第1节引言31」水温控制.docx

第1节引言31」水温控制.docx第1节引言 31」水温控制系统概述 4第2节 系统设计原理与方案论证 温度采样和转换电路 单片机控制部分 循环显示“HELL0888” 13温度设定和传送电路 15PWM电压输出电路 20第5节课程设计总结 ・・・ 2324参考文献基于单片机的水温控制系统数理与信息工程学院电信041班杨炼指导教师:余水宝第1节引言水温控制在工业及H常生活屮应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其屮以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心,采用软件编程,实现用PID算法来控制PWM波的产生,进而控制电炉的加热來实现温度控制。然而,单纯的PTD算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID调节参数值以取得佳性能。本文首先用PTD算法來控制PWM波的产生,进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。,还是在H常生活屮都起着非常重要的作用,过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用,从血造成水资源的巨大浪费。特别是在为前全球水资源极度缺乏的情况下,我们更应该掌握好对水温的控制,把身边的水资源好好地利用起来。在现代冶金、石油、化工及电力生产过程屮,温度是极为重要而又普遍的热工参数Z—。在环境恶劣或温度较高等场合下,为了保证生产过程正常安全地进行,提高产品的质量和数量,以及减轻工人的劳动强度、节约能源,要求对加热炉炉温进行测、显示、控制,使Z达到工艺标准,以单片机为核心设计的炉温控制系统,可以同时采集多个数据,并将数据通过通讯口送至丄位机进行显示和控制。那么无论是哪种控制,我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度(起码是在满足我们要求的范围内),帮助我们实现我们想要的控制,解决身边的问题。在计算机没有发明Z前,这些控制都是我们难以想象的。而当今,随着电子行业的迅猛发展,计算机技术和传感器技术的不断改进,血且计算机和传感器的价格也H益降低,可靠性逐步提高,用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的血且是容易实现的。用高新技术来解决工业生产问题,排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务,以此来加强工业化建设,提高人民的生活水平。,要求水温可以在一•定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动调整,以保持设定的温度基本不变。主要性能指标温度设定范围:40〜9o“c,最小区分度为rco控制精度:温度控制的静态误差<rco用十进制数码显示实际水温。扩展功能具有通信能力,可接收其他数据设备发来的命令,或将结果传送到其他数据设备。采用适为的控制方法实现为设定温度或环境温度突变时,减小系统的调节时间和超调量。温度控制的静态误差<^0第2节系统设计原理2・1水温控制系统总体框A/D传感器电炉键盘单片机基本系统键盘微型打AlAll图2-1单片机控制系统原理框图该水温控制系统主要由AT89C51单片机控制系统、前向通道(温度采样转换电路)、后向通道(温度控制电路)、键盘显示电路等四部分组成,其总体设计框图如丄图所示。(―)>方案论证与比较本题H是设计制作个水温控制系统,对象为一升净水,加热器为1KW的电炉。要求能在35°C-95°C范围内设定控制水温,并具有较好的快速性和较小的超调,以及十进制数码管显示等功能。1、总体方案设计及论证根据题H的要求,我们提出了以下的两种方案:方案1:此方案是采用传统的二位模拟控制方法,选用模拟电路,用电位器设定给定值,采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后,决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式,系统受环境的影响大,不能实现复杂的控制算法使控制精度做得教高,血且不能用数码显示和键盘设定。方案2:采用单片机AT89C51为核心。采用了温度传感器AD590采集温度变化信号,A/D采样芯片ADC0804将其转换成数字信号并通过单片机处