多功能水溫控制系統(tǒng)
——硬件設(shè)計(jì)
全文27頁 約12000字 論述詳細(xì)

目錄
摘要……………………………………………………………………………………………………..1
引言……………………………………………………………………………………………………..1
1 方案設(shè)計(jì)與論證…………………………………………………………………………………...2
1.1 總體方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………..4
1.2 關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………..4
1.2.1 驅(qū)動控制部分…………………………………………………………………………..4
1.2.2 測量部分………………………………………………………………………………..4
1.2.3 控制算法確定…………………………………………………………………………..5
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………….………………………………………………………….…..6
2.1 水溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖及說明…………………………………………….….7
2.2 單片機(jī)系統(tǒng)……………..………………………………………………………………….…...8
2.2.1 SPCE061A單片機(jī)概述…….………………………………………………………….…8
2.2.2 SPCE061A單片機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………..…..10
2.2.3 SPCE061A單片機(jī)的特點(diǎn)極其主要性能…………………………………………..…..10
2.2.4 SPCE061A芯片的引腳排列和說明……………………………………………………12
2.2.5 SPCE061A 的開發(fā)與應(yīng)用……………………………………………………………...14
2.3 部分外圍電路設(shè)計(jì)及分析…………………………………………………………………..15
2.3.1 鍵盤設(shè)置電路………………………………………………………………..………..15
2.2.2 測溫部分電路………………………………………………………………..………..16
2.3.3 熱電爐控制電路…………………………………………………..…………………..16
2.3.7 電源電路……………………………………………………...…………………….....20
2.3.2 數(shù)碼顯示電路…………………………………..……………………………………..20
2.3.3 音頻輸出電路…………………………………………………..……………………..23
2.3.6 串行通訊部分電路…………………………………………..………………………..27
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………….………………………………………………………….…31
3.1 PID算法的實(shí)現(xiàn)………….………………………………………..………………………....31
3.2 軟件設(shè)計(jì)框圖………………….…………………………………………………………….31
4 系統(tǒng)調(diào)試與參數(shù)整定……………………………………………………………………………..31
4.1 繼電器重要指標(biāo)參數(shù)確定…………………………………………………………………..31
4.2 繼電器測試……..…………………….…………..……………………………………….....32
4.2 PID參數(shù)整定……………………………………..……………………………………….....32
5 結(jié)果分析……………………………………………………………………………………….….33
5.1 測試環(huán)境…………………………………………………………………………………..…33
5.2 測試方法及結(jié)果分析……………………………………………………………………..…33
5.2.1測試方法……………………………………………………………………………..…33
5.2.2測試結(jié)果及分析……………………………………………………………………..…34
6 結(jié)束語………………………………………………………….………………………….………34
參考資料………………………………………………………….………………………….………..34
英文部分………………………………………………………….………………………….………..35
致謝………………………………………………………….………………………….……………..35




文 摘 本文主要介紹了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，在系統(tǒng)構(gòu)建時選取了凌陽科技公司提供的一新款產(chǎn)品SPCE061A芯片作為該控制系統(tǒng)的核心。由PT1000和電壓放大電路提供溫度信號,通過PID算法實(shí)現(xiàn)對電爐功率和水溫控制，使用SSR固態(tài)繼電器作執(zhí)行部件，使系統(tǒng)靜態(tài)誤差降低到最小。本次設(shè)計(jì)還充分利用了SPCE061A單片成熟的語音處理技術(shù)(具有較高的處理速度,能夠快速地處理較復(fù)雜的數(shù)字信號)和PC機(jī)的圖形處理功能，來實(shí)現(xiàn)了語音播報(bào)溫度和打印溫度變化曲線的要求。全文的內(nèi)容主要包括：水溫控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證，系統(tǒng)整體電路、部分電路的設(shè)計(jì)，以及SPCE061A單片機(jī)的特點(diǎn)、性能、結(jié)構(gòu)、開發(fā)、應(yīng)用、語音處理技術(shù)，繼電器的介紹及串行通信簡介等。

關(guān)鍵詞 SPCE061A單片機(jī)； Pt1000； SSR

本課題為第三屆全國大學(xué)生電子競賽題。該課題要求設(shè)計(jì)一個水溫控制系統(tǒng)，對象為1升凈水，加熱器為1千瓦電熱爐。要求能在40攝氏度至90攝氏度范圍內(nèi)設(shè)定控制水溫，靜態(tài)控制精度為0.2攝氏度。并具有較好的快速性與較小的超調(diào)，以及十進(jìn)制數(shù)碼管顯示、溫度曲線打印、語音播報(bào)溫度等功能。
自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及自動控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動下，國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化自適應(yīng)參數(shù)自整定等方面取得成果。在這方面以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，并且都生產(chǎn)出了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。

部分參考文獻(xiàn)

3 薛鈞義，張彥斌，虞鶴松.SPCE061A單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003
4 康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分.北京：高等教育出版社， 2002
5 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2002
6 侯志林.過程控制與自動化儀表.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003