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编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第PAGE70页共NUMPAGES70页第PAGE\*MERGEFORMAT70页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT70页电子课程设计报告设计课题:水温控制系统专业班级:电子1106班学生姓名:王亮亮、张佩佩、杨梅学号:1130060221、1130060265、1130060260指导教师:梁斌设计时间:2014年3月水温控制系统设计设计任务与要求:1.任务:设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为200mL净水,容器为搪瓷器皿。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控制,以保持设定的温度基本不变。2.要求:基本要求:(1)温度设定范围为40~90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃。(2)环境温度降低时(例如用电风扇降温)温度控制的静态误差≤1℃。(3)用十进制数码管显示水的实际温度。发挥部分:(1)采用适当的控制方法,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,减小系统的调节时间和超调量。(2)温度控制的静态误差≤0.2℃。3.说明:(1)加热器采用低压24V铝壳恒温PTC陶瓷加热板。工作电压:24V(裸线接出,不分正负极,接额定电压即可)外观尺寸:35x21x5mm(核心加热部分)额定功率:20W(实际耗散功率10~30W)干烧表温:220度左右(内部PTC加热芯片温度为260度左右)(2)测量水温时只要求在容器内任意位置设置一个测量点。方案设计与论证:1.温度传感器的比较与选择:方案一、AD590是一种半导体集成电路,它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测具有线性好,精度适中,灵敏度高,体积小,使用方便等优点。AD590D的输出形式有电流和电压两种形式,要将温度传感器采集的温度值经过AD转换,然后送入单片机进行处理。方案二、采用DS18B20数字温度传感器对水温进行采样,无需进行AD转换。将采集的值直接送入单片机进行处理。DS18B20测温范围-55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃,支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,实现多点测温。在市面上AD590比DS18B20贵几倍,同时AD590的外围电路比DS18B20的复杂,就这价格和电路实现难易的考虑,本系统选择方案二。2.主控MCU选择:方案一、采用最简单的51单片机处理温度数据、键盘的输入和LCD的显示。利用51单片机的优点是价格便宜,使用比较方便,缺点是接口少,使用时需扩展,外围电路比较多,运算处理速度不高,功耗高。方案二、利用MSP430对温度数据等进行处理,处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富、方便高效的开发环境。对于实现本系统的功能绰绰有余。综合比较以上两个方案,本系统选择方案二。3.加热器的比较与选择:方案一:采用直形加热管。直形加热管的加热效率低,速度慢,且加热不均匀,导致容器内水温的上下温差较大,使温度计测量的温度误差较大,影响实验的准确性。方案二:采用螺旋加热管。可将螺旋加热管固定到容器内部,通电加热时能使水在容器内形成对流,效率相对较高,加热较均匀,使得测量误差较小。综合比较以上两个方案,本系统选择方案二。4.显示器的比较与选择:方案一、采用TFT_LCD作为显示温度值的器件。每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动,从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息,是目前最好的LCD彩色显示设备之一。方案二、采用LCD12864作为显示温度值的器件。LCD12864是工业字符型液晶,1602采用标准的16脚接口,其中包括8根数据线,三根控制线,电源、地、就液晶驱动电压引脚。使用方便,价格适中。由于本系统只需要显示温度值,对分辨率和颜色方面要求不高,所以综合价格和系统需求考虑,本系统选择方案二。单元电路设计与参数计算:1.温度传感器电路设计图2DS18B20采用一总线技术,在使用时需在外部接一个上拉电阻(取经验值4.7K),在总线闲置时为高电平。信息通过单总线接口将数字温度值送入单片机进行处理和显示。DS18B20的特性:电压范围为3.0~5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电。温度使用范围为-55°C~+125°C,在-10°C~+85°C时精度为±0.5°C。可编程的分辨率为9~12位,对应的课分辩温度为0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C,可实现高精度测量。具有负电压特性。2.键盘电路设计图3键盘的行列线接