【正文】 章 引 言 水溫控制系統(tǒng)概述 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng) 域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中 ,如何提高溫度控制對象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。文中還 介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有： 數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序 和 PWM 控制程序 。 本設(shè)計(jì) 介紹了 以 AT89S52單 片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號由線性度較好的電流型溫度傳感器 AD590 采集，經(jīng)過電流 電壓轉(zhuǎn)換及放大電路后將信號輸 入模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS7818P 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后 傳送給單片機(jī) ，并通過可控硅的通斷控制加熱裝置的平均功率 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對溫度的測量，并能根據(jù)設(shè)定值對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控溫的目的 。這類控制對象慣性大 ,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重 ,存在很多不確定的因素 ,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型 ,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳 ,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。由于 AD590 芯片的小型化，可以通過數(shù)據(jù)線和主電路連接，故可以把 溫度傳感器 AD590 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)具體要求： 溫度設(shè)定范圍為 40～ 90℃； 環(huán)境溫度降低時（例如用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差≤ 1℃； 采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由 40℃提高到 60℃）時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量； 用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。單片機(jī)結(jié)合現(xiàn)場溫度與用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，按照已經(jīng)編程固化的控制算法計(jì)算出實(shí)時控制量?？刂破髂K可以選擇以下方案： AT89S52 控制系統(tǒng) 9S52 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS7818P 可控硅控制電路 鍵盤顯示電路 溫度傳感器 AD590 加熱絲 3 采用 AT89S52芯片為 CPU。 加熱裝置模塊設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)使用電熱杯進(jìn)行加熱，控制電熱杯的功率即可以控制加熱的速度。可控硅前端加上光耦， 即可實(shí)現(xiàn)電氣隔離 ，即可實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電 。 溫度采集模塊設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)溫度信號為模擬信號，要對溫度進(jìn)行控制和顯示，所以要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 鍵盤與顯示模塊 設(shè)計(jì)方案 鍵盤采用單片機(jī)最小系統(tǒng)上矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)，只用其中四個。 b、 AD590 的測溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。 d、輸出電阻為 710MW。集成溫度傳感器的電路符號如圖 31所示。 圖 32 感溫部分核 心電路 圖 32是利用 ΔUBE 特性的集成 PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。 T T8， T10為對稱的 Wilson電路，用來提高阻抗。 T1～ T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接方式。 T9和 T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻 R5和 R6上，因此可以寫出： ΔUBE ＝（ R6－ 2 R5） I／ 3 R6上只有 T9的發(fā)射極電流，而 R5上除了來自 T10的發(fā)射極電流外，還有來自 T11的發(fā)射極電流，所以 R5上的壓降是 R5的 2／ 3。本設(shè)計(jì)采用的放大器運(yùn)放為 LM324，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下 圖 34。 8 R11kR21kC110 0 nC210 0 nC310 0 nC41nFC51nFA D 7 8 1 8C C T 00 1V R E F+ I N I NG N D+ V C CC L KD A T AC O N VI N P U TC L KDC 右邊三個接口連接單片機(jī) 圖 36 A/D轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)控制部分 單片機(jī)時鐘電路 時鐘是單片機(jī)的心臟， 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有 條不紊地一拍一拍地工作。 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤而使系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使得 RST腳為高電平，使 89S52重 新啟動。工作原理是：上電瞬間， RC電路充電， RESET引腳出現(xiàn)正脈沖，只要 RESET保持 10ms以上的高電平，就能使單片機(jī)有效復(fù)位 ，如圖 38所示。本系統(tǒng)使用數(shù)碼管顯示溫度。本設(shè)計(jì)采用的屬于數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式，共陽極數(shù)碼管用 74HC595驅(qū)動 。 電源電路部分 在該系統(tǒng)中 需要用到 +5V和 +15V的直流穩(wěn)壓電源，在我們生活中一般都是使用 220V的交流電，為獲得高質(zhì)量的直流穩(wěn)壓電源，這就需要我們進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)化。正常工作時穩(wěn)壓器的輸入、輸出電壓差為 23V，電容用來實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償。 整流 濾波 穩(wěn)壓 濾波 11 C20. 01 uC10. 33 uC547 00 uC847 00 uVI1VO3GND2U178 0 5R130 0B R 1B 80 C 10 0 0D1D I O D E LE DT R 1T R A N 2P 2 S+ 5 V 圖 310 直流穩(wěn)壓電源電路圖 執(zhí)行部分電路 該部分電路主要解決弱電對強(qiáng)電的控制以及弱電與強(qiáng)電的隔離。 12 第四章 水溫控制系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制單元 ，在系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)還要軟件才能正常工作，系統(tǒng)性能的好壞，功能的完善與否，很大程度上取決于軟件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)采用模塊化編程，這樣比較簡單。 程序按照模塊 化設(shè)計(jì)，所有功能都可通過調(diào)用子程序完成，主程序較簡單，流程圖如下圖 42所示。為了保證探險鍵識別的準(zhǔn)確性，必須消除抖動。當(dāng)輸出大于零說明設(shè)定值小于等于實(shí)際輸出值， 調(diào)節(jié)占空比， 這時 關(guān)閉電爐，同時關(guān)閉定時器的計(jì)時。 開始 是 否 有 確 認(rèn) 鍵 按下？ 刷新 LED 顯示電路 是否有確認(rèn)鍵按下 LED 顯示 設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)為溫度確認(rèn)狀態(tài) 結(jié)束 16 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與 結(jié)果 分析 AD590 測溫電路調(diào)試 AD590 的工作電壓可以在 4V30V 的范圍內(nèi)選用，但某一工作電壓一經(jīng)確定后，應(yīng)盡可能使其穩(wěn)定，因?yàn)楣ぷ麟妷翰▌訉⒁?AD590 輸出電流在一定 程度的相對漂移，造成測量誤 差。 當(dāng)溫度為 0℃ 時 ，通過 AD590的電流 為 ，此時 M1處電壓為 ， 調(diào)節(jié) Rv1 使 輸出 M2 處 電壓為 0V。 d、 再將 AD590 置于 50℃ 水中，測試 M2 點(diǎn)電壓應(yīng)為 ，如有偏離，可微調(diào)電位器 Rv1，使 M2 值為 。 測量工具自身的精度問題 。 、電壓表等測量 工具的 精度問題。 設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法 序號 設(shè)計(jì)中 遇到 的問題 原因或 解決方法 19 1 電阻不精確 用滑動變阻器替代 2 發(fā)現(xiàn) A/D過熱燒毀 A/D應(yīng)加 5v電壓，而實(shí)際所加為 ，調(diào)整到 5v換 新 片子 后 A/D正常 工作 3 調(diào)整變阻器 Rv2時 發(fā)現(xiàn) LM324輸出無明顯變化 檢查電路均無問題后重新?lián)Q一片LM324，輸出信號正常 ，屬片子故障。本 次設(shè)計(jì)較好地完成了設(shè)計(jì)要求，同時也有一些缺憾，比如 控制算法 有待于進(jìn)一步優(yōu)化，從而使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)精度更高 ，同時系統(tǒng)功耗還有降低的空間，這些問題在設(shè)計(jì) 過程中考慮 不全面主要是以前自己動手較少，經(jīng)驗(yàn)不足，因此在以后 學(xué) 習(xí)過程中要加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐的結(jié)合，使自己獲得全面的提高 。電子線路綜合設(shè)計(jì)。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。 C程序設(shè)計(jì)。 北京 :高等教育出版社， 2020 。 sbit CONV=P1^2。 sbit DATA=P3^0。 //溫度計(jì)算變量 unsigned char flag1。 //調(diào)用 PWM 控制函數(shù) while(1) { jiaozheng()。 //調(diào)用數(shù)碼顯示函數(shù) key_16()。 else if(p==100) { 24 PWM=1。 TL0=(65536500)%256。CLK=0。 CLK=1。 CLK=1。 for(i=0。 AD=1。 CLK=0。//clk15 CLK=0。//clk16 CLK=0。 return AD。 key_sbuf[5]=n/100。 unsigned char scan[4]={0xF7,0xFB,0xFD,0xFE}。i++) { P2=scan[i]。0xf0。0x0f。 } break。 case 0xd7: { key_sbuf[1]=key_sbuf[1]+1。 if(key_sbuf[1]1)key_sbuf[1]=10。 GND=0。 if(i==6)temp=tempamp。j++) { CP=0。 //對數(shù)據(jù)進(jìn)行移位處理 CP=1。 } 控制電路子程序： void PWMinit() { TMOD=0X01。 ET0=1。 cha=key_sbuf[0]*10+key_sbuf[1]n/10。 if(cha1) q=100。本規(guī)定適用于我校對全校全日制本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的管理，是各學(xué)院開展畢業(yè)論文管理和學(xué)校進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價的依據(jù)。 在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題與寫作中，指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學(xué)生面向經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，注重理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，既要遵循科學(xué)研究的一般規(guī)律，又要符合本科教學(xué)的基本要求，以實(shí)現(xiàn)本科專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。 3. 學(xué)院應(yīng)當(dāng)成立畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）管理工作領(lǐng)導(dǎo)小組，由主管教學(xué)的學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)任組長，負(fù)責(zé)對 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的領(lǐng)導(dǎo)和管理。在第七學(xué)期進(jìn)行畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的動員、選題、導(dǎo)師確定、文獻(xiàn)查閱 等工作。指導(dǎo)教師要定期對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，分階段、逐層次地 培養(yǎng) 學(xué)生 的 論文寫作 能力 和創(chuàng)新能力。 3. 充分考慮主客觀條件，避免盲目性和隨意性。題目確定后，應(yīng)填寫《大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目審核表》，并須經(jīng)導(dǎo)師和學(xué)院主管 領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。 攻讀雙學(xué)位的學(xué)生應(yīng)根據(jù)所修專業(yè)撰寫兩篇不同 的畢業(yè) 論文（設(shè)計(jì)），不得一文兩用。 （三）編寫提綱和撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 各學(xué)院應(yīng)根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)安排編寫提綱和撰寫論文的時間。 五、質(zhì)量要求 1. 題目 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目應(yīng) 具 有高度的概括性，且簡明、易讀，字?jǐn)?shù)一般應(yīng)在 20 字以內(nèi)。 3. 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞是論文的文獻(xiàn)檢索標(biāo)識，是表達(dá) 論文 主題概念的自然語言詞匯。對于外語類畢業(yè)論文原則上要用所學(xué)的第一外語撰寫，畢業(yè)論文的篇幅不得低于 5000 個外文單詞。論文要求內(nèi)容充實(shí)，主題明確，層次清晰，論據(jù)充分可靠，論證有力，有獨(dú)立的觀點(diǎn)和見 解，有一定的創(chuàng)新性，文字準(zhǔn)確流暢。參考文獻(xiàn)視論文寫作實(shí)際需要而定，原則上要求參考文獻(xiàn)不少于 10 篇，其中外文文獻(xiàn) 2 篇以上，全部在正文中被引用。各學(xué)院需提前一周將答辯時間安排提交教務(wù)處。 4. 答辯后，答辯委員會對學(xué)生的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）從研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、工作量、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量和答辯情況等方面做出評價并評定成績，填寫《大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄及打分表》。 10 3. 答辯委員會變更畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績時，應(yīng)在《本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答 辯記錄及打分表》的備注欄中詳細(xì)說明變更理 由 ，并由該委員會全體委員簽字。 八、“查重”要求 1. 各學(xué)院應(yīng)在 5月初， 按教務(wù)處規(guī)定比例 抽取畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)行“查重”檢測； 有條 件的學(xué)院可申請全面“查重”檢測； 答辯委員會成員在 畢業(yè) 論文（設(shè)計(jì)） 評閱期間，可將有疑義的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）提交學(xué)院教學(xué)辦公室進(jìn)行“查重”檢測；學(xué)院需對推薦參加校級優(yōu)秀畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評審的 畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 進(jìn)行“查重”檢測。 第二次“查重”的文字復(fù)制比低于 20%的，可參加畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯；第二次“查重”的文字復(fù)制比仍達(dá)到 20%及以上的，則取消答辯資格，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績 以 0 分計(jì) 。 12 4. 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）“查重”檢測結(jié)果的簡明報告單以及對檢測結(jié)果的認(rèn)定材料原件作為學(xué)生成績檔案材料由學(xué)院教學(xué)辦公室集中保存。凡經(jīng)認(rèn)定存在 學(xué)術(shù)不端 行為的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），通過答辯后，成績 應(yīng)在 80 分 以下 ?！安橹亍苯Y(jié)果和指導(dǎo)教師復(fù)核認(rèn)定材料交學(xué)院學(xué)術(shù)委員會進(jìn)行最終認(rèn)定。 5. 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)獨(dú)