【正文】 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：浴池水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)年級(jí)： 機(jī)電082班 學(xué)生姓名： 李子木 學(xué) 號(hào)： 0801070219 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2011 年 6 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：0801070219學(xué) 院： 專業(yè)：機(jī)電一體化任務(wù)起止時(shí)間： 2011年3月14日至2011年 6 月24 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：浴池水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱： 評(píng)閱教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：評(píng)閱教師簽名： 評(píng)閱教師職稱： 答辯委員會(huì)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的評(píng)語(yǔ)：答辯委員會(huì)評(píng)定，該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)椋? 答辯委員會(huì)主席簽名： 職稱： 年 月 日 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：0801070219學(xué) 院：哈理工榮成學(xué)院 專業(yè)：機(jī)電一體化任務(wù)起止時(shí)間：2011年 3 月14日至 2011年 6 月24 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：浴池水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：，設(shè)定溫度值，并用數(shù)碼管顯示這個(gè)值2在運(yùn)行過(guò)程中將溫度值送入A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換3再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量用數(shù)碼管顯示4用單片機(jī)來(lái)控制加熱器，進(jìn)行加熱或停止加熱，直到溫度達(dá)到要求資料：1 何小艇．電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社,2003： 20342 吳金戎,沈慶陽(yáng)等．8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用,清華大學(xué)出版社,2004：80903 韓志軍,王振波等．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),機(jī)械工業(yè)出版社,2001：50604 ,清華大學(xué)出版社,2009：4060 指導(dǎo)教師意見： 簽名：年 月 日系主任意見：簽名：年 月 日 25目 錄第一章 緒 論 1 1 1 2第二章 總體方案設(shè)計(jì) 3 總體方案的確定及任務(wù)說(shuō)明 3 主要性能指標(biāo) 3 擴(kuò)展功能 3 控制方法選擇 3 系統(tǒng)組成 4 單片機(jī)系統(tǒng)選擇 5 溫度控制 5 方案選擇 5第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 系統(tǒng)框圖 6 鍵盤顯示電路 6 系統(tǒng)溫度控 7 程序流 7第四章 參數(shù)計(jì)算 9 系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 9 溫度采集部分及轉(zhuǎn)換部分 9 傳感器輸出信號(hào)放大電路部分: 10 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分: 10 ADC0804芯片外圍電路的設(shè)計(jì) 12 數(shù)值處理部分及顯示部分: 12 PID算法的介紹: 12 A/D轉(zhuǎn)換模塊 13 控制模塊 14 系統(tǒng)硬件調(diào)試 14第五章 CPU軟件抗干 18看門狗設(shè)計(jì) 18第六章 測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果 21 系統(tǒng)測(cè)試儀器及設(shè)備 21 測(cè)試方法 21 測(cè)試結(jié)果 21 總結(jié) 22參考文獻(xiàn) 24致 謝 25第一章 緒 論水溫控制無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過(guò)低的溫度或者過(guò)高的溫度都會(huì)造成水資源失去其應(yīng)有的用途，從而造成水資源的巨大浪費(fèi)。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對(duì)水溫的控制，把身邊的水資源利用起來(lái)。在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過(guò)程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場(chǎng)合下，為了保證生產(chǎn)過(guò)程安全正常的進(jìn)行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以及減輕公認(rèn)的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源，要求對(duì)加熱爐爐溫進(jìn)行測(cè)試、顯示、控制，使之 達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的水溫控制系統(tǒng)，可以同時(shí)采集多個(gè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)通信口傳送至上位機(jī)進(jìn)行顯示和控制。那么無(wú)論是哪種控制，我們都希望水溫控制系統(tǒng)有很高的精確度，幫助我們實(shí)現(xiàn)我們想要的控制，解決身邊的問題。在計(jì)算機(jī)沒有發(fā)明之前，這些控制都是我們難以想象的。而當(dāng)今，隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)的不斷改進(jìn)而且計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技術(shù)來(lái)提高水溫控制并提高控制的精確度不僅是可以到達(dá)而且是容易實(shí)現(xiàn)的。用高新科技來(lái)解決工業(yè)生產(chǎn)問題，排除生活用水問題，實(shí)施對(duì)水溫的控制已成為我們電子行業(yè)的任務(wù)，一次來(lái)加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè)，提高人民的生活水平。本系統(tǒng)以AT89C51，AT89C2051單片機(jī)為核心，主要包括傳感器溫度采集，A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換，按扭操作，單片機(jī)控制，數(shù)碼管數(shù)字顯示等部分。本系統(tǒng)采用PID算法實(shí)現(xiàn)溫度控制功能，通過(guò)串行通信完成兩片單片機(jī)信息的交互而實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定、控制和顯示。本設(shè)計(jì)還可以通過(guò)串口與上位機(jī)（電腦）連接，實(shí)現(xiàn)電腦控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)有體積小、交互性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)高精度的水溫控制，本單片機(jī)系統(tǒng)采用PID算法控制和PWM脈寬調(diào)制相結(jié)合的技術(shù)，通過(guò)控制雙向可控硅改變電爐和電源的接通、斷開，從而改變水溫加熱時(shí)間的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的控制。本系統(tǒng)由鍵盤顯示和溫度控制兩個(gè)模塊組成，通過(guò)模塊間的通信完成溫度設(shè)定、實(shí)溫顯示、水溫升降等功能。具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、程序簡(jiǎn)短、系統(tǒng)可靠性高、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。1. 了解水溫控制系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的作用和意義2. 通過(guò)研究水溫控制系統(tǒng)進(jìn)一步了解和熟悉，電力電子器件的工作原理以及工作條件和控制方式等。3. 加深對(duì)控制的印象，從采樣到分析控制，再到執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行以及反饋等，任何的控制系統(tǒng)不外乎都是這樣的，只不過(guò)是控制量和控制的方式不同而已。我們學(xué)了這么多的專業(yè)課，這次設(shè)計(jì)是把我們所學(xué)的東西都連接起來(lái)，使我們擁有的知識(shí)能夠綜合的應(yīng)用。以至于我們以后能在工作中更好的發(fā)揮自己的才能。第二章 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案的確定及任務(wù)說(shuō)明 主要性能指標(biāo)a. 溫度設(shè)定范圍：3090℃，最小區(qū)分度為1℃。b. 控制精度：溫度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。c. 用十進(jìn)制數(shù)碼顯示實(shí)際水溫。d. 能打印實(shí)測(cè)水溫值。 擴(kuò)展功能a. 具有通信能力，可接受其他數(shù)據(jù)設(shè)備發(fā)來(lái)的命令，或?qū)⒔Y(jié)果傳送到其他數(shù)據(jù)設(shè)備。b. 采用適當(dāng)?shù)目刂品椒▽?shí)現(xiàn)當(dāng)設(shè)定溫度與環(huán)境溫度突變時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。c. 溫度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。d. 能自動(dòng)顯示水溫隨時(shí)間變化的曲線。 控制方法選擇由于水溫控制系統(tǒng)的控制對(duì)象具有熱存儲(chǔ)能力大，慣性也較大的特點(diǎn)。水在容器內(nèi)的流動(dòng)或熱量傳遞都存在一定的阻力，因而可以歸于具有純滯后的一階大慣性環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，熱過(guò)程大多具有較大的滯后，它對(duì)任何信號(hào)的響應(yīng)都會(huì)推遲一段時(shí)間，使輸出與輸入之間產(chǎn)生相移。對(duì)于這樣一些存在大的滯后特性的過(guò)渡過(guò)程控制，一般來(lái)說(shuō)可以采用以下幾種控制方案：（1）輸出開關(guān)量控制：對(duì)于慣性較大的過(guò)程可以簡(jiǎn)單地采用輸出開關(guān)量控制的方法。這種方法通過(guò)比較