单片机水温控制系统设计论文.doc

《单片机水温控制系统设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机水温控制系统设计论文.doc（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、摘要本设计基于计算机控制技术、传感器技术、智能控制技术、机电一体化论文分析了自动定量水温控制器的硬件电路、主控系统、信息感知单元、驱动单元等模块的理论设计与调试过程，并结合实际调试过程的分析，详细阐述了自动定量水温控制器参数的规划与实现。本设计在特色部分论文分析了以SPCE061A芯片为主，基于概率分析检测单元的设计与实现，串行扫描方式实现的人机接口，数据传输，水位控制和温度控制等内容。本设计的理论设计方案、调试方法、测试数据分析方法及设计中的特色与创新点等对相关领域的设计与实现有一定的参考意义。AbstractThe design of computer-based control tech

2、nology、Sensor technology、Intelligent Control Technology、MechatronicsThesis of automatic quantitative analysis of the hardware circuit temperature controller、Control systems, information-aware unit, drive unit, such as the theory of modular design and debugging process, and in light of the actual deb

3、ugging process analysis, detailed quantitative automatic temperature controller parameters of the planning and implementation. Part of the design characteristics of this thesis in an analysis of SPCE061A chip to the main detection unit based on the probability analysis of the design and realization

4、of the realization of the serial scanning of man-machine interface, data transmission, the water level control and temperature control and so on. The design theory design, testing methods, test data analysis methods and design features and innovation in related fields such as design and implementati

5、on of a certain reference value.目录1.7 按键控制单元111.8 算法目录3一、方案设计41.1 主控单元51.2 温度检测单元51.3 高度检测单元71.4电机驱动单元81.5液晶显示单元101.6 A/D转换单元10111.9软件单元12 二、特色与创新19 三、调试过程及测试数据分析203.1 调试仪器仪表203.2 调试数据及分析20参考文献21原理图22一、方案设计 本实验采用双闭环结构，分别利用温度传感器、压力传感器进行数据的闭环采集，进而进行系统的闭环控制。题目对水温控制的任务要求较易，根据题目的示意图及要求，我们可以将加水过程分成4个阶段第一阶

6、段：从起点开始，用测量冷水和热水箱中水温温度的方案，行进速度为 ml/s，以便于对水位高度的准确测量；第二阶段：从零点开始加水，应用测量温度和高度的控制方案。这样，既能够保证C杯中水温的高度连续变化，又能使我们很好控制水流量速度。第三阶段：根据事先设定好的数值进行加水任务。第四阶段：当水温到了设定的高度既要保证水位高度又要保证水温。用两个电机向容器中加水，既要保证水温是可控的，还要保证水位的高度和我们设定的值是相符的，提高系统的稳定性和可靠性。 根据题目的设计要求，有A、B、C三个水容器，A为供热水容器，B为供冷水容器，C为冷热水混合容器。我们把设计分为八个相对独立的部分，这样降低了设计的复杂

7、度，使得整体条理更为清晰。这八个部分是：主控单元、温度检测单元、高度检测单元、电机驱动单元、液晶显示单元、A/D转换单元、按键控制单元、软件单元。1、1主控单元本次电子设计大赛用的是一种基于凌阳单片机为核心的水温控制系统的设计，温度传感器芯片采用DALLAS公司生产的DS18B20芯片。见1.1图 主控芯片采用凌阳SPCE061A单片机它具有以下主要特性：工作速度：0.32MHz49.152MHz（2.6V3.6V）；2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间；32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；低电压复位/监测功能；内置有在线仿真接口。图1.1 SPCE061A

8、1.2温度检测单元DS18B20温度传感器 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。以单总线温度传感器DS18B20为核心，以SPCE061A芯片控制器制作的结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器，它的体积更小、适用电压更宽、更经济，它的测量温度范围为55125，在1085范围内，精度为0.5，DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为0.5。见图1.2.图1.2 温

9、度检测单元1.3高度检测单元压力传感器原理：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境；本设计使用CS5532A/D转换芯片，将压力传感器采集的压力信号转换为数字信号，通过液晶实时显示水位高度。WTP803 悬臂梁式称重(测力)传感器 产品特点及结构：采用合金钢材质，焊接密封。主要适用电子台秤、汽车衡量等接线方法 输入(电源) + ： 红色；输入(电源) - ： 黑色；输出(信号) + ： 绿色；输出(信号) - ：白色图1.3高度检测单元 1.4 电机驱动单元1.4.1电机的选择，驱动电路的选择水箱采用双电机分离驱动方式。直流电动机体积小，效率高，出力大，起动转

10、矩大，过载能力强，动态特性好，控制方便。电机型号选择时在体积，功率和转速基本条件满足的前提下主要还考虑伺服性能；综上几点要求我们选用了 L 171 955 651型微型直流电机。 水箱加水过程中要求被控电机能够调速控制， 一种能在高频工作的低功率驱动电路包括一输出驱动电路和用于驱动输出驱动电路的一对预驱动电路。基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计，以N沟道增强型场效应管为核心，基于H桥PWM控制原理，设计了一种直流电机调速驱动控制电路，满足大功率直流电机驱动控制。实验表明该驱动控制电路具有结构简单、驱动能力强、功耗低的特点。 整个电机控制电路由下图所示的闭合环路构成，PWM输出脉冲信号控制电

11、机的运转速度，从而控制流量。 图1.4电机驱动单元1.5液晶显示单元图1.5液晶模块带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集1.6 A/D转换单元CS5532 是高集成度的模数转换器，由于运用了电荷平衡技术，其性能可以达到24 位。CS5532是双通道的AD转换器，其封装形式有20脚双列直插式和20线贴片式，本设计选用20脚双列直插式。图1.6 模数转换单元1.7 按键控制单元 设置几个按键用来优化硬件系统

12、的功能，用来设定系统的开始、运行、水温、水位高度等；同时又设置了一个温度传感器，用来检测管中的水温，传回相关的信息给主控制板，从而使检测系统增加了闭环控制，减少系统的滞后时间常数，可以使整个装置更加易于操作和控制，从而使整个硬件电路变得更加简单，便于检查电路装置。1.8 算法设A杯温度TA、质量MA. 设B杯温度TB、质量MB设C杯温度TC、质量MC可列写下式方程： TA*MA+TB*MB=TC*MC MA+MB=MC解之得： MA=(TC-TB)MC/(TA-TB) MB=(TA-TC)MC/(TA-TB) 水位高度： h=(100*MC)/5591.9软件单元 汇编语言作为传统的编程语言，

13、具有执行效率高的优点，但其本身是低级语言，编程效率较低，可移植性和可读性差，维护极不方便。而C语言以其结构化，容易维护，容易移植的优势满足开发的需要。凌阳公司最新推出的SPCE061A芯片，片内有32KB FLASH和2KB RAM,使得片内可储存量增加，控制能力增强。且有易于上手的特点，使我们能顺利的用C语言开发SPCE061A系统。kongzhi1()/控制子函数 含占空比子函数 while(1)dushu(); kongzhi2()/控制子函数 含占空比子函数unsigned int i;dushu();sheshuiwei=(559*gao)/100;dodushu();while(s

14、hui!=0);dox1=sheshuiwei*(shewendu-wendu2)/(wendu1-wendu2);/热水需要加多少dushu();zhankongbi2();if(shui=0)dushu();while(shui(x1*4)/5);dox1=sheshuiwei*(shewendu-wendu2)/(wendu1-wendu2);/热水需要加多少dushu();zhankongbi4();while(shuix1);/* dox1=sheshuiwei*(shewendu-wendu2)/(wendu1-wendu2);/热水需要加多少dushu();zhankongbi2

15、();while(shuix1); */zhankongbi1();dox2=sheshuiwei*(wendu1-shewendu)/(wendu1-wendu2);/冷水需要加多少dushu();zhankongbi3();while(shui-x1)(x2*4/5);dox2=sheshuiwei*(wendu1-shewendu)/(wendu1-wendu2);/冷水需要加多少dushu();zhankongbi5();while(shui-x1)270)/if(wendu3(shewendu-40)/zhankongbi6();/if(eeee1=270)/if(eeee3=0)i

16、f(flagg4=1) if(wendu3(gao/2)if(wendu3=(shewendu-10)&(wendu3=shewendu)zhankongbi7();if(gao1=gao)yyy5=1;/yyy6=1;while(yyy5=1)zhankongbi1();while(1)eeee3=1;dushu(); zhankongbi6()*P_IOB_Data=*P_IOB_Data|0x0030;/将指高*P_TimerA_Ctrl=0x01b2;/占空比为6/16*P_TimerB_Ctrl=0x0132;/占空比为5/16zhankongbi7()*P_IOB_Data=*P_

17、IOB_Data|0x0030;/将指高*P_TimerA_Ctrl=0x0132;/占空比为5/16*P_TimerB_Ctrl=0x01b2;/占空比为6/16zhankongbi1()*P_IOB_Data=0xffcf;/电机AB均停转zhankongbi2()*P_IOB_Data=0x0010;/将指高*P_TimerA_Ctrl=0x0274;/占空比为9/16/*P_TimerB_Ctrl=0x01c4;/占空比为7/16zhankongbi3()*P_IOB_Data=0x0020;/将指高*P_TimerB_Ctrl=0x0244;/占空比为9/16zhankongbi4(

18、)*P_IOB_Data=0x0010;/将指高*P_TimerA_Ctrl=0x01b4;/占空比为6/16zhankongbi5()*P_IOB_Data=0x0020;/将指高*P_TimerB_Ctrl=0x0184;/占空比为6/16初始化I/O口初始化液晶初始化5532初始化18B20输出PWM波控制电机开始检测温度和高度是否与C杯温度相同显示C杯温度结束是否与C杯高度相同显示C杯高度自动定量水温控制器流程图二、特色与创新本设计基于SPCE061A芯片并采用PWM脉宽和74LS08与门组合控制电机的设计与实现、水温与高度比例控制等方面具有一定的特色与创新。同时，新颖的按键设定界面程

19、序可以灵活对水温、水位以及整个程序流程做出设定和调整，并通过液晶相应显示，让人耳目一新。直流调速可以选用电压调速， 脉频调速(PFM)，脉宽调速(PWM). 电压调速一般调试比较复杂，功率损失大，故不用此方案。脉频调速(PFM)一般用于大电机。而脉宽调速(PWM)简单可靠。PWM输出脉冲信号经双H桥功率驱动电路，后接至左右电机，控制水箱加水控制。由于要达到比较高的控制要求，我们采用闭环反馈电机调速三、调试过程及测试分析3.1 调试仪器仪表设计及测试中所用的仪器及工具主要有：测温度：用DS18B20测试水的温度，以便为系统进行水温、流量的调节提供可靠的数据。液晶显示：显示实验中的高度、时间、水温

20、等。测重量：用悬臂梁式传感器测量水的重量，并且根据相关的参数计算水位的实际高度，向上位机传输有关的信息。编程器：SPCE061A。电源：双路直流型稳压电源，为各个模块提供工作电源。常用仪表：MF-47型模拟万用表、数字万用表，用于电压、电流以及其它电子元器件的测量，数字示波器。其它：PC机，用于调试软件及整理文档， 3.2 调试及分析 3.2.1 测量：分别用压力悬臂梁式压力传感器、温度传感器、A/D转换器进行数据的测量，先向C容器中加一定的水，温度传感器测量温度，从而对两个电动机进行工作时间的分配。 3.2.2 脉冲：通过脉宽调制技术调整输出电压的大小，脉宽调制是一种调制或改变某个方波的简单

21、方法。方波占空比基本形式是随输入信号变化的。占空比是指方波的高电平时间和低电平时间之比。用于控制电机的转速3.2.3 整体联调水温和高度部分测试数据水温42444648高度h1h2h3h4h1 h2 h3 h4：为已知设定高度值。 水温51535558高度h5h6h7h8h5 h6 h7 h8: 为已知设定高度值。参考文献：Protel DXP电路设计与应用 作者：张蓬 蒋亮 孙玉林等 机械工业出版社单片机原理及应用技术-凌阳16位单片机原理及应用 作者：雷思孝 李伯成 雷向莉 西安电子科技大学出版社模拟电子技术基础 作者：华成英 童诗白 高等教育出版社数字电子技术基础 作者：阎石 高等教育出

22、版社l原理图：1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11.

23、 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23.

24、 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的

25、研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于

26、单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基

27、于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74.

28、基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-

29、免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机

30、的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 10

31、8. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！23