大學(xué)生電子競(jìng)賽設(shè)計(jì)與實(shí)踐課件

/角度/速度等參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)

分析與設(shè)計(jì)LOGOContents經(jīng)驗(yàn)總結(jié)4.設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)作方法3.控制類(lèi)作品系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.傳感器分析1.傳感器分析

原則競(jìng)賽中使用的傳感器一般都是通用、廉價(jià)的普通傳感器，通過(guò)它們把自然界中的一些模擬量反映到電路中加以控制和展示。熱電偶熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)：將兩種不同的導(dǎo)體A和B連成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)EAB(T，T0),熱電勢(shì)和被測(cè)溫度之間為非線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，并受參考點(diǎn)溫度影響。熱電偶測(cè)溫的特點(diǎn)是測(cè)溫范圍寬，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好；輸出直接為電信號(hào)，可以遠(yuǎn)傳，便于集中檢測(cè)和自動(dòng)控制。ATBT0EAB(T，T0)T>T0A>B熱電偶薄膜熱電偶由兩種金屬薄膜連接而成的一種特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶

優(yōu)點(diǎn)：熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可用于微小面積上溫度測(cè)量，或快速變化的物體表面溫度測(cè)量

測(cè)溫范圍：－200～300℃熱電阻金屬熱電阻(熱電阻)&半導(dǎo)體熱電阻(熱敏電阻）

熱電阻電阻的熱效應(yīng):利用金屬電阻隨溫度變化的規(guī)律進(jìn)行測(cè)量測(cè)溫范圍：-200～850℃材料要求：電阻溫度系數(shù)要大：電阻率盡可能大，熱容量要小測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。骨架材料的體膨脹系數(shù)要小，機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能良好，耐高溫腐蝕（云母、石英、陶瓷、玻璃和塑料等）

T

R熱電阻熱電阻熱敏電阻用金屬氧化物或半導(dǎo)體材料作為電阻體的測(cè)溫敏感元件有正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)、臨界溫度系數(shù)三種優(yōu)點(diǎn)：α值一般為金屬熱電阻的十幾倍，靈敏度高；阻值高，引線電阻可忽略；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快；價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：互換性差，穩(wěn)定性不好。

在精度要求不高或作為溫度開(kāi)關(guān)元件時(shí)推薦使用熱電阻溫度計(jì)熱敏電阻結(jié)構(gòu)形式IS是溫度的緩變函數(shù)，選擇合適的參雜濃度，就可認(rèn)為在一定的溫度范圍內(nèi)，IS近似常數(shù)，因此,正向壓降U與溫度T的線性關(guān)系以上分析的是PN結(jié)溫度傳感器的基本原理。半導(dǎo)體溫度檢測(cè)技術(shù)1.集成溫度傳感器的構(gòu)成原理集成溫度傳感器的信號(hào)輸出方式1）電壓輸出型集成溫度傳感器AD590線性電流輸出：正比于熱力學(xué)溫度。寬溫度范圍：-55～+150℃。精度高：激光校準(zhǔn)精度到±0.5℃（AD590M）。線性好：滿量程范圍±0.3℃（AD590M）。電源范圍寬：+4～+30V，器件反接也不會(huì)被損壞。AD590可串聯(lián)工作也可并聯(lián)工作，如圖所示。將幾個(gè)AD590單元串聯(lián)使用時(shí)，顯示的是幾個(gè)被測(cè)溫度中的最低溫度；而將其并聯(lián)可獲得被測(cè)溫度的平均值。集成溫度傳感器AD590(a)串聯(lián)(b)并聯(lián)AD590串并聯(lián)使用集成溫度傳感器LM35LM35是電壓輸出型集成溫度傳感器，該傳感器有TO—46和TO—92兩種封裝。等效電路及封裝形式數(shù)字溫度傳感器DS18B20在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題，才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問(wèn)題的最有效方案。新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20在其內(nèi)部使用了在板專(zhuān)利技術(shù)，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，具有體積小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。數(shù)字溫度傳感器DS18B20DS18B20的封裝DS18B20的封裝采用TO-92和8-PinSOIC封裝，外形及管腳排列如圖DS18B20引腳定義：GND為電源地。DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端。VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。NC空引腳。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示。主要包括： 寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器RAM、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器、8位CRC生成器（完成通信時(shí)的校驗(yàn)）等部分?jǐn)?shù)字溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B203）溫度傳感器

DS18B20中的溫度傳感器可以完成對(duì)溫度的測(cè)量。DS18B20的溫度測(cè)量范圍是-55℃～+125℃,分辨率的默認(rèn)值是12位。DS18B20溫度采集轉(zhuǎn)化后得到16位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8位RAM中，高字節(jié)的高5位S代表符號(hào)位，如果溫度值大于或等于零，符號(hào)位為0；溫度值小于零，符號(hào)位為1。低字節(jié)的第四位是小數(shù)部分，中間7位是整數(shù)部分。4)內(nèi)部存儲(chǔ)器

DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPROM，EEPROM用于存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和配置寄存器的內(nèi)容。高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成。5)配置寄存器

暫存器的第五字節(jié)是配置寄存器，可以通過(guò)相應(yīng)的寫(xiě)命令進(jìn)行配置其內(nèi)容如下表： 低五位一直都是“1”，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶(hù)不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置DS18B20的分辨率。數(shù)字溫度傳感器DS18B20機(jī)械量及其檢測(cè)技術(shù)機(jī)械量的測(cè)量范圍包括：尺寸、位移、角度、速度、加速度等，機(jī)械量的測(cè)量廣泛采用非電量的電測(cè)法，如電阻、電容、電感、磁電、壓電、壓磁、光電、霍爾等，此外還有超聲波、CCD、MEMS等。光電碼盤(pán)用光電方法把被測(cè)角位移轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號(hào)的轉(zhuǎn)換部件。1－光源2－柱面鏡3－碼盤(pán)4－狹縫5－元件光電碼盤(pán)碼盤(pán)和碼制6位二進(jìn)制碼盤(pán)根據(jù)碼盤(pán)的起始和終止位置就可確定轉(zhuǎn)角，與轉(zhuǎn)動(dòng)的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。光電碼盤(pán)單盤(pán)與多盤(pán)編碼器:單盤(pán)編碼器:

全部碼道在一個(gè)圓盤(pán)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。但當(dāng)位數(shù)要求增多的情況下，若要求具有很高的分辨力，則制造困難，圓盤(pán)直徑也要大。多盤(pán)編碼器采用幾個(gè)碼盤(pán)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置連成一起的碼盤(pán)組，則可大大提高分辨率，而且可以用來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)速。超聲波超聲波脈沖法測(cè)距原理：

聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長(zhǎng)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射；反射波稱(chēng)為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)往返的時(shí)間也是可測(cè)的，那么就可以計(jì)算出從聲波到目標(biāo)的距離。這就是本系統(tǒng)的測(cè)量原理。這里聲波傳播的介質(zhì)為空氣，采用不可見(jiàn)的超聲波。假設(shè)室溫下聲波在空氣中的傳播速度是335.5m/s，測(cè)量得到的聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間是t秒，距離d可以由下列公式計(jì)算：d=33550(cm/s)×t(s)因?yàn)槁暡ń?jīng)過(guò)的距離是聲源與目標(biāo)之間距離的兩倍，聲源與目標(biāo)之間的距離應(yīng)該是d/2。

超聲波一般需要對(duì)聲速v進(jìn)行溫度補(bǔ)償聲波在介質(zhì)中傳播會(huì)衰減：氣體最大，液體次之，固體最小。傳播距離。聲波傳播的方向性：頻率越高方向性越好，超聲波可近似認(rèn)為是直線傳播。聲波從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)傳播時(shí)的反射：聲阻抗相差越大，反射的越多。垂直入射時(shí)：從液體、固體氣體99%的反射系數(shù)，聲波幾乎全部被反射。聲速：常溫下，空氣中，334m/s；水中，1440m/s；鋼鐵，5000m/s。聲速不僅與介質(zhì)有關(guān)而且與溫度有關(guān)。超聲波VCC(DC5V)

Trig（發(fā)射端）Echo（接收端）GND（地）超聲波

測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2單軸傾角傳感器SCA60Cα=arcsin[（Vout-offset）/Sensitivity]

當(dāng)供電電壓為5V時(shí)，α=arcsin（0.5Vout-1.25）控制類(lèi)作品系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、明確電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求二、方案選擇（幾個(gè)方案比較，確定最佳方案）三、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇

1.單元電路設(shè)計(jì)2.參數(shù)計(jì)算

3.器件選擇四、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

1.原理電路圖的繪制2.電子電路的仿真

3.印刷電路板的設(shè)計(jì)五、電子電路的組裝和調(diào)試2010年黑龍江省賽C題1.1題目要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為1L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)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。1.1.1基本要求（1）溫度設(shè)定范圍為40～90℃，最小區(qū)分度為1℃，標(biāo)定溫度≤1℃。（2）環(huán)境溫度降低時(shí)（例如用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。（3）用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。1.1.2發(fā)揮部分（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℃）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。（2）溫度控制的靜態(tài)誤差≤0.2℃。（3）在設(shè)定溫度發(fā)生突變（由40℃提高到60℃）時(shí)，自動(dòng)打印水溫隨時(shí)間變化的曲線。1.1.3說(shuō)明（1）加熱器用一千瓦電爐。（2）如果采用單片機(jī)控制，允許使用已有的單片機(jī)最小系統(tǒng)板。（3）數(shù)碼顯示部分可以使用數(shù)碼顯示模塊。（4）測(cè)量水溫時(shí)只要求在容器內(nèi)任意設(shè)置一個(gè)測(cè)量點(diǎn)。（5）在設(shè)計(jì)報(bào)告附一篇400字以?xún)?nèi)的報(bào)告摘要。水溫控制系統(tǒng)關(guān)鍵部分確定水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須明確它的組成部分。過(guò)程控制系統(tǒng)的組成部分有：控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和測(cè)量變送單元，其框圖如圖所示。由圖可知，在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)如圖幾個(gè)部分。除此之外，根據(jù)題目要求，還要選取合適的控制算法來(lái)達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)的要求。對(duì)于執(zhí)行器件、測(cè)量變送元件將在部分電路設(shè)計(jì)中有說(shuō)明。控制器的確定和控制算法的選擇兩部分是實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)控制目的的關(guān)鍵。它們選取的好壞將直接影響著整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果的優(yōu)劣，所以這是一項(xiàng)不容怱視的工作。CPU中央處理器方案一：

此方案采用SPCE061A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。SPCE061A單片機(jī)除具有體積小，集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)外，內(nèi)置8路ADC，2路DAC。在實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中，采用SPCE061A為前端采集單元，具有較好的同步性和實(shí)時(shí)性。且內(nèi)嵌32K字閃存FLASH，處理速度高，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，配有很多語(yǔ)音播報(bào)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)極為方便。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。CPU中央處理器方案二：此方案采用89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。但在數(shù)據(jù)采集時(shí)必須使用A/D（數(shù)/模轉(zhuǎn)換），且在選擇A/D時(shí)需考慮3個(gè)方面的內(nèi)容：一是如何針對(duì)系統(tǒng)的需求，選擇合適的A/D器件；二是如何根據(jù)所選的A/D器件設(shè)計(jì)外圍電路與單片機(jī)的接口電路；三是編寫(xiě)控制A/D器件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的單片機(jī)程序，這些大大加大了工作量。若要增加語(yǔ)音播報(bào)功能，還需要外接語(yǔ)音芯片及接口，加繁了外圍電路設(shè)備，大大增加了軟件實(shí)現(xiàn)難度。此外51單片機(jī)內(nèi)部無(wú)在線仿真、編程接口，就需要用仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣。

CPU中央處理器將兩個(gè)方案一比較便可得出一個(gè)結(jié)論，采用凌陽(yáng)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)本題目，不管是從結(jié)構(gòu)上，還是從工作量上都占有很大的優(yōu)勢(shì)，所以最后決定用SPCE061A作為該控制系統(tǒng)的核心。常用溫度控制系統(tǒng)分析⑴常規(guī)PIDPID在溫度控制中已使用數(shù)十年，是一種成熟的技術(shù)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于理解和實(shí)現(xiàn)，且一些高級(jí)控制都是以PID為基礎(chǔ)改進(jìn)的。在工業(yè)過(guò)程控制中90%以上的控制系統(tǒng)回路具有PID結(jié)構(gòu)，在目前的溫度控制領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，即使在科技發(fā)達(dá)的日本，PID在其溫度控制應(yīng)用中仍然占80%的比例。其主要構(gòu)成如圖。由圖可知PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器是將設(shè)定值w與實(shí)際輸出值y進(jìn)行比較構(gòu)成偏差并將其比例、積分、微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量。其動(dòng)態(tài)方程為：其中---為調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)---為積分時(shí)間常數(shù)---為微分時(shí)間常數(shù)PID調(diào)節(jié)器的離散化表達(dá)式為其增量表達(dá)形式為其中T為采樣周期。可見(jiàn)溫度PID調(diào)節(jié)器有三個(gè)可設(shè)定參數(shù)，即比例放大系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)。比例調(diào)節(jié)的作用是使調(diào)節(jié)過(guò)程趨于穩(wěn)定，但會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差;積分作用可消除被調(diào)量的穩(wěn)態(tài)誤差，但可能會(huì)使系統(tǒng)振蕩甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定；微分作用能有效的減小動(dòng)態(tài)偏差。在實(shí)際使用中,在滿足生產(chǎn)過(guò)程需要的前提下,應(yīng)盡量選擇簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器,這樣,既節(jié)省投資,又便于維護(hù).常規(guī)PID控制調(diào)節(jié)器是一種應(yīng)用廣泛技術(shù)成熟的控制方法，它能滿足一般工業(yè)控制的要求，其優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、使用方便、適應(yīng)性廣。采用PID控制，控制效果的好壞很大程度上取決于PID三個(gè)控制參數(shù)的確定。對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)而言，只要參數(shù)選擇適當(dāng),都能取得較好的控制效果。⑵自動(dòng)控制方式

為了實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，必須要組成一定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖，該控制系統(tǒng)是把輸出量檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)過(guò)物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與給定量進(jìn)行比較（綜合），并利用控制器形成的控制信號(hào)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)SSR對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制，抑制內(nèi)部或外部擾動(dòng)對(duì)輸出量的影響，減小輸出量的誤差，達(dá)到控制目的。在此控制系統(tǒng)中單片機(jī)就相當(dāng)于常規(guī)控制系統(tǒng)中的運(yùn)算器控制器，它對(duì)過(guò)程變量的實(shí)測(cè)值和設(shè)定位之間的誤差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算然后給出控制信息。單片機(jī)的運(yùn)算規(guī)則稱(chēng)為控制法則或控制算法。常用的控制算法有以下幾種①經(jīng)典的比例積分微分控制算法。②根據(jù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化理論得到的自適應(yīng)控制和最優(yōu)控制方法。③根據(jù)模糊集合理論得到模糊控制算法。自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制方法以及模糊控制算法是建立在精確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，在實(shí)時(shí)過(guò)程控制中，由于控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型難于建立，系統(tǒng)參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，運(yùn)用控制理論進(jìn)行綜合分析要花很大代價(jià)，主要是時(shí)間。同時(shí)由于所得到的數(shù)學(xué)模型過(guò)于復(fù)雜難于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中要求信號(hào)的控制信號(hào)的給出要及時(shí)，所以在目前的過(guò)程控制系統(tǒng)中較少采用自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制方法和模糊控制算法。目前在過(guò)程控制中應(yīng)用較多的還是PI控制算法、PD控制算法和PID控制算法。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖及說(shuō)明本系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的單回路控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)測(cè)量和控制，本系統(tǒng)采用了SPCE061A單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心，由數(shù)據(jù)采集模塊檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳入單片機(jī)，并根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制運(yùn)算，同時(shí)將數(shù)據(jù)保存，以便與下一次采樣值進(jìn)行比較，通過(guò)軟件對(duì)所測(cè)電壓進(jìn)行數(shù)字非線性校正，同時(shí)由顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)系統(tǒng)程序控制，進(jìn)行PID運(yùn)算以及輸出控制，最終由CPU控制加熱回路SSR的通斷，達(dá)到調(diào)功的目的。系統(tǒng)還提供了鍵盤(pán)設(shè)定模塊及打印機(jī)接口，便于用戶(hù)與系統(tǒng)之間的對(duì)話。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，由若干個(gè)功能模塊組成。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)鍵盤(pán)設(shè)定：用于溫度設(shè)定，共三個(gè)按鍵。數(shù)據(jù)采樣：將由傳感器及相關(guān)電路采集到的溫度轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，送入SPCE061A相應(yīng)接口中，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，換算成溫度值，用于播報(bào)和顯示。數(shù)據(jù)顯示：采用了共陰極數(shù)碼管LED5641A進(jìn)行顯示設(shè)置溫度與測(cè)量溫度。串行口傳輸：將采樣溫度值，上傳至PC機(jī)，以利用PC的圖形處理功能來(lái)描繪曲線并打印。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。語(yǔ)音播放：語(yǔ)音播放水溫設(shè)置溫度，并播報(bào)整數(shù)溫度變化。軟件編程

其程序結(jié)構(gòu)應(yīng)包括：主控程序模塊、鍵盤(pán)掃描及處理子程序、采樣數(shù)據(jù)處理子程序、PID算法子程序、語(yǔ)音播報(bào)及顯示等子程序幾個(gè)部分。結(jié)構(gòu)框圖如圖。主程序鍵值處理A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采樣的中斷程序控制程序中斷程序設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)作方法

設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)作是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過(guò)寫(xiě)報(bào)告，不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容全面總結(jié)，而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容滿分評(píng)分方案設(shè)計(jì)與論證（14分）方案比較4正確性6優(yōu)良性4理論計(jì)算（14分）完成程度8正確性6電路圖及設(shè)計(jì)文件（6分）完整性4規(guī)范程度2測(cè)試方法與數(shù)據(jù)（9分）方法正確性4數(shù)據(jù)完整性4測(cè)試儀器（型號(hào)）1結(jié)果分析（4分）4設(shè)計(jì)報(bào)告的工整性（3分）3總分50設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的基本要求項(xiàng)目要求注意1題目名稱(chēng)題目與競(jìng)賽試題一致不能有學(xué)校等標(biāo)志2目錄章節(jié)排列要有縮進(jìn)3摘要300字中文摘要，關(guān)鍵詞，英文摘要1章、2章2.14引言介紹設(shè)計(jì)任務(wù)與要求5方案設(shè)計(jì)與論證多個(gè)方案比較/論證6原理分析與硬件電路圖硬件電路設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算并確定7軟件設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹程序流程圖，實(shí)現(xiàn)功能等8系統(tǒng)測(cè)試與誤差分析系統(tǒng)性能指標(biāo)或功能，測(cè)試方法等9結(jié)論測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)分析，對(duì)作品評(píng)價(jià)10參考文獻(xiàn)11附件元器件明細(xì)表、儀器設(shè)備清單、電路圖、程序清單、系統(tǒng)使用說(shuō)明等引言介紹本設(shè)計(jì)做什么？What?為什么做？Why?采用什么方法作？Howto?說(shuō)明意義和主要主要方法和工具，言簡(jiǎn)意賅。方案設(shè)計(jì)與論證總體方案描述。建議用框圖形式，并輔以文字說(shuō)明。子系統(tǒng)劃分；列出關(guān)鍵技術(shù)；針對(duì)子系統(tǒng)、和關(guān)鍵技術(shù)論證方案的選擇。論證的對(duì)比點(diǎn)：性能（精度、穩(wěn)定性、抗干擾性）、復(fù)雜度、成本。最終選擇的方案，應(yīng)該是個(gè)折衷，要有理由，要能自圓其說(shuō)。原理分析與硬件電路圖和上一部分選擇的方案要對(duì)應(yīng)；具體分析各個(gè)模塊的工作原理；給出原理圖；根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，計(jì)算原理圖中器件參數(shù)。軟件設(shè)計(jì)軟件的功能描述；軟件的模塊劃分；軟件系統(tǒng)流程圖（整個(gè)系統(tǒng)）；關(guān)鍵模塊的流程圖及說(shuō)明；（需要重點(diǎn)注意中斷、主程序之間的關(guān)系）系統(tǒng)測(cè)試與誤差分析測(cè)試環(huán)境測(cè)試儀器測(cè)試方法測(cè)試數(shù)據(jù)誤差分析結(jié)論功能總結(jié)：是否完成了基本功能和發(fā)揮功能；還有什么特色。性能總結(jié)：結(jié)合測(cè)試結(jié)果，給出最終性能指標(biāo)。不足總結(jié)。摘要300字左右濃縮全文，突出特色。設(shè)計(jì)了什么，有什么功能，達(dá)到了什么指標(biāo)。有什么特色。簡(jiǎn)練、準(zhǔn)確。不要把引言和結(jié)論的內(nèi)容直接拷貝。不要介紹常識(shí)的內(nèi)容；一般不要對(duì)論文內(nèi)容作詮釋和評(píng)論盡量用第三人稱(chēng)，不必使用“作者、我們、筆者等字樣作為主語(yǔ)；英文多用被動(dòng)句。縮略語(yǔ)代號(hào)，除了相鄰專(zhuān)業(yè)讀者也能清楚理解的以外，在首次出現(xiàn)時(shí)必須加以說(shuō)明。論文寫(xiě)作工具Office2003文檔Visio2003流程圖Protel99SE原理圖MathType5.2公式經(jīng)驗(yàn)總結(jié)賽題分析1.即明確所要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能、性能、技術(shù)指標(biāo)及要求、注意事項(xiàng)等，推薦盡量把任務(wù)書(shū)的基本部分和發(fā)揮部分一起來(lái)考慮。2.

明確所要測(cè)量或?qū)崿F(xiàn)參數(shù)的物理意義。3.

明確所實(shí)現(xiàn)參數(shù)的值或精度范圍的理論計(jì)算方法、實(shí)際測(cè)量的方法（包括測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)、次數(shù)的確定）及測(cè)量?jī)x器類(lèi)型，以便使指標(biāo)與測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，來(lái)表明所完成任務(wù)的優(yōu)劣度。方案論證與比較總的原則:使用實(shí)驗(yàn)室條件允許的、自己熟悉、易于實(shí)現(xiàn)、硬件調(diào)試少、測(cè)試效果好、穩(wěn)定性高的方法和手段來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。

盡量選取自己曾經(jīng)使用過(guò)的器件，因?yàn)橛行┢骷?/p>