水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.58萬(wàn)字 57頁(yè)
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摘 要

本系統(tǒng)為水溫控制系統(tǒng)，其目的為了控制水的溫度，一般控制系統(tǒng)都是使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能，本系統(tǒng)也不例外，又為了實(shí)現(xiàn)拓展功能－語(yǔ)音播報(bào)功能，權(quán)衡一下選擇比較好的實(shí)現(xiàn)方案——使用凌陽(yáng)單片機(jī)。
若采用89C51系列的單片機(jī)，還需要外加語(yǔ)音芯片，因此本系統(tǒng)采用具有語(yǔ)音信號(hào)處理功能的凌陽(yáng)十六位單片機(jī)SPCE061A實(shí)現(xiàn)對(duì)水的溫度控制，利用SPCE061A的簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)板“61板”可以在線編程在線調(diào)試,并且開(kāi)發(fā)環(huán)境友好易用可直接調(diào)用語(yǔ)音播放函數(shù)，基于這些優(yōu)點(diǎn)可大大得簡(jiǎn)化工作量，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。
“61板”上具有按鍵電路，可用來(lái)設(shè)置想要的溫度值；凌陽(yáng)單片機(jī)的一大主要特色是具有語(yǔ)音信號(hào)處理功能，我們這里使用它的語(yǔ)音輸出功能，可直接使用它的 “61板”上的音頻輸出電路，通過(guò)SPY0030功率放大器，驅(qū)動(dòng)喇叭，完成語(yǔ)音播報(bào)功能。
數(shù)據(jù)采集使用在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性能很穩(wěn)定的PT1000，把采集的溫度信號(hào)通過(guò)放大器放大之后送到單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口（7個(gè)通道將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，可直接通過(guò)引線IOA0-IOA6）這里我們選擇IOA3口，通過(guò)PID算法我們編寫(xiě)程序?qū)戇M(jìn)單片機(jī)，比較設(shè)定值與當(dāng)前值大小，然后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，輸出到IOA4口來(lái)控制繼電器的閉合或斷開(kāi)，從而控制熱電爐。同時(shí)，本系統(tǒng)的數(shù)碼顯示電路，可用來(lái)顯示溫度的設(shè)定值和當(dāng)前值.



目 錄

引言…………………………………………………………………………………1
1 水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………2
2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)方案的選取……………………………………………………2
2.1測(cè)量部分……………………………………………………………………………………2
2.2驅(qū)動(dòng)控制部分………………………………………………………………………………2
2.3電路方框圖及說(shuō)明…………………………………………………………………………3
3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………3
3.1主控部分電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………4
3.1.1 CPU介紹………………………………………………………………………………….4
3.1.2 SPCE061A簡(jiǎn)介……………………………………………………………………………5
3.1.3 芯片的引腳排列和說(shuō)明…………………………………………………………………7
3.1.4 CPU與其外圍電路設(shè)計(jì)連接……………………………………………………………9
3.2 鍵盤(pán)設(shè)置電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………10
3.2.1 鍵的特性及去抖方法……………………………………………………………………10
3.2.2本系統(tǒng)中的去抖方法……………………………………………………………………10
3.3 數(shù)碼顯示電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………11
3.3.1 數(shù)碼管簡(jiǎn)單介紹…………………………………………………………………………11
3.3.2 LED數(shù)碼顯示器的連接與編程…………………………………………………………13
3.3.3 LED數(shù)碼顯示器件的檢測(cè)………………………………………………………………16
3.3.4數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)及電路分析………………………………………………………16
3.4 音頻輸出電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………17
3.4.1 SPY0030功率放大器的介紹……………………………………………………………18
3.4.2 功率放大電路及電路分析………………………………………………………………19
3.5 熱電爐控制電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………………18
3.5.1 繼電器的介紹…………………………………………………………………………18
3.5.2 繼電器控制電路及電路分析…………………………………………………………20
3.6 測(cè)溫部分電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………22
3.6.1 Pt1000的介紹…………………………………………………………………………22
3.6.2數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….23
3.6.3 使用芯片LM324介紹……………………………………………………………..24
4軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………26
4.1 PID控制算法介紹…………………………………………………………………26
4.1.1PID各控制環(huán)節(jié)的作用………………………………………………………………27
4.1.2PID控制算式的數(shù)字化……………………………………………………………28
4.1.3 數(shù)字PID控制的工程實(shí)現(xiàn)………………………………………………………………30
4.1.4智能PID控制…………………………………………………………………………….31
4.2 程序結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………………………………31
4.3 主程序流程圖分析………………………………………………………………………32
4.4 中斷流程圖…………………………………………………………………………………33
5 電路板設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………….34
5.1 Protel 99簡(jiǎn)介……………………………………………………………………………..34
5.2 設(shè)計(jì)原理圖…………………………………………………………………………………34
5.3 焊接……………………………………………………………………………………..35
6 調(diào)試測(cè)試做準(zhǔn)備工作……………………………………………………………35
6.1 “61板”的焊接………………………………………………………………………………35
6.2 “61板”的檢測(cè)……………………………………………………………………………36
6.3 “61板”特色………………………………………………………………………………36
6.4 “61板”接口說(shuō)明…………………………………………………………………………37
6.4.1 輸入/輸出（I/O）接口…………………………………………………………………….37
6.4.2音頻輸入/輸出接口……………………………………………………………………37
6.4.3 在線調(diào)試器PROBE和EZ_PROBE接口………………………………………………37
6.4.4 電源接口…………………………………………………………………38
6.4.5 外部復(fù)位…………………………………………………………………38
6.5 十六位單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介………………………………………………………39
7 實(shí)現(xiàn)水溫控制的調(diào)試測(cè)試過(guò)程………………………………………………………39
7.1 利用“61板”實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)電路功能 ………………………………………………………39
7.2 整塊板的組裝與測(cè)試…………………………………………………………………40
7.3 調(diào)試…………………………………………………………………………………………40
7.4 測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果…………………………………………………………………….40
8 總結(jié)……………………………………………………………………………………….41
謝辭…………………………………………………………………………………42
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………43
附錄…………………………………………………………………………………44



參考文獻(xiàn)
[1] 羅亞非.凌陽(yáng)16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社
[2] 蘇小林.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社
[3] 劉金琨.先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真[M].北京:中國(guó)電力出版社
[4] 徐建軍.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用及接口[M].北京:人民郵電出版社



附 錄
附錄1 主程序：
// 工程名稱(chēng)： temperature_ctrl.scs
// 功能描述: 水溫控制系統(tǒng)，利用溫度傳感器（PT1000)）測(cè)量溫度。是水溫控制在設(shè)定的溫度
// 硬件連接：IOA8-15----LEDa--dp.
// IOB0-IOB2----LEDcs1-cs3
// IOA0--IOA2---KEY1---KEY3
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