简易水温控制系统设计报告_精品.doc

二○一二～二○一三学年第 二 学期 信息学院 电子设计大赛报告 班 级： 设计名称： 简易水温控制系统 小组人员： 指导教师： 二○一三 年 7 月 6 日 目 录 一.任务 ……………………………………………………… 1 二.要求 ……………………………………………………… 1 2.1基本要求 ……………………………………………… 1 2.2发挥部分 ……………………………………………… 1 三.题目分析 ………………………………………………… 2 四．方案论证 4.1测温电路 ……………………………………………… 2 4.2功率电路及加热方式 …………………………………… 2 4.3控制器的设计 ………………………………………… 2 五.电路分析 ………………………………………………… 3 5.1总体电路分析 ………………………………………… 3 5.2电路模块分析 ………………………………………… 3 六.软件程序设计 …………………………………………… 5 6.1程序结构分析 ………………………………………… 5 6.2重要程序清单 ………………………………………… 6 七.测试数据分析 …………………………………………… 9 八.小结 ………………………………………………………10 九.附件 ………………………………………………………11 8.2元器件清单 …………………………………………… 11 8.3实物图 ………………………………………………… 12 参考文献…………………………………………………… 12 一、任务 设计并制作一个水温自动控制系统。控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设点，并能在环境温度降低时，实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 2.1、基本要求 (1)温度设定范围为40--90 ℃，最小区分度为1 ℃，标定温度小于等于1 ℃； (2)环境温度降低时（如用电风扇降温）温度控制的静态误差小于等于1 ℃； (3)用十进制数码管显示水的实际温度。 2.2、发挥部分 (1)采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40 ℃提高到60 ℃）时，减小系统的调节时间和超调量； (2)温度控制的静态误差小于等于0.2 ℃； (3)在设定温度突变（由40 ℃提高到60 ℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。 三、题目分析 系统功能： 基本部分：即为一个具有人工设定温度；能实时检测温度；当受控对象的温度受外界影响，而发生较小且缓慢变化时，能自动实现对受控对象的恒温控制；并能实时显示温度。从性能指标来看，基本部分的温度控制精度不高，调节时间不受限制。 发挥部分：我们组选择只做第2个难度：测温和保温的精度由1 ℃提高到0.2 ℃。发挥题主要是对传感器的要求进一步做了提高。 四、方案论证 1、测温电路 使用数字温度传感器DS18B20检测温度，内含A/D转换器，因此线路连接十分简单，它无需外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据，电路十分简单，它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.2℃以上精度，应用方便，这样的电路主要工作量就集中到了单片机软件编程上。 2功率电路及加热方式 本系统要对水用电热丝进行加热，功率较大；同时，还要能对电热丝的工作状态进行控制，以调节水温（恒温控制）。采用继电器的功率驱动电路，是用小信号控制大电流，并实现功率控制的常用电路。 3、控制器的设计 本系统由单片机STC89C52RC作为CPU控制核心，根据温敏器件DS18B20对水温的感应以及键盘输入结果来实现控制加热、保温功能。并且由输入系统可通过单片机设定上下限温度，实现保持你水温恒定的功能。 五、电路分析 1.总体电路系统分析 2.电路模块分析 (1)电源电路 经过变压器、整流桥、芯片、电容、电阻，完成变压、整流、滤波、稳压，将输入的220V交流电转化为正负十二伏的直流电。 (2)加热电路 此为基本电路，经过感应、控制电路控制继电器的开关，再将继电器另外两端接入该电路，当所测温度低于设定温度时，继电器开关导通，电热丝开始工作，当所测温度高于设定温度时，继电器开关断开，电热丝停止工作。 (3)继电器驱动电路 将门限比较器输出的电流放大后输入继电器中，若输入的低电平，继电器不导通，若输入的高电平，继电器导通，R9用于限流，二极管用于防止继电器烧坏。 (4)输入及控制电路 以STC89C52RC单片机作为控制核心，四个按键组成输入系统，连入单片机，由单片机与继电器一起控制水温通断，并通过控制显示管显示水温。 六、软件程序