水温控制系统论文

《水温控制系统论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Ｃ题：水温控制系统（本科组）摘要：本设计根据课题要求，无论主控单元还是各检测器单元都选用了价格低廉的AT89S52单片机为CPU，选用完全符合测量温度范围要求且工作一致性很高的PT100热电阻作为温度传感器。由自行设计的恒流源电路构成能补偿温度传感器线路的采样电路，信号的调理主要由失调电压很低、线性误差小的通用放大器LM358来完成。还可以通过主控单元的键盘来设定检测器的测量范围参量，并具有温度显示、在设定范围内自动加热降温等功能。为提高测量精度，采用0.1级的标准电阻箱对系统进行与PT100的分度表进行误差对

2、比。经过各项实验测试，该系统的性能指标达到了任务书的基本要求，而且在各检测单元方面达到或超过发挥部分的要求。关键词：89S52单片机;PT100;LM358１.系统方案选择和论证1.1设计任务设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升水，容器为搪瓷器皿（其他容器也可）。水温可以在一定范围内设定，并能实现在10℃～70℃量程范围内对每一点温度的自动控制，以保持设定的温度基本保持不变。1.1.1任务要求(1)可键盘设定控制温度值，并能用液晶显示，显示最小区分度为0.1℃；(2)可以测量并显示水的实际温度。温度测

3、量误差在±0.5℃内；(3)水温控制系统应具有全量程（10℃～70℃）内的升温、降温功能（降温可用半导体制冷片、升温用800Ｗ以内的电加热器）；(4)在全量程内任意设定一个温度值（例如起始温度+15℃内），控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差≤±4℃，静态≤±1℃，系统达到稳态的时间≤15min（最少两个波动周期）；(5)当设定温度突变（温度变化+20℃）时，控制的最大动态误差≤±2℃，系统达到稳态的时间≤8min（最少两个波动周期）；(6)温度控制的静态误差≤±0.2℃（在最小稳态时间

4、内）；(7)在设定温度发生突变（温度变化+20℃）时，用液晶屏显示水温随时间变化的实时曲线（最少显示两个波动周期）。1.2主要单元电路的设计1.2.1CPU（中央处理器）的选择方案一：采用8031作为控制核心，以使用最为普遍的器件ADC0804作模数转换，控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案简易可行，器件的价格便宜，但8031内部没有程序存储器，需要扩展，增加了电路的复杂性。方案二：此方案采用89S52单片机实现，此单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。进行数据转换，控

5、制电路部分采用继电器控制，此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的数据。将两个方案一比较便可得出一个结论，采用Atmel单片机来实现本题目，不管是从结构上，还是从工作量上都占有很大的优势，所以最后决定使用AT89S52作为该控制系统的核心。总体框图如图所示。传感器放大器A/D89S52CPU显示键盘控制电路电加热器制冷片系统框图1.2.2传感器模块的选择方案一：采用极为普遍的晶体管3DG6作为温度传感器，廉价的电压/频率转换器（V/F）LM331与AT89S52单片机组成的温度测量仪。但该方案抗干扰性差，数

6、据处理复杂，数据存放空间大，受市场限制。3DG6温度采集电路方案二：采用热电阻传感器，铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其测量准确度高、测量范围大、稳定性好等特点，被广泛用于中温（-200℃～+650℃）范围的温度测量中。PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50℃～+600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性较正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很

7、多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。由于本课题的任务要求测量的范围为10℃～70℃，测量的分辨率为±0.1℃，综上所述，决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器，具体的型号为WZP型铂电阻，该传感器的测温范围从-200℃～＋650℃。1.3系统设计的原理图Ａ/Ｄ原理图1602液晶显示模块原理图　　１.放大器的调试此方案中Pt电阻接法如图所示。Pt

8、电阻接法R2、R3、R4和Pt100组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。放大电路采用LM358集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图