【正文】 ......................... 10 驅(qū)動(dòng)電路的工作原理 ............................................................................ 11 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) .................................................................................... 12 漏電保護(hù)技術(shù) .................................................................................................... 12 本章小結(jié) ............................................................................................................ 13 第 3 章 控制算法設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 14 PID 控制算法 ..................................................................................................... 14 被控對(duì)象模型的建立 ....................................................................................... 14 參數(shù)整定及 MATLAB 仿真 .............................................................................. 15 PID 參數(shù)整定 .......................................................................................... 15 II MATLAB 仿真 ........................................................................................ 16 本章小結(jié) ............................................................................................................ 17 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 18 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ........................................................................................... 18 鍵盤(pán)輸入 ............................................................................................................ 19 DS18B20 測(cè)溫 .................................................................................................... 20 DS18B20 初始化 .................................................................................... 20 DS18B20 寫(xiě)數(shù)據(jù) .................................................................................... 21 DS18B20 讀數(shù)據(jù) .................................................................................... 22 DS18B20 溫度讀取 ................................................................................ 22 LCD1602 顯示 .................................................................................................... 23 LCD1602 時(shí)序介紹 ................................................................................ 23 LCD1602 初始化 .................................................................................... 24 PID 算法的軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 24 PWM 輸出 .......................................................................................................... 25 本章小結(jié) ............................................................................................................ 26 第 5 章 模擬仿真與結(jié)果分析 ........................................................................................ 27 顯示模擬仿真 .................................................................................................... 27 加熱模擬仿真 .................................................................................................... 28 結(jié)果分析 ............................................................................................................ 28 第 6 章 結(jié)論 ..................................................................................................................... 29 致謝 .................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 31 附錄 .................................................................................................................................... 32 附錄 A 系統(tǒng)整體電路圖 ......................................................................................... 32 附錄 B 部分源程序 ................................................................................................. 33 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) I 摘要 本文完成了即熱式電熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)選用 AT89C52 作為主控制器，同時(shí)結(jié)合鍵盤(pán)模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、溫度采集模塊、水流檢測(cè)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊等完成硬件電路的設(shè)計(jì)。它能給用戶提供直觀、數(shù)字化的體驗(yàn)，而且能精確地采集和控制環(huán)境中的水溫。隨著電熱水器的智能化，相信市場(chǎng)前景會(huì)越來(lái)越好。該 控制系統(tǒng)將采用 PID 控制算法來(lái)完成對(duì)水溫的控制，解決水溫突變的狀況。 圖 系統(tǒng)框圖 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 軟件功能需求分析 結(jié)合當(dāng)前科技環(huán)境使用情況，軟件設(shè)計(jì)選擇 C 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，結(jié)合硬件方案的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)溫度采集、時(shí)間顯示、 驅(qū)動(dòng)控制、鍵盤(pán)輸入等功能。但是不能顯示字符，不能滿足本設(shè)計(jì)的顯示需求。但由于系統(tǒng)晶振誤差、溫漂、中斷響應(yīng)時(shí)間的不確定性及定時(shí)器重新裝載時(shí)間常數(shù)所帶來(lái)的誤差，使得最終計(jì)時(shí)的誤差偏大，決定它不能用來(lái)作為時(shí)鐘的時(shí)間基準(zhǔn)。但熱敏電阻可靠性差，測(cè)量溫度 精度 低，對(duì)于 1℃精度 的信號(hào)是不適用的，還得經(jīng)過(guò)專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能由 單片機(jī) 進(jìn)行處理 [2]。 方案二： 行列式鍵盤(pán)。 方案二：霍爾水流傳感器。通過(guò)控制通過(guò)繼電器線圈的電流來(lái)控制觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)，達(dá)到控制加熱電路的通斷。由于即熱式電熱水器是一種大功率的家用電器，需選擇功率較大的電熱絲，對(duì)安裝電路要求較高。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在前面章節(jié)介紹了系統(tǒng)的功能需求分析與系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)之后，確定了本次設(shè)計(jì)所需的硬件，本章節(jié)對(duì)硬件部分的各個(gè)模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 R/W 是讀 /寫(xiě)選擇端，與單片機(jī) 連接，當(dāng) R/W 接收低電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī) 對(duì)液晶進(jìn)行寫(xiě)操作；當(dāng) R/W 接收高電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī)對(duì)液晶進(jìn)行讀操作。 RST 與單片機(jī)太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 連接， RST 是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂贫恕? DS18B20 簡(jiǎn)介 與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比， DS18B20有以下特點(diǎn)： （ 1） DS18B20只要一條總線即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 DS18B20的通信； （ 2） 電路設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需使用其他元件，因此與單片機(jī)連接電路簡(jiǎn)單； （ 3） 電壓范圍： +~+， 可由單片機(jī)電源供電； （ 4） 測(cè)溫范圍廣，測(cè)量精度為 ℃ ?；魻柶骷惭b容易穩(wěn)定，耗能小，耐腐蝕，非常適合做電熱水器的水流傳感器。反之，通水時(shí)，霍爾器件輸出低電平。當(dāng)輸入 15mA 以上電流時(shí)，二極管發(fā)光使光控可控硅導(dǎo)通，從而接通負(fù)載電路?？烧{(diào)范圍為 ?? 180~0 ，因此 PWM 波的頻率為工頻交流電頻率的 2 倍即頻率Hzf 100? ，即 PWM 波的周期 msT 10? 。 圖 隔電墻示意圖 “隔電墻 ”的專業(yè)名稱為 “水電阻衰減隔離法 ”。 本章小結(jié) 本章 詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各個(gè) 硬件 模塊的設(shè)計(jì)，采用分塊描述， 介紹了各個(gè)模塊的特點(diǎn)以及電路連接。 被控對(duì)象模型的建立 被控的熱力對(duì)象如圖所示 所示。 (38) 對(duì) PID 參數(shù)的整定即對(duì) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 根據(jù) ZN 工程整定方法計(jì)算公式可得： ???? KTK P ?； 22 ??? ?iT ； ??? ?dT (39) 所以控制器的傳遞函數(shù)為： ]211[)( )()( sssE sUsG C ???? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。完成控制算 法的設(shè)計(jì)之后，下一章節(jié)將對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 鍵盤(pán)輸入 本設(shè)計(jì)是通過(guò)鍵盤(pán)輸入對(duì)時(shí)間和預(yù)約溫度進(jìn)行設(shè)置的，下面對(duì)按鍵消抖和按鍵掃描流程進(jìn) 行介紹。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 圖 按鍵掃描流程圖 DS18B20 測(cè)溫 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，因此對(duì)時(shí)序的要求很嚴(yán)格。 讀操作時(shí)序圖見(jiàn)圖 所示。C 0000 0001 1001 0000 0190H 10176。 LCD1602 在顯示溫度和時(shí)間 時(shí) ，先寫(xiě)地址指令，再寫(xiě)數(shù)據(jù)。在連續(xù)控制系統(tǒng)中， PID控制算法可表示為： u（ t） =Kp[e(t)+錯(cuò)誤 !未找到引用源。 本設(shè)計(jì)是利用控制雙向可控硅的 導(dǎo)通角來(lái)控制加熱絲的功率，因此在程序中