哈工大自动控制原件设计解析.doc

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 设计题目： 新型智能饮水机的设计 院 系： 航天学院 控制科学与工程系 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 马广程 设计时间： 2016.04—2016.05 哈尔滨工业大学 1.研制背景及意义 饮水机是采用瓶装水，桶装水或自来水经净化器净化作为水源，利用电能对其进行加热或制冷，一年四季提供常温水或热水的饮水电器，它作为一个相对独立的家用电器，基本满足了人们日常的饮水、泡茶、冲食即食食品以及调制冷饮的各种需要，伴随着人民生活水平的提高和桶装水的消费热潮，在国内迅速发展十多年，已广泛应用于家庭、办公室、学生宿舍等，我国饮水机保有量近亿台。 随着生活水平的提高，人们对于饮水机的要求也越来越高，各种新型饮水机不断被开发出来。目前市场上较新型的饮水机出来加热功能外，还可以制冷，满足了人们在炎炎夏日想要喝杯冰水的需要。但是有一些特殊场合，比如家里有婴儿、老人或者病人时，人们需要某一特定温度的水，目前市场上还没有这样一种可以由用户设定某一温度的饮水机。我们的设计思想是混合热水与冷水，通过控制热水与冷水的流量来控制混合水温，从而可以在短时间内迅速得到特定温度的水。 2.总体设计思路 该新型智能饮水机实现了对用户所得饮用水水温的精确控制，在0℃到100℃范围内，用户可以自行设定温度 。其主要功能模块包括液位控制模块,液位控制模块，混水部分的流量控制模块。 2.1.系统示意图： 2.2.控制器的选择 我们在以往设计中曾经用过STM32单片机和51单片机，因而我们的控制器在这两者之中进行选择。相比之下，STM32单片机速度更快，端口也更多，但是51单片机价格更加便宜，最小系统电路也更加简单。同时，本设计是一个调节系统，不要求太高的跟踪速度，51单片机可以满足本设计的要求，所以最终选择51单片机作为本系统的控制器。同时使用5V电源适配器对单片机供电。 2.3.工作流程图 3.具体选型及论证 3.1.液位控制 信号传输方向： 液位控制模块应用于所有的四个水箱中。当所有水箱均处于工作状态时，需要首先向温水水箱，热水水箱，冷水水箱三个水箱内进水，各水箱内控制原理相同。进入工作状态后，压力变送器立即开始工作，将测量得到的压力信号转变为电压信号，经A/D转换器转换为数字信号后输送给51单片机进行处理。 在51500ml时对应的数字电压值进行比较。若测量电压值小于标准值，输出0；反之，输出1。再通过D/A转换器将输出的数字信号转换成模拟量，驱动继电器。当液位未达到预设值时，电磁阀始终处于开态，持续加水；当液位达到预设值时，继电器通电使常闭电磁阀与220V电 产品名称 电阻式薄膜压力传感器 面积 单点圆形感应区直径7.5mm （厚度0.1mm） 测量范围 0-500g（感侧面积上承重） 电阻输出范围 500Ω-∞ 灵敏度 1g 工作温度 -30℃-70℃（高温可定制） 工作原理 将施加在传感器薄膜区域的压力转换成电阻值的变化，从而获得压力信息。压力越大，电阻越低。其允许用在压力0g-500g的场合。 输出 双线，与模拟电压输出模块4.5脚相连 3.1.2.模拟电压输出模块： 功能：内部为一个电路，将压力传感器随压力而变的的电阻转变为电压信号。当水箱内无水时压力最小，电阻非常大，Vout此时对应最小值；水箱内水量为500ml时压力对应最大值，电阻最小，Vout此时对应最大值。 产品型号 FSR系列 产品名称 FSR系列模拟电压输出模块 工作电压 DC +5V/+3.3V 输出方式 模拟电压输出 输出电压 Vout=Vcc/(R/Rref+1)； Vout是输出电压 R是压力传感器的电阻（千欧） VCC是电源电压 Rref=5.1KΩ 为反馈电阻 引脚功能 1：Vcc端 2：Grand端 3：信号输出 4：与压力传感器相连 5：与压力传感器相连 3.1.3.压力比较模块 1、功能： 压力与标称值比较