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