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单片机教学案例基于18b20温度控制系统设计.PPT

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单片机教学案例基于18b20温度控制系统设计

2.1 总体方案确定 1.控制方案选择: A 输出开关量控制 B 比例控制(P控制) C 比例积分控制(PI控制) D 比例积分加微分控制(PID控制) 2.系统组成: 本例将单片机为核心构建控制应用系统 2 总体论证 整体设计 2.2 确定系统功能,性能指标 本系统具备的功能: 1.可以进行温度设定,并自动调节水温 2.可以调整PID控制参数,满足不同的要求 3.可以实时显示给定温度与水温实测值 4.可以打印给定温度和水温实测值 本系统主要性能指标如下: 1.温度设定范围:40~90 °C,最小区分度为1 °C 2.温度控制静态误差1 °C 3.双3位LED数码管显示 4.采用微型打印机打印 2 总体论证 整体设计 3 系统设计 1 软,硬件功能划分 2 系统功能划分,指标分配和框图构成 整体设计 3 系统设计 3.1 软,硬件功能划分 1.速度估算 经计算得到:在不考虑容器热容量和环境温度影响的情况下,用1kw电炉加热1升水并使水温上升1k所需的时间为4.186s,由此可见,对于指令执行时间极其短的单片机系统来说,控制速度几乎没有任何限制. 2.软、硬件功能划分 硬件主要功能:温度信号的传感,放大,A/D转换 及输出信号的功率放大. 软件主要功能:PID运算,输入信号滤波,大部分 控制过程. 整体设计 3 系统设计 3.2系统功能划分,指标分配和框图构成 传感器 信号放大 A/D 电炉 功率放大 单片机基本系统 键盘显示 微型打印机 系统组成方框图 整体设计 输入通道硬件线路设计 4 硬件开发 4.1硬件电路设计与制作 整体设计 输出通道硬件线路设计 4 硬件开发 4.1硬件电路设计与制作 整体设计 人机对话通道 整体设计 1.单片机基本系统调试 2.人机通道调试 3.前向通道调试 4.后向通道调试 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 整体设计 1、单片机基本系统调试 A 晶振电路 B 复位电路 C 电源 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 整体设计 * 子情境一 设计规划 子情境二 温度控制部分 子情境三 整体设计 情境八 基于18b20温度控制系统设计 1.项目任务分析 温度控制系统设计与制作 温度测量 温度显示 温度调节 功能设置 电源 传感器 显示电路 升降温度 按键 电源电路 型号和电路 LED或LCD 加热制冷 键盘电路 电源器件 设计课题:设计单片机温度控制系统,这个系统设计要求完成以下任务: 1、设计系统可自动完成对象的温度控制任务。 2、当作工厂产品设计,并作为实验板考虑功能扩展。 温度控制系统设计规划 温度控制系统设计分为两大部分组成: 1、设计项目的提出和总设计规划,单元电路试验,标准化设计。 经过前两个项目的学习,对单片机基础知识有了一定的了解,其中显示、键盘、电源、单片机电路设计等有一定的认识,现在难点是温度传感受器和加热制冷部件的设计,另外增加“产品”化设计要求。 2、原理图设计、电路板设计、系统应用程序设计、 温度控制系统安装与调试, 当第一步完成后这些相对容易了,和前面项目工作差不多,只是多花时间完成每一步,当然设计前对不明确的地方还是进行试验。 温度控制系统设计规划 1.项目任务分析 提 出 项 目 和 任 务 学 生 试 验 论 证 老 师 汇 总 规 划 实 施 步 骤 安 装 与 调 试 项目实施过程—理实一体化模式 电 路 和 程 序 设 计 1.项目任务分析 温度控制系统设计规划 温度测量 精度 传感器 安装位置 型号和电路 单片机程序 经AD转换传感器 数字传感器 传感器型号、读取方法 传感器型号、连接方法 单片机接口 1.项目任务分析 温度控制系统设计规划 几位数字 驱动方式 电路试验 动态显示 行列驱动 LED驱动电路 LCD驱动电路 电路试验 温度显示 显示电路 LED或LCD 1.项目任务分析 温度控制系统设计规划 执行部件 温度设置 控制范围 按键个数 加热器加热 压缩机制冷 键盘电路 六个按键 扫描方式 功能设置 按键 键盘电路 1.项目任务分析 温度控制系统设计规划 温度调节 升降温度 加热制冷 温度控制系统设计与制作 传感器 温度显示 温度调节 功能设置 电源 由程序协调各部分工作 1.项目任务分析 温度控制系统设计规划 2.项目任务分解 总体方案和论证 1、温度控制需用一到两条线控制加热和制冷输出,其驱动可选取可控硅或继电器,它们的工作电压都是220V,要

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