水温加热控制系统设计方案.doc

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1、青海民族大学大学生创新教育基地2014年度“挑战杯”参赛项目项目类别:科技制作项目名称：水温加热控制系统项目编号：CXJYJD-DZSZ-002项目负责人：张余焱项目负责人电话：项目所属部门：电子设计工作室项目团队名称：电子设计2队项目指导教师：唐明虎班玛东周大学生创新教育基地2014年11月项目名称水温加热控制系统项目实施时间2014年511月项目负责人及成员姓名所在院系所属工作室联系方式张余焱物电学院电子设计工作室涂文欣物电学院电子设计工作室高睿物电学院电子设计工作室指导教师姓名联系方式承担工作唐明虎指导班玛东周项目概述：本系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从温

2、度检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现温度控制的全过程。因此，以单片机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用特为实现温度的智能化控制以及提供完善的人机界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑电路中往往是难以或无法实现的。根据设计任务基本要求，本系统应具有以下基本功能： （1）可以进行温度设定，并自动调节温度给定的温度值。 （2）可以调整PID控制参数，满足不同控制对象与控制品质要求。 （3）可以实时显示给定温度与温度实测值。水温加热控制系统组员：张余焱，涂文欣，高睿一、设计任务与要求 系统的基本任务与要

3、求： （1） 系统的基本要求： 一定量水由电炉加热,要求温度可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时自动实现调整,以保持设定的温度基本不变。 （2）主要性能指标 a.温度设定范围：温度设定为30℃—70℃最小区分度为1℃； b.控制精度：温度控制的静态误差名1℃； c.用十进制数码显示实际温度； (3)扩展功能 a.具有通信能力，可接收其他数据设备发朱的命令，或将结果传送到其他数据设备； b.采用适当的控制方法；当没定温度或环境温度突变时减小系统的调节时间和超调号 c.能自动显示温度随时间变化的曲线。 系统组成 本系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从温度检测

4、、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现温度控制的全过程。因此，以单片机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用特为实现温度的智能化控制以及提供完善的人机界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑电路中往往是难以或无法实现的。根据设计任务基本要求，本系统应具有以下基本功能： （1）可以进行温度设定，并自动调节温度给定的温度值。 （2）可以调整PID控制参数，满足不同控制对象与控制品质要求。 （3）可以实时显示给定温度与温度实测值。三、本电路总体设计包括五部分：主机控制部分（89c52）、温度采样电路、温度控制电路、

5、键盘和数字显示部分、微机控制及图形显示。四、设计思路采用单片机89c52为核心。采用了温度传感器AD590采集温度变化信号，A/D采样芯片ADC0804将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片

6、机的使用也为实现水温的智能化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。所以，采用以单片机为核心的直接数字控制系统。 五、系统总体设计框图 本系统以89c52单片机为核心，采用了温度传感器AD590，A/D采样芯片ADC0804，可控硅MOC3041及PID算法实现对温度的精确控制。系统由前向通道模块（即温度采样模块）、后向控制模块、系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。系统框图如图六、电路原理仿真图七、温度采样电路 系统的信号采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及A/D转换电路（ADC0

7、804）三部分组成。AD590性能描述    测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃ 。AD590为电流型传感器温度每变化1℃其电流变化1uA在35℃和95℃时输出电流分别为308.2uA 和368.2uA 。 （2）ADC0804性能描述   ADC0804为8bit的一路A/D转换器，其输入电压范围在0—5v，转换速度小于100us，转换精度0.39﹪。满足系统的要