【正文】 嵌入式單片機應用系統(tǒng) 浴池水溫控制系統(tǒng)設計目錄第一章 設計任務說明 ......................................................................................................................1第二章 系統(tǒng)方案設計 ......................................................................................................................2 溫度傳感器的選型 .............................................................................................................3 流量傳感器的選型 .............................................................................................................5 步進電機及其驅動芯片的選型 .........................................................................................8 步進電機選型 .........................................................................................................8 步進電機驅動芯片選型 .........................................................................................9 混水閥選型 .......................................................................................................................10 CPU 選型 ...........................................................................................................................11 系統(tǒng)整體結構示意圖和設計原理 ...................................................................................12第三章 硬件設計 ..........................................................................................................................13 按鍵與顯示電路 ...............................................................................................................13 溫度與流量檢測電路 .......................................................................................................14 步進電機驅動及控制電路 ...............................................................................................15第四章 軟件設計 ............................................................................................................................16 控制器外觀設計以及按鍵、顯示程序流程 ...................................................................16 溫度檢測方法及程序流程 ...............................................................................................17 流量檢測方法及程序流程 ...............................................................................................18 步進電機的控制算法及程序流程 ...................................................................................19 系統(tǒng)軟件流程 ...................................................................................................................21 應用子程序代碼 ...............................................................................................................22附錄：實驗報告…………………………………………………………………………………..28嵌入式單片機應用系統(tǒng) 浴池水溫控制系統(tǒng)設計第一章 設計任務說明有一浴池，需要實現(xiàn)水溫自動控制和用水量自動檢測，要求水溫的給定溫度可以由操作面板上的按鍵輸入，也可以由遠程計算機串行傳送輸入。顯示溫度精確到小數(shù)點后一位。用水量單位為立方米，顯示到小數(shù)點后兩位。供水方式是把熱水管路與冷水管路同時進入混水器，通過調節(jié)混水器旋鈕的角度來實現(xiàn)溫度控制。當給定標準溫度值后，要求實際水溫控制在標準值的 。??要求如下：一、設計一個可行的控制系統(tǒng)方案，包括：檢測方法設計，傳感器的選型與安裝方式及位置；控制方法設計，調節(jié)器的選型與安裝方式及位置；單片機控制器與傳感器、調節(jié)器的聯(lián)接方式與安裝位置；畫出方案示意圖，并寫出設計原理說明。包括傳感器、調節(jié)器的基本參數(shù)說明。二、單片機控制器的硬件部分設計設計檢測電路、驅動控制電路；設計鍵盤和顯示電路；設計并畫出單片機控制器的外形設計圖；設計并畫出單片機應用系統(tǒng)硬件系統(tǒng)原理圖；寫出設計說明。三、 單片機控制器軟件部分設計a) 確定水溫、流量的檢測方法并畫出流程圖；b) 設計調節(jié)器的控制方法并畫出流程圖；c) 設計操作面板功能及鍵盤、顯示的流程圖；d) 設計并畫出系統(tǒng)應用軟件的流程圖；e) 編寫一個應用子程序；f) 寫出設計說明。嵌入式單片機應用系統(tǒng) 浴池水溫控制系統(tǒng)設計第二章 系統(tǒng)方案設計該浴池水溫控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖 所示，其工作過程是：由按鍵輸入設定溫度值，溫度傳感器檢測浴池內的水溫，通過對混水器步進電機轉角的控制來調節(jié)熱水與冷水的比例，使浴池水溫調整到設定溫度值；流量傳感器檢測流入浴池的水量；此外，系統(tǒng)的顯示模塊能夠顯示設定溫度，當前溫度，以及當前用水量。P I C 1 6 F 8 7 7按鍵溫度檢測流量檢測L E D 數(shù)碼管顯示步進電機驅動模塊步進電機圖 浴池水溫控制系統(tǒng)框圖 溫度傳感器的選型溫度傳感器主要有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和集成溫度傳感器（IC）。IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。如表 。熱電偶由于其較高的性價比，應用很廣泛。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從200℃～2022℃。它們的特點是：低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。另外，熱電偶需要外部參考端。 嵌入式單片機應用系統(tǒng) 浴池水溫控制系統(tǒng)設計RTD 精度極高且具有中等線性度。它們特別穩(wěn)定，并有許多種配置。但它們的最高工作溫度只能達到 400℃左右。它們也有很大的 TC，且價格昂貴(是熱電偶的 4～10 倍)，并且需要一個外部參考源。 模擬輸出 IC 溫度傳感器具有很高的線性度 (如果配合一個模數(shù)轉換器或ADC 可產生數(shù)字輸出)、低成本、高精度(大約 1%)、小尺寸和高分辨率。它們的不足之處在于溫度范圍有限(55℃～＋150℃)，并且需要一個外部參考源。 數(shù)字輸出 IC 溫度傳感器帶有一個內置參考源，它們的響應速度也相當慢(100 ms 數(shù)量級)。雖然它們固有地會自身發(fā)熱，但可以采用自動關閉和單次轉換模式使其在需要測量之前將 IC 設置為低功耗狀態(tài)，從而將自身發(fā)熱降到最低。 與熱敏電阻、RTD 和熱電偶傳感器相比，IC 溫度傳感器具有很高的線性，低系統(tǒng)成本，集成復雜的功能，能夠提供一個數(shù)字輸出，并能夠在一個相當有用的范圍內進行溫度測量。 表 ：不同類型溫度傳感器的比較嵌入式單片機應用系統(tǒng)