恒溫水箱畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-20 06:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 路圖裝圖（二）主電源電路設(shè)計本系統(tǒng)采用雙電源輸出，分別是+5V、+12V輸出。+5V是系統(tǒng)供電電源，12V是繼電器工作供電電源。本裝置的直流穩(wěn)壓電源采用通常的橋式全波整流、電容濾波、三端固定輸出的集成穩(wěn)壓器件進(jìn)行設(shè)計，并且所有的集成穩(wěn)壓芯片均裝有充分裕量的散熱片。系統(tǒng)的供電電源電路如圖321所示。圖321 主電源電路（三）溫度采集模塊設(shè)計DS18B20的特點(diǎn)（1）單線接口方式，與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。 （3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+～+ V。 （4）測溫范圍：55 ～+125℃?！?。 （5）通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （6）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。（7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可并聯(lián)在惟一的三線上，多點(diǎn)測溫。（8）負(fù)壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱燒毀，不能正常工作。DS18B20與單片機(jī)的接口電路DS18B20的引腳圖及單片機(jī)的接口電路如圖331所示。圖331 DS18B20電路 （四）繼電器模塊及工作指示模塊設(shè)計繼電器模塊繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器電路如圖341所示。圖342 工作指示電路圖341 繼電器電路工作指示模塊本系統(tǒng)設(shè)計四路恒溫水箱控制系統(tǒng)，可一路或多路同時使用，為了更明顯知道工作狀態(tài)，設(shè)計了工作指示燈。設(shè)計電路如圖342所示。（五）鍵盤掃描模塊設(shè)計圖351 鍵盤功能分布鍵盤模塊設(shè)計了4*4鍵盤，使用了9個按鍵，K1是設(shè)置，K2是左移，K3右移，K4是上移，K5是下移，K6是加1，K7是減1，K8是確認(rèn)，K9是開/關(guān)。鍵盤功能分布如圖351所示，硬件設(shè)計電路如圖352所示。設(shè)置開/關(guān)確認(rèn)+圖352 4*4鍵盤電路四、恒溫水箱控制系統(tǒng)軟件設(shè)計（一）工作流程此次設(shè)計的恒溫水箱主要用于醫(yī)療衛(wèi)生、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域，它可用于蒸餾、干燥、濃縮及恒溫加熱化學(xué)藥品、生物制品檢查血漬和生物實(shí)驗(yàn)恒溫培養(yǎng)進(jìn)行消毒之用。因此，系統(tǒng)默認(rèn)預(yù)定溫度為60℃，設(shè)置這個溫度值既可以起到殺菌消毒的作用又可以有效減少能源的消耗。當(dāng)上電復(fù)位后電阻絲先處于停止加熱狀態(tài)，但也可以直接啟動運(yùn)行。運(yùn)行過程中，系統(tǒng)不斷檢測當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到預(yù)定值后停止加熱；當(dāng)溫度下降到下限（比預(yù)定值低5℃）時再啟動加熱。這樣不斷地重復(fù)上述過程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。運(yùn)行過程中也可以隨時改變設(shè)定溫度，溫度設(shè)定好后隨即生效，系統(tǒng)按新的設(shè)定溫度運(yùn)行。（二）建立數(shù)學(xué)模型控制算法即控制器的操作方式，是控制器對過程變量的實(shí)測值與設(shè)定值之間的誤差信號的響應(yīng)。溫度控制在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn),它對控制調(diào)節(jié)器要求較高。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。因此長期以來國內(nèi)外科技工作者對溫度控制器進(jìn)行了廣泛深入的研究，產(chǎn)生了大批溫度控制器，如性能成熟應(yīng)用廣泛的PID調(diào)節(jié)器、智能控制PID調(diào)節(jié)器、自適應(yīng)控制等。此處主要對一些控制器特性進(jìn)行分析以便選擇適合的控制方法應(yīng)用于改造。再加上PID控制具有原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象──“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。其調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活（PI、PD、…）。它的控制框圖如圖421所示。 圖421 PID控制框圖（三）程序模塊主程序主程序完成系統(tǒng)的初始化，調(diào)用溫度模塊程序,對其預(yù)置值及其合法性進(jìn)行檢查，預(yù)置溫度的顯示,調(diào)用鍵盤掃描模塊等。若正常執(zhí)行完三個子程序，則返回初始化進(jìn)入到其它的狀態(tài)。開 中 斷調(diào)用溫度傳感器數(shù)據(jù)采集子程序調(diào)用鍵盤掃描處理子程序調(diào)用顯示子程序關(guān) 中 斷開 始初 始 化圖431 主程序流程圖溫度傳感器驅(qū)動子程序根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，單片機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后再發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求單片機(jī)將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60us左右，再發(fā)出60～240us的存在低脈沖，CPU收到此信號表示復(fù)位成功。本系統(tǒng)對DS18B20進(jìn)行的操作主要包括兩個子過
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