恒溫水箱畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-20 06:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路圖裝圖（二）主電源電路設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)DS18B20的特點(diǎn)（1）單線接口方式，與微處理器連接時(shí)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(cè)溫范圍：55 ～+125℃。℃。 （5）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （6）用戶(hù)可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。（7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可并聯(lián)在惟一的三線上，多點(diǎn)測(cè)溫。（8）負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)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(jì)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(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)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(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)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(jì)四路恒溫水箱控制系統(tǒng)，可一路或多路同時(shí)使用，為了更明顯知道工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)了工作指示燈。設(shè)計(jì)電路如圖342所示。（五）鍵盤(pán)掃描模塊設(shè)計(jì)圖351 鍵盤(pán)功能分布鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)了4*4鍵盤(pán)，使用了9個(gè)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(kāi)/關(guān)。鍵盤(pán)功能分布如圖351所示，硬件設(shè)計(jì)電路如圖352所示。設(shè)置開(kāi)/關(guān)確認(rèn)+圖352 4*4鍵盤(pán)電路四、恒溫水箱控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（一）工作流程此次設(shè)計(jì)的恒溫水箱主要用于醫(yī)療衛(wèi)生、科研、大專(zhuān)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(gè)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(dòng)運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)不斷檢測(cè)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(shí)再啟動(dòng)加熱。這樣不斷地重復(fù)上述過(guò)程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。運(yùn)行過(guò)程中也可以隨時(shí)改變?cè)O(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(duì)過(guò)程變量的實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之間的誤差信號(hào)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(duì)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(wèn)題。因此長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外科技工作者對(duì)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(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象──“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對(duì)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(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)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(duì)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(pán)掃描模塊等。若正常執(zhí)行完三個(gè)子程序，則返回初始化進(jìn)入到其它的狀態(tài)。開(kāi) 中 斷調(diào)用溫度傳感器數(shù)據(jù)采集子程序調(diào)用鍵盤(pán)掃描處理子程序調(diào)用顯示子程序關(guān) 中 斷開(kāi) 始初 始 化圖431 主程序流程圖溫度傳感器驅(qū)動(dòng)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(guò)三個(gè)步驟：每次讀寫(xiě)之前都要對(duì)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(duì)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(hào)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(hào)表示復(fù)位成功。本系統(tǒng)對(duì)DS18B20進(jìn)行的操作主要包括兩個(gè)子過(guò)
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