電子設(shè)計競賽設(shè)計報告書水溫自動控制系統(tǒng)

1、廣西區(qū)第二屆電子設(shè)計競賽設(shè)計報告書 設(shè)計題目：水溫自動控制系統(tǒng) 參賽者姓名：所在學(xué)院： 所在班級：06電本6班 競賽時間：2008年4月20日 校電子設(shè)計競賽組委會制二八年五月摘要本設(shè)計以單片機(jī)和新型數(shù)字傳感器為核心組成溫度測量及控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用intel mcs-51指令系統(tǒng)的atmel(愛特梅爾)at89s52單片機(jī)作為控制芯片，完成溫度值接收、轉(zhuǎn)換、報警處理；由dallas出品的新型的單路串行數(shù)字溫度傳感器ds18b20，完成溫度測量、分析、判斷閾值、輸出功能。通過控制風(fēng)扇和熱得快進(jìn)行相關(guān)操作，使一定空間范圍內(nèi)的溫度保持基本恒定。關(guān)鍵詞：溫度自動控制 ds18b20 風(fēng)扇 熱得快ab

2、stractthis design spread with new arithmetic figure to sensor to constitute the temperature to measure and control for core with the machine of slice system. single slice of the systems atmel at89s52 of intel mcs-51 instruction of adoption of this system machine conduct and actions microarray , comp

3、lete the temperature worth receive, conversion, report to the police to handle; new and single road string produced by dallas line the arithmetic figure temperature sensor ds18b20, and complete the temperature to measure, analysis, judgment the worth, output function. then the computer controls an e

4、lectric fan or a heating wire to keep the temperature within a certain range.key words: temperature autocontrol,ds 18b20 , fan, heating wire設(shè)計要求設(shè)計一個水溫自動控制系統(tǒng)，控制對象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低或升高時實現(xiàn)自動調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。系統(tǒng)設(shè)計具體要求： 溫度設(shè)定范圍為4090。 環(huán)境溫度降低時（用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差1。采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由40提高到60）

5、時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。用十進(jìn)制數(shù)碼管或lcd顯示水的實際溫度。1、總體方案設(shè)計及論證根據(jù)題目的要求，我們提出了以下的兩種方案：方案1：此方案是采用傳統(tǒng)的二位模擬控制方法，選用模擬電路，用電位器設(shè)定給定值，采用上下限比較電路將反饋的溫度值與給定的溫度值比較后，決定加熱或者不加熱。由于采用模擬控制方式，系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度做得教高，而且不能用數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定。方案2：采用單片機(jī)at89c52為核心。采用了溫度傳感器ds18b20采集溫度變化信號。使用單片機(jī)具有編程靈活，控制簡單的優(yōu)點，使系統(tǒng)能簡單的實現(xiàn)溫度的控制及顯示，并且通過軟件編程能實現(xiàn)各種控制算法

6、使系統(tǒng)還具有控制精度高的特點。比較上述兩種方案，方案2明顯的改善了方案1的不足及缺點，并具有控制簡單、控制溫度精度高的特點，因此本設(shè)計電路采用方案2。2.3 各部分電路方案論證本電路以單片機(jī)為基礎(chǔ)核心，系統(tǒng)由前向通道模塊、后向控制模塊、系統(tǒng)主模塊及鍵盤顯示摸塊等四大模塊組成?，F(xiàn)將各部分主要元件及電路做以下的論證：（1）、溫度采樣部分 方案1：采用熱敏電阻，可滿足35-95的測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性和可靠性都比較差，對于檢測精度小于1的溫度信號是不適用的。 方案2：采用溫度傳感器ds18b20。：ds18b20數(shù)字溫度計獨特的一線接口，只需要一條口線通信多點能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用

7、無需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0 v至5.5 v無需備用電源測量溫度范圍為-55 c至+125 ,精度為0.5 c，其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計要求。 經(jīng)上述比較，方案2明顯優(yōu)于方案1，故選用方案2。（2）、控制電路部分方案1：采用8031芯片，其內(nèi)部沒有程序存儲器，需要進(jìn)行外部擴(kuò)展，這給電路增加了復(fù)雜度。 方案2：本方案的cpu模塊采用2051芯片，其內(nèi)部有2kb單元的程序存儲器，不需外部擴(kuò)展程序存儲器。但由于系統(tǒng)用到較多的i/o口，因此此芯片資源不夠用。 方案3：采用at89c52單片機(jī)，其內(nèi)部有8kb單元的程序存儲器，不需外部擴(kuò)展程序存儲器，而且它的i/o口也足夠本次設(shè)計

8、的要求。二、總體方案此方案采用89s52單片機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)，鍵盤輸入溫度設(shè)定值，用現(xiàn)在最新的集成溫度傳感器ds18b20采集準(zhǔn)確的溫度，液晶顯示設(shè)定值和水溫實測值，加熱和降溫控制采用觸點繼電器控制。 溫度控制器系統(tǒng)框圖三、元器件選型及電路設(shè)計1 元器件選型1)溫度傳感器溫度傳感器選用ds18b20芯片。ds18b20數(shù)字溫度計是dallas公司生產(chǎn)的1wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。2)鍵盤采用獨立四個鍵來輸入，它們的功能分別為：“設(shè)定”，“加一”，“減一”和“跟隨”，四個功能。 3

9、）液晶顯示 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。1602型lcd顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。 1602型lcd可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線d0d7和rs，r/w，en三個控制端口，工作電壓為5v，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。引腳和尺寸如圖所示 ： ）at89s52芯片at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器,256字節(jié)ram，32 位 i/o 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 系統(tǒng)硬件總的電路設(shè)計1)溫度采集電路ds18b20為單總線器件，接口電路簡單，如下圖所示2) 鍵盤電路本鍵盤電路采用獨立鍵設(shè)計，四個鍵接到單片機(jī)的四個中斷源上。當(dāng)按下時為低電平。電路如圖：3) 蜂鳴報警電路蜂鳴器通過一個三極管來驅(qū)動，這里選用9015。電路圖如下：4)液晶顯示電路 液晶選用lcd1602電路圖如下。5）加熱模塊用固態(tài)繼電器控制熱得快加熱。6）減溫模塊用觸點繼電器控制風(fēng)扇減溫。電路圖如下：3 程序設(shè)計 溫控系統(tǒng)的主流程圖為：程序中用鍵盤程序采用中斷方式，定時采用單片機(jī)中的定時器來節(jié)省外部硬件。