《课程设计基于单片机的淋浴水温控制系统的设计》.doc

基于单片机的淋浴水温控制系统的设计 摘要:本论文对实际情况进行数学建模,并根据分析和实验的结果设计了控制系统。利用工业控制的8031单片机搭建控制系统,系统的前向通道未用了成本低、休积小、线性电流传感器，为提高精度，传感器设计了T型滤波器以增加杭干扰能力，单片机应用未用PID葬法的撞制方式担制双向可控硅的导通、关断，调整功率，使之切断或接通加热器，从而控制水温稳定在预设定值上。系统后向通道采用干扰小、器件运行可靠的过零触发方式，省去了传统的D/A接口电路，简化了硬件设备。在软件设计中，为提高精度我们采用了数字滤波方案以减少干扰信号的比重。根据温控的单回路PID数字调节器的硬件设计，完成实时浏重(传感采样)、实时决策((PID控制运算)和实时控制(调功)三部分功能，为防止超调量过大，对PID算法进行了适当改进，用单片机产生PWM波对电机进行控制,调节冷热水管的流量,最终达到控制输出水温的目的。 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc196471135 引言 PAGEREF _Toc196471135 \h 1 HYPERLINK \l _Toc196471136 1.设计任务 PAGEREF _Toc196471136 \h 2 HYPERLINK \l _Toc196471137 1.1基本要求 PAGEREF _Toc196471137 \h 3 HYPERLINK \l _Toc196471138 1.2发挥部分 PAGEREF _Toc196471138 \h 3 HYPERLINK \l _Toc196471139 2方案论证 PAGEREF _Toc196471139 \h 3 HYPERLINK \l _Toc196471140 2.1方案一 PAGEREF _Toc196471140 \h 3 HYPERLINK \l _Toc196471141 2.2方案二 PAGEREF _Toc196471141 \h 4 HYPERLINK \l _Toc196471142 2.3方案三 PAGEREF _Toc196471142 \h 4 HYPERLINK \l _Toc196471143 3方案设计 PAGEREF _Toc196471143 \h 5 HYPERLINK \l _Toc196471144 3.1系统工作原理 PAGEREF _Toc196471144 \h 5 HYPERLINK \l _Toc196471145 3.2主要电路设计 PAGEREF _Toc196471145 \h 6 HYPERLINK \l _Toc196471146 3.3软件设计 PAGEREF _Toc196471146 \h 9 HYPERLINK \l _Toc196471147 4性能指标测试: PAGEREF _Toc196471147 \h 11 HYPERLINK \l _Toc196471148 5结论 PAGEREF _Toc196471148 \h 12 HYPERLINK \l _Toc196471149 系统误差分析 PAGEREF _Toc196471149 \h 12 HYPERLINK \l _Toc196471150 参考文献 PAGEREF _Toc196471150 \h 13 引言 随着自动化技术的进一步发展,现在很多家庭都希望能享受智能化服务的家居环境;人们生活无非衣食住行,对于居住,如果有智能化淋浴设施,更能为生活增色不少,智能化淋浴设施中关键的两项技术为:温度控制与流量控制,其中人们对于温度控制是希望在自己设定数值以后变化不大,仅仅在设定数值周围波动;而流量则直接按需要进行调节。 1.设计任务 设计制作一个淋浴水温控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。 淋浴水温调节系统由温度传感装置、控制系统、显示装置、冷水流控制装置、热水流控制装置、总流量控制装置构成,如图2-1所示。其中流量与温度有一定的关系,系统利用温度传感器测量水的温度,并将其结果传递到控制系统,将温度显示出来,并与所设置的温度进行对比,根据对比所得到的结果来控制冷热水的流量。 图2-1　水温调节系统组成框图 水温调节系统目标是控制出水管的温度和流量。对于流量的控制,是通过手动调节来实现的;而对于温度的控制,则是先通过控制面板手动调定好温度的数值,再通过闭环控制其真实水温围绕设定水温小范围波动。 1.1基本要求 (1) 温度设定范围为400C^J900C，最小区分度为1 C，标定温差10C （2）环境温度降低时(例