10cm,容积大于等于50

2、0mlo在容器除顶面外的任意位置安装半导体制冷器件（制冷片冷热两用），制冷片的外侧面可加散热片、小风扇等加快热交换的装置。超声波探头安装于容器底部，进水口、出水口安装位置不做要求。1.1基本要求1）系统稳定，有明显温控表现，温度可调节范围为15°C〜50°C（可宽于此范围），最小设定分度为1°C。2）有明显液位调控现象，液位可调范围为15cm^30cm,最小设定分度为1cm。3）当温度或液位达到某一设定值并稳定后，水温的波动控制在±2°C以内，液位的波动控制在±lcm以内。要求温度或液位调控达到稳定状态时，必须分別给出声或光提示

3、信号。4）在超调量"10%的情况下，调节时间尽量短。1.2扩展要求1）温度可调节范围尽量宽；当水温达到某一设定值并稳定后，其波动控制在±i°c内2）能记录并实时显示温度和液位调节过程的曲线，温度显示的误差绝对值小于2°C,液位显示的误差绝对值小于lcnio3）在不影响以上水浴功能的情况下，增加必要器件（如小水泵等），改装成水冷循环系统，给外部发热器件散热。1・3说明1）系统电源可使用市售开关电源或者主办方提供的学生电源。参赛队亦可使用自制电源。2）采用半导体致冷器件实现制冷或加热（亦可通过向容器内抽进冷水降温），如果单片功率不够

4、允许多片串联，最多不能超过3片。3）测评时，此题参赛者以5队为一小组同时测评，可自带检测工具。测评时，每队注入相同体积热水，测报当前温度后，先统一设定某一和较低温度值制冷，同时向设定的某一较低液位调节，再设定某一较高温度值加热，同时向设定的某一较高液位调节。4）当温度或液位达到稳定状态的提示信号出现后立即检测并记录调控的温度值和液位值，检测时间延续120s,以记录温度波动和液位波动的最大值；能实时显示温度曲线或液位曲线的可直接记录曲线。5）超调量：输出量的最大值减去稳态值，所得Z差与稳态值Z比的百分数。6）调节时间：响应曲线达到

5、并保持在偏离稳态值±5%（或±2%）之内所需要的最短时I'可。7）以上液位值为超声波探头传感器位置到液面位置的距离。二、整体设计与创新2.1整体设计2.1.1超声波液位可控恒温水浴系统设计超声波液位可控恒温水浴系统结构图如下:Labview上位机监控后台处理：DS18B20温度传感器超声波模块AT24C02掉电保护MAX232串口通信提示部分：1602液晶显不LED提示蜂鸣器提示AT89C52最小系统控制部分：开关电源H继电器控制：进水泵出水泵加热片制冷片水冷循环系统水箱：（长*宽*高）6cm*7cm*35cm根据题li要求，D

6、水箱外形设计。水箱设计为长6cm,宽7cm,高35cm。2）温度控制。使用冷热两用的制冷片，一块用來加热，一块用來制冷。制冷片外侧加水冷循环系统，用以散热。利用继电器控制加热片，制冷片的启动与停止。使用DS18B20温度传感器测竝当前温度。3）液位控制。在水箱靠上方安装进水泵，靠下方安装出水泵。利用继电器控制进水泵，出水泵的启动与停止。使用超声波模块测量液位高度。4）Labview上位机监控。为了能记录并实吋显示温度和液位调节过程的曲线，采用Labview±位机监控。用芯片MAX232实现串口通信，使下位机单片机传送数据给上位机

7、Labviewo5）1*3按键控制。按键1表示“确定”，按键2表示“设定值加一”，按键3表示“设定值减一”。6）提示部分。1602液晶显示当前温度temp,当前液位S,期望温度set_temp,期望液位set_So提示当前状态HOT（加热），COLD（降温）,ADD（加水），DRAW（出水）,ON（确定）,OFF（停止），0K（任务完成）。LED有四个，D2亮表示正在加热，D3亮表示正在降温，D4亮表示正在加水，D5亮表示正在出水。当到达温度或者液位的期望值时，蜂鸣器会提示。7）AT24C02掉电保护。AT24C02实现掉电保护

8、功能，当温度或液位调节过程中途停电，AT24C02会记录掉电前所设定的期望值。待再次上电时，程序会接着掉电前的状态继续进行下去。2.1.2超声波液位可控恒温水浴系统程序设计程序设计结构图如下：程序实现功能如下：1）液位调控。液位可调范围14~30cm,最小设定分