水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)-wenkub
2023-07-22 14:58:31 本頁(yè)面
【正文】 溫度（℃）5055時(shí)間（10s）89101112131415溫度（℃）時(shí)間（10s）1617181920212427溫度（℃）時(shí)間（10s）3032333436374041溫度（℃）6060時(shí)間（10s）4245474850525354溫度（℃）6060時(shí)間（10s）5657 溫度（℃） %（3） 目標(biāo)溫度80度：時(shí)間（10s）01234567溫度（℃）60時(shí)間（10s）891011121315溫度（℃）時(shí)間（10s）1819212223242526溫度（℃）77時(shí)間（10s）2728293031323334溫度（℃）時(shí)間（10s）35363739404142溫度（℃）時(shí)間（10s）4344454647484950溫度（℃）8080時(shí)間（10s）5152535455565758溫度（℃）80時(shí)間（10s）5960616263 溫度（℃）80808080 %由以上溫度曲線可以看出，水溫能夠保持在設(shè)定溫度上下，控制過(guò)程中超調(diào)量4%,且穩(wěn)態(tài)時(shí)的誤差在為177。經(jīng)過(guò)調(diào)試，將PWM波周期設(shè)為5s。PWM波的周期越短，控制的精度越高。因此，在滿足控制精度的前提下，可將PID控制的范圍縮小到設(shè)定溫度的177。所以又添加一個(gè)直流減速電機(jī)帶動(dòng)槳葉加速冷熱水對(duì)流，從而讓容器里面的水受熱均勻，方便測(cè)溫模塊對(duì)系統(tǒng)水溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。滿足1L的容器很多，但是廣口的盆水位較低，不利于加熱管的安放。檢驗(yàn)水溫的穩(wěn)定值是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。整體硬件電路見附錄四、 程序設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)包括：主程序、傳感器測(cè)溫程序、lcd1602顯示程序、鍵盤掃描程序、 PID計(jì)算程序、PWM波形發(fā)生程序。（4）.外型尺寸:（2）.觸點(diǎn)型式:1H,1Z()。本次設(shè)計(jì)采用型號(hào)為JRC21F的繼電器。在顯示方面選用常用的1602液晶顯示模塊。3. 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路4. 按鍵、顯示電路這部分實(shí)際上是一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)的基本電路，鍵盤選用矩陣鍵盤可滿足要求，通過(guò)按鍵輸入不同數(shù)字實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)定。L7805輸出端要聯(lián)上電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。我們選擇方案二。7. 繼電器控制模塊方案一：采用普通的控制方法，即水溫溫度到達(dá)臨界溫度時(shí)，控制繼電器開閉。該方案程序簡(jiǎn)單，且已學(xué)習(xí)過(guò)其編程技巧，但硬件占用單片機(jī)I/O口較多，對(duì)于盡量節(jié)約端口，讓線路簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)不是好方法，而且顯示也不夠直觀靈活，只能顯示數(shù)字。5. 鍵盤控制電路方案一：四鍵設(shè)定，一個(gè)十位控制鍵，一個(gè)個(gè)位控制鍵，一個(gè)位控制鍵，一個(gè)確認(rèn)鍵，通過(guò)四鍵的配合設(shè)定為度，該方案接線和程序簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作不太便捷。SMARTEC感溫組件:這是一只3個(gè)管腳感溫IC，溫度測(cè)量范圍在45℃ ～ 13℃，℃ 以內(nèi)。3. 測(cè)溫模塊經(jīng)查閱資料,IC式感溫器在市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣泛的有以下幾種：AD590：電流輸出型的測(cè)溫組件,溫度每升高1 攝氏度，電流增加1μA，溫度測(cè)量范圍在55℃ ～150℃之間。系統(tǒng)方框圖如下：2. 5V直流電供電模塊方案一：直接用GP品牌的9v電池，然后接通過(guò)三端穩(wěn)壓芯片7805穩(wěn)壓成5伏直流電源提供給單片機(jī)系統(tǒng)使用，接兩個(gè)5伏電源的濾波電容后輸出。《電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 水溫自動(dòng)控制系統(tǒng) 組長(zhǎng)姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)與班級(jí)： 工業(yè)自動(dòng)化1416班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)與班級(jí)： 工業(yè)自動(dòng)化1416班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)與班級(jí)： 工業(yè)自動(dòng)化1416班 時(shí) 間： 2016 ～ 2017 學(xué)年第（1）學(xué)期 指導(dǎo)教師： 陳燁 成 績(jī)： 評(píng)閱日期： 一、 課題任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)。方案二：通過(guò)變壓器，將220v的市電轉(zhuǎn)換成9v左右的交流電，變壓器輸出端的9V電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波。其所采集到的數(shù)據(jù)需經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換，才能得到實(shí)際的溫度值。max6225/6626：最大測(cè)溫范圍也是55～+125℃，帶有串行總線接口，測(cè)量溫度在可測(cè)范圍內(nèi)的的誤差在4℃以內(nèi)，較大，故舍棄該方案。方案二：矩陣鍵盤設(shè)定，通過(guò)按鍵輸入不同數(shù)字實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)定，電路連接比較簡(jiǎn)單，程序較方案一復(fù)雜，但已經(jīng)在學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸過(guò)矩陣鍵盤的編程技巧，有一定的可行性，且操作起來(lái)更加符合我們的日常習(xí)慣。方案二：使用液晶屏1602顯示。但由于水溫變化快，且慣性大，不易控制精度。三、 電路設(shè)計(jì)1. 電源電路整個(gè)系統(tǒng)需要使用5V直流電和220V交流電。LM7805最大可以輸出1A的電流，內(nèi)部有限流式短路保護(hù)，短時(shí)間內(nèi)，例如幾秒鐘的時(shí)間，輸出端對(duì)地（2腳）短路并不會(huì)使7805燒壞。通過(guò)相應(yīng)的程序，可以實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示，電路連接也比較簡(jiǎn)單，只需連接數(shù)據(jù)總線，和三根控制線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)控制，實(shí)現(xiàn)顯示功能。其特點(diǎn)有：如圖是驅(qū)動(dòng)較大功率繼電器的接口，（連接單片機(jī)的輸出口）輸出低電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，繼電器吸合；，Q1截止，繼電器斷開。主程序流程圖如下所示：傳感器測(cè)溫程序流程圖：lcd1602顯示程序流程圖：鍵盤掃描程序流程圖：溫度比較與PID計(jì)算程序流程圖：PWM波形發(fā)生程序（定時(shí)器中斷）流程圖：五、 測(cè)試方案：室溫狀態(tài)下，分別用溫度計(jì)與18B20傳感器檢測(cè)水溫，觀察兩者是否有誤差。六、 系統(tǒng)調(diào)試加熱器水量與功率應(yīng)當(dāng)構(gòu)成匹配，加熱水量過(guò)多或功率過(guò)小會(huì)導(dǎo)致加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而加熱水量過(guò)少或功率過(guò)大會(huì)使超調(diào)增大，不利于控制。經(jīng)過(guò)努力，找到了合適的容器（實(shí)物見附件），恰能使得加熱棒處于最為合適的水位深度。這一額外的電動(dòng)機(jī)沒有在事先考慮的器件電氣匹配范圍內(nèi)，所以當(dāng)它與加熱模塊一同共用5v的直流電源時(shí)，已超出了整流模塊所能提供的最大電流，于是又添加了一個(gè)電源給電動(dòng)機(jī)供電。1℃之內(nèi)。但PWM波形的輸出需要單片機(jī)中斷程序進(jìn)行控制，中斷頻率過(guò)高會(huì)干擾單片機(jī)中主程序的運(yùn)行。七、 數(shù)據(jù)測(cè)試與處理室溫狀態(tài)下，分別用溫度計(jì)與18B20傳感器檢測(cè)水溫，得到結(jié)果分別為?！?，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。討論確定出實(shí)驗(yàn)所需器材以及組員的分工,由一名組員進(jìn)行程序的編寫，另外兩名組員進(jìn)行硬件電路的焊接及調(diào)試。，開始的設(shè)計(jì)方案是用光電耦合器配合雙向晶閘管利用PWM波控制加熱功率來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的穩(wěn)定，但在硬件實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)控制導(dǎo)通無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且電壓、電流余量有限，不能滿足設(shè)計(jì)要求。普通的位置PID算法很難滿足水溫控制系統(tǒng)的要求。這些問題的解決幫助我們?nèi)诤纤鶎W(xué)的知識(shí)，極大提高了我們動(dòng)手能
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