【正文】 值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過(guò)DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及送LCD1602顯示。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電壓的大小控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。在方案二中采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，也便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展[5]。 方案二:使用運(yùn)算放大器對(duì)電壓的比較放大 由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以大大減小輸出端的紋波電壓。 方案一:使用數(shù)碼管顯示 使用多位數(shù)碼管顯示，顯示不靈活。本方案采用LCD1602，它具有兩行顯示，每行顯示16個(gè)字符，采用單+5V供電，外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。占用過(guò)多的I/O。 圖21 系統(tǒng)總體方案框圖 控制方案比較 方案一:采用各類數(shù)字電路來(lái)組成鍵盤控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。 方案二：采用STC89C52單片機(jī)作為這個(gè)系統(tǒng)的控制單元，可以通過(guò)DAC0832的數(shù)據(jù)采樣和LM324的電壓調(diào)整可以改變系統(tǒng)輸出電壓的大小。顯示的電壓值便是輸出的電壓大小。 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案一采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差。 方案一:采用線性調(diào)壓電源 以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加/減少， 這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出的影響。在方案一中輸出的電壓很難跟蹤電壓的快速變化，而方案二中的輸出電壓波形與 DAC0832的輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成產(chǎn)生波形的量化數(shù)據(jù)，便可以輸出多種波形，使系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)源有一定的驅(qū)動(dòng)能力。 方案二:使用LCD1602液晶顯示 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)。而數(shù)碼管雖然便宜，但顯示單調(diào)。 系統(tǒng)總體方案框圖如圖21所示。通過(guò)PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電爐功率和水溫控制。 SPCE061A單片機(jī)概述　　SPCE061A是繼m’nSP系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一個(gè)16位結(jié)構(gòu)的微控制器。主要性能如下：■16位m’nSP微處理器；■工作電壓：~(cpu), ~(I/O)；■CPU時(shí)鐘：32768Hz~ ；■內(nèi)置2K字SRAM、內(nèi)置32K FLASH；■可編程音頻處理；■32位通用可編程輸入/輸出端口；■32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘，鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；■2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；■2個(gè)10位DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)輸出通道；■7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道語(yǔ)音模數(shù)轉(zhuǎn)換器；■聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器自動(dòng)增益控制(AGC)功能；■系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))耗電小于2mA；■14個(gè)中斷源：定時(shí)器A / B，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，時(shí)基，鍵喚醒等； ■具備觸鍵喚醒的功能；■使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)；■具備異步、同步串行設(shè)備接口；■具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能；■內(nèi)置在線仿真電路接口ICE（In Circuit Emulator）； ■具有保密能力；■具有WatchDog功能（由具體型號(hào)決定）一、方案設(shè)計(jì)與論證 　　　本題目是設(shè)計(jì)一個(gè)水溫控制系統(tǒng)，對(duì)象為1升凈水，加熱器為1千瓦電熱爐。并具有較好的快速性與較小的超調(diào)，以及十進(jìn)制數(shù)碼管顯示、溫度曲線打印、語(yǔ)音播報(bào)溫度等功能。方案二：　　采用溫度傳感器鉑電阻Pt1000。在0—100攝氏度時(shí)。其中Rt是溫度為t攝氏度時(shí)的電阻；R0是溫度為0攝氏度時(shí)的電阻；t為任意溫度值，A,B為溫度系數(shù)。但是89C51需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)滿足數(shù)據(jù)采樣。另外，51單片機(jī)需要用仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣。另外，比較方便的是該芯片內(nèi)置在線仿真、編程接口，可以方便實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試，這大大加快了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與調(diào)試。鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。KEY1:設(shè)置溫度的十位數(shù)；09KEY2:設(shè)置溫度的個(gè)位數(shù)；09KEY3:溫度設(shè)置確認(rèn)；并語(yǔ)音播報(bào)./溫度重新設(shè)置。同樣KEY2,也如此。并語(yǔ)音播報(bào)變化的整數(shù)值溫度。數(shù)據(jù)顯示：采用三位八段數(shù)碼管顯示，設(shè)置溫度與測(cè)量溫度，顯示小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)字。繼電器/熱電爐：通過(guò)三極管控制繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)完成對(duì)熱電爐的功率控制。用來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫控制資源足夠使用。數(shù)碼顯示電路外接三位數(shù)碼管，通過(guò)三極管控制LED片選。完成語(yǔ)音播放。測(cè)溫部分電路　　溫度傳感器使用Pt電阻，運(yùn)放采用HT9274集成芯片。 采用差動(dòng)運(yùn)放，通過(guò)可調(diào)分壓電阻可以滿足零點(diǎn)調(diào)節(jié)。因此采用10倍電壓放大。串行通訊部分電路　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)能同PC聯(lián)機(jī)通信，已利用PC圖形處理能力打印顯示溫度曲線。通信速率為9600波特率。三、軟件設(shè)計(jì) 　PID控制算法介紹 圖　PID算法有兩種：直接計(jì)算法就是當(dāng)前需要的控制量。增量計(jì)算法就是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)算法的相鄰兩次運(yùn)算之差，得到的結(jié)果是增量，也就是說(shuō)在上一次的控制量的基礎(chǔ)上需要增加的控制量?；酒?e(t) 表示當(dāng)前測(cè)量值與設(shè)定目標(biāo)之差，設(shè)定目標(biāo)是被減數(shù)，結(jié)果可以是正或負(fù)，正數(shù)表示還沒(méi)有達(dá)到，負(fù)數(shù)表示已經(jīng)超過(guò)了設(shè)定值。累計(jì)偏差：∑e(t)= e(t) + e(t1) + e(t2)+…….+e(1),這是我們每一次測(cè)量到的偏差值的總和，這是代數(shù)和，考慮到正負(fù)符號(hào)的運(yùn)算，這是面向積分項(xiàng)用的變動(dòng)數(shù)據(jù)。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過(guò)強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。 　測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果測(cè)試環(huán)境環(huán)境溫度28攝氏度；測(cè)試儀器: 數(shù)字萬(wàn)用表；溫度計(jì)0100攝氏度；打印機(jī)；秒表；2．測(cè)試方法使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用溫度計(jì)同時(shí)測(cè)量水溫變化情況，得出系統(tǒng)溫差指標(biāo)。四、總結(jié)　　由于SPCE061A的時(shí)鐘最高可達(dá)49M，32個(gè)I/O口，而且具有一定的語(yǔ)音處理功能等，這些都為我們實(shí)現(xiàn)電路提供了非常便利的條件。本系統(tǒng)核心是控制算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，各方面指標(biāo)基本達(dá)到題目要求。該電流源具有設(shè)定準(zhǔn)確、輸出電流穩(wěn)定、可調(diào)范圍全程線性等特點(diǎn)。前者是電流源的核心，起著恒流調(diào)節(jié)、抑制紋波電流的關(guān)鍵作用；后者則起著設(shè)定電流源輸出、改善電流調(diào)節(jié)精度、消除小電流輸出的非線性等作用。本電流源采用LCD顯示界面，使用直觀方便。②The MCU application system module. The former one is the hard core of the current source, while keeping the output current steadily and restraining its ripple. The latter one controls the initialization of the output, improves the precision of the output signal and eliminates the nonlinear effect at the low output terminal made by small signals. In addition, the design realizes the measurement to make the gain variable, so that we improve the measure precision of the current source. Besides, using LCD makes the direct current source more convenient to use. 一、方案論證本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制電流源模塊、電源等組成。常見(jiàn)的單片機(jī)有8051系列的單片機(jī)、8096系列的單片機(jī)、SPCE061A的凌陽(yáng)單片機(jī)。2．顯示器的選擇對(duì)顯示器的要求：能夠顯示設(shè)定的輸出電流、實(shí)際輸出電流等；可以用6位以上LED數(shù)碼顯示器、液晶顯示器或者觸摸屏，LED使用比較方便，但液晶顯示器和觸摸屏顯示信息量大，且可以顯示漢字，人機(jī)交互的友好性強(qiáng)，所以不采用數(shù)碼顯示器。故選擇觸摸屏作為顯示器。鑒于本設(shè)計(jì)中的輸入設(shè)備主要