水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、水溫控制系統(tǒng) 水溫控制系統(tǒng) 目錄 1. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及方案論證 2 1.1 題目要求 2 1.1.1 基本要求 2 1.1.2 發(fā)揮部分 2 1.2 系統(tǒng)的基本方案 2 1.2.1 各模塊的選擇和論證 2 1.3 系統(tǒng)各模塊的最終方案 3 2. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 2.1 系統(tǒng)的硬件的基本組成部分 4 2.1.1 部分外部電路設(shè)計(jì) 4 2.2.2 測(cè)溫部分電路設(shè)計(jì) 5 2.2.3 控制部分 6 2.2.4 顯示部分 6 3. 程序設(shè)計(jì) 7 4. 對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試 7 4.1 繼電器測(cè)試 7 4.2 DS18B20 測(cè)試 7 4.3 顯示數(shù)碼管測(cè)試 8 5. 系統(tǒng)測(cè)試 8 5.1 測(cè)試環(huán)境 8

2、 5.2 測(cè)試方法 8 6. 系統(tǒng)誤差分析 8 7. 參考文獻(xiàn) 8 附錄 A 9 附錄 B 9 - 1 - 水溫控制系統(tǒng) 文摘： 為了實(shí)現(xiàn)高精度的水溫控制，本文介紹了一種以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心、以及輔助 元件相結(jié)合的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)。文章著重介紹核心器件的選擇、控制算法的確定、 各部份電路及軟件的設(shè)計(jì)。 STC89C52 單片機(jī)完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 優(yōu)良的性能和強(qiáng)大的中斷處理能力， 決定了該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、程序簡(jiǎn)短、系統(tǒng)可靠性高等。本次設(shè)計(jì)還充分利用了 STC89C52 單片機(jī)成熟的語(yǔ)音處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音播報(bào)溫度。 1.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及方案論證 1.1 題目

3、要求 1.1.1 基本要求 該系統(tǒng)為一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為1 升凈水，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)調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體要求： 溫度設(shè)定范圍為 3090 C。 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w1 Co 采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由40C提高到60 C）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和 超調(diào)量。 用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。 在設(shè)定溫度發(fā)生突變（由 40C提高到60C）時(shí)，led報(bào)警 1.1.2 發(fā)揮部分 A. 我們?cè)诨谑M(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度的同

4、時(shí)我們顯示設(shè)定的溫度方便比較。 B. 設(shè)計(jì)了 3個(gè)按鍵來(lái)控制設(shè)定的溫度。 1.2 系統(tǒng)的基本方案 1.2.1 各模塊的選擇和論證 （ 1 ）控制器模塊 根據(jù)題目要求，控制器主要用于采集水的溫度及控制水溫在一定范圍內(nèi)變化。對(duì)于在數(shù)碼處顯示水 位的具體溫度值。對(duì)于控制器選擇有兩種方案。 方案一：采用 FPGA 作為系統(tǒng)的控制器， FPGA 可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的復(fù)雜邏輯電路功能，規(guī)模大， 密度高，它將所有的器件集成在一塊芯片上，減小了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可以以用EDA 軟 件仿真，調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA采用并行的輸入輸出的方式，提高了系統(tǒng)的處理速度， 適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制核心。由于

5、測(cè)模塊輸出的信號(hào)并行輸入FPGA , FPGA通過(guò)程序設(shè)計(jì) 控制水溫作出相應(yīng)的數(shù)字顯示，有本設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)處理速度不高，F(xiàn)PGA 的高速處理的優(yōu)勢(shì)得不 到充分的體現(xiàn)，并且由于集成度較高，使其成本偏低，同時(shí)由于芯片的引腳太多，實(shí)物硬件電路板 不限復(fù)雜，并加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際的焊接的工作。 方案二：采用ATMEL公司的AT89C52作為系統(tǒng)的控制器的雙 CPU方案。單片的算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)， 軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于功耗低體積小，技術(shù) 成熟和成本低等特點(diǎn)，使其在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 基于以上方分析使用方案二，單片機(jī)擔(dān)任了由傳感器過(guò)來(lái)的溫度的采集，并且控制繼電器，

6、還有就 是現(xiàn)實(shí)溫度值。 （ 2）數(shù)據(jù)采集模塊 方案一： 用熱敏電阻： 通過(guò)電阻的變化來(lái)獲得電壓的變化， 起價(jià)格雖然便宜但是精度不是很高。 對(duì)于一個(gè)精度要求高的系統(tǒng)不宜采用。 方案二：用 A/D590 ：通過(guò) AD590 溫度傳感器采集溫度，由于 AD590 是電流傳感器，經(jīng)過(guò)電阻 轉(zhuǎn)換為電壓。雖然價(jià)格較高但是精度高。 方案三：DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS公司生產(chǎn)的1 Wire，即單總線(xiàn)器件，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單， 體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，在一根通信線(xiàn)，可以?huà)旌芏噙@樣的 數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。測(cè)量范圍為-35+125 C。最大精度為0.0625Co 經(jīng)比較我們

7、選用 DS18B20 來(lái)進(jìn)行溫度采集，這樣使得線(xiàn)路更加簡(jiǎn)單。 （3）數(shù)據(jù)顯示模塊 方案一： 8 段 LED 數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七 段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示） ；按能顯示多少個(gè) “8可”分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將 所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極（COM）的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為 高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)

8、光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 （COM）的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線(xiàn)GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管 的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 方案二：LCD1602顯示。工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02即32個(gè)字符（16列2行）。 但價(jià)格較貴。 通過(guò)比較我們選用方案一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便宜，易于購(gòu)買(mǎi)，在編寫(xiě)程序的時(shí)候也比較方便。 （ 4）自動(dòng)控制控制模塊 方案一：電子過(guò)零晶閘管晶閘管是一種大功率的整流元件，它的整流電壓可以控制，當(dāng)供給整 流電路的交流電壓一定時(shí)，輸出電壓能夠均勻調(diào)節(jié)，它是一個(gè)四層三端的半導(dǎo)體器件。 在整流電路

9、中，晶閘管在承受正向電壓的時(shí)間內(nèi)，改變觸發(fā)脈沖的輸入時(shí)刻，即改變控制角的 大小，在負(fù)載上可得到不同數(shù)值的直流電壓，因而控制了輸出電壓的大小。 晶閘管導(dǎo)通的條件是陽(yáng)極承受正向電壓， 處于阻斷狀態(tài)的晶閘管， 只有在門(mén)極加正向觸發(fā)電壓， 才能使其導(dǎo)通。門(mén)極所加正向觸發(fā)脈沖的最小寬度，應(yīng)能使陽(yáng)極電流達(dá)到維持通態(tài)所需要的最小陽(yáng) 極電流，即擎住電流 IL 以上。導(dǎo)通后的晶閘管管壓降很小。 使導(dǎo)通了的晶閘管關(guān)斷的條件是使流過(guò)晶閘管的電流減小至一個(gè)小的數(shù)值，即維持電流IH 一 下。其方法有二： 1、減小正向陽(yáng)極電壓至一個(gè)數(shù)值一下，或加反向陽(yáng)極電壓。 2、增加負(fù)載回路中的電阻。 在這里我們主要使用的是晶閘管的開(kāi)

10、關(guān)作用。 方案二：繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng) 輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi) 關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯、線(xiàn)圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線(xiàn)圈兩端加上一定 的電壓，線(xiàn)圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返 回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，電磁 的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜

11、觸點(diǎn)（常閉 觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常 閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線(xiàn)圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn) ”；處于接 通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為 “常閉觸點(diǎn) ”。 1.3 系統(tǒng)各模塊的最終方案 經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和論證，決定論系統(tǒng)各模塊的最終方案如下。 控制器模塊：采用 AT89C52 。 數(shù)據(jù)采集模塊：選用 DS18B20。 數(shù)據(jù)顯示模塊：選用數(shù)碼管。 自動(dòng)控制模塊：選用繼電器。 如圖見(jiàn)附錄。選用AT89C52主要用于控制采集過(guò)來(lái)的溫度進(jìn)行處理，然后返回去控制水的溫度 在一個(gè)確定的值，在這個(gè)過(guò)程中如果超過(guò)或者低于我們需要的溫度，

12、繼電器就做出反應(yīng)，跳向另外 一端導(dǎo)通工作，發(fā)光二極管會(huì)做出響應(yīng)的反應(yīng)，同時(shí)電熱水器也會(huì)對(duì)水進(jìn)行加熱，同時(shí)數(shù)碼管顯示 相應(yīng)的數(shù)值。 2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2.1系統(tǒng)的硬件的基本組成部分 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 STC89C52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(xiàn)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，以及輸出控制，最 終由CPU控制加熱回路電熱水器棒，在和繼電器控制通斷，達(dá)到調(diào)控目的

13、。系統(tǒng)還提供了鍵盤(pán)設(shè)定 模塊，便于用戶(hù)與系統(tǒng)之間的信息交換。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。具體結(jié) 構(gòu)圖及說(shuō)明如上。 2.1.1 部分外部電路設(shè)計(jì) 由總體框圖可以看到，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都離不開(kāi)STC89C52的輸入/輸出接口。在單片機(jī)中， I/O 口就是單片機(jī)與外設(shè)交換信息的主要通道。輸入端口從外界接收檢測(cè)的輸入信號(hào)、鍵盤(pán)信號(hào)等 各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)；輸出端口向外部輸出處理結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。STC89C52 內(nèi)部有并行和串行方式的I/O 口。一個(gè)8位通用的并行I/O端口，這兩個(gè)口的每一位都可通過(guò)編程 單獨(dú)定義為輸入或輸出口，通常對(duì)某一位的設(shè)定包括三個(gè)基本項(xiàng)：數(shù)據(jù)向量Da

14、ta、屬性向量 Attribution和方向控制向量 Direction，三個(gè)向量的每個(gè)對(duì)應(yīng)位組合在一起形成一個(gè)控制字，用來(lái)定 義相應(yīng)I/O 口位的輸入、輸出狀態(tài)和工作方式。IO 口的IOAOI0A7用作輸入口時(shí)具有喚醒功能， 常用于鍵盤(pán)輸入。P1 口除常規(guī)的輸入輸出功能外，還具有特殊功能。比如后面串行通信用到的IOB7 口和IOB10 口，它們?cè)诖穗娐分芯统洚?dāng)?shù)氖谴袛?shù)據(jù)的接收和發(fā)送端口。具體的用法將在后面的電 路設(shè)計(jì)中用到。 鍵盤(pán)設(shè)置電路： IOA0 接 KEY1,IOA1 接 KEY2,IOA2 接 KEY3。 KEY1:設(shè)置位置，十位，個(gè)位，小數(shù)位還是空閑 KEY2:設(shè)置溫度的加位數(shù)；

15、 KEY3:設(shè)置溫度的減位數(shù)； 系統(tǒng)上電后，數(shù)碼管全部顯示為設(shè)計(jì)溫度，檢測(cè)KEY1是否按下，再根據(jù)按KEY2次數(shù)，數(shù)碼管順序 增加。同樣KEY3，數(shù)碼管順序減??；keyl按下4次恢復(fù)！系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)溫，并與采集的溫度進(jìn)行比 較，通過(guò)軟件來(lái)控制電爐的開(kāi)關(guān)。同時(shí)LED報(bào)警時(shí)，改變溫度。 2.2.2 測(cè)溫部分電路設(shè)計(jì) 1. DS18B20基本知識(shí) DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS公司生產(chǎn)的1 Wire,即單總線(xiàn)器件，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，體積小的特 點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，在一根通信線(xiàn)，可以?huà)旌芏噙@樣的數(shù)字溫度計(jì)， 十分方便。 1、DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn) (1) 、只要求一個(gè)端口

16、即可實(shí)現(xiàn)通信。 (2) 、在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 (3) 、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 (4) 、測(cè)量溫度范圍在一55。C到+ 125。C之間。 (5) 、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶(hù)可以從9位到12位選擇。 (6) 、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 由于DS18B20采用的是1 Wire總線(xiàn)協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線(xiàn)協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線(xiàn) 的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20芯片的訪(fǎng)問(wèn)。 由于DS18B20是在一根I/O線(xiàn)上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格

17、的時(shí)序要求。 DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí) 序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線(xiàn)器件作為從設(shè)備。而 每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線(xiàn)器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行 寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀 0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線(xiàn)拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)，以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€(xiàn)上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成。

18、對(duì) 于DS18B20的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě) 0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于DS18B20寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě) 0時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)要被拉低至少60us, 保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線(xiàn)上的“0”平，當(dāng)要寫(xiě)1時(shí)序時(shí)，單 總線(xiàn)被拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)。 223 控制部分 此部份用于在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對(duì)被控對(duì)象實(shí)施控制，此處被控對(duì)象為電爐絲，采用對(duì)加在電爐 絲兩端的電壓進(jìn)行通斷的方法進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水加熱功率的調(diào)整，從而達(dá)到對(duì)水溫控制的目的。 對(duì)電爐絲通斷的控制采用 SSR固態(tài)繼電器，SSR是半導(dǎo)體繼電器， 所以較小的驅(qū)動(dòng)功率即可使

19、SSR 工作。它的使用非常簡(jiǎn)單，只要在控制臺(tái)端加上一TTL、CMOS電平或一晶體管，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電 器的開(kāi)關(guān)。 熱電爐控制電路 為通過(guò)三極管 NPN9013來(lái)控制繼電器的開(kāi)關(guān)的，繼電器采用的是可控硅常開(kāi)式（常閉式）固 態(tài)繼電器，為使其實(shí)現(xiàn)過(guò)零控制，就是要實(shí)現(xiàn)工頻電壓的過(guò)零檢測(cè)，并給出脈沖信號(hào)，由單片機(jī)控 制雙向可控硅過(guò)零脈沖數(shù)目。當(dāng)在其輸入端加入（撤離）控制信號(hào)時(shí)，輸出端接通（斷開(kāi)），從而 控制電爐與電源的通斷，來(lái)達(dá)到加熱或冷卻爐絲的目的，最終實(shí)現(xiàn)使碗中水溫度穩(wěn)定在設(shè)定值上。 2.2.4 顯示部分 本圖采用了共陰極數(shù)碼管 LED5641A進(jìn)行顯示，LED5641A具有四位數(shù)碼管，這四個(gè)數(shù)碼管的

20、段選 a、b、c、d、e、f、g、dp分別接在一起，每一個(gè)都擁有一個(gè)共陰的位選端（我們使用2片）。位選 口 PO.O P0.1 P0.2分別接74IS138的輸入端，通過(guò)138譯碼器輸出端來(lái)控制 LED的片選。P1 口傳輸 要顯示的數(shù)據(jù)，利用其串/并轉(zhuǎn)換功能，送入數(shù)碼管顯示。數(shù)據(jù)線(xiàn)也可直接接凌陽(yáng)RTC89C52單片機(jī) 的I/O 口，因?yàn)镮/O 口輸出電流很小，驅(qū)動(dòng)LED效果不好，我們使用 74HC245N來(lái)傳輸P1 口數(shù)據(jù) 給LED，而它的電壓值卻足以驅(qū)動(dòng)LED，使其能正常顯示。 3程序設(shè)計(jì) 有 40 系統(tǒng)流程圖 4對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試 4.1繼電器測(cè)試 測(cè)觸點(diǎn)電阻 用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與

21、動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0;而常開(kāi)觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無(wú)窮 大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開(kāi)觸點(diǎn)。 測(cè)線(xiàn)圈電阻 可用萬(wàn)能表Rx 10Q檔測(cè)量繼電器線(xiàn)圈的阻值，從而判斷該線(xiàn)圈是否存在著開(kāi)路現(xiàn)象。 測(cè)量吸合電壓和吸合電流 找來(lái)可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。慢慢 調(diào)高電源電壓，聽(tīng)到繼電器吸合聲時(shí)，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求 平均值。 測(cè)量釋放電壓和釋放電流 也是像上述那樣連接測(cè)試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)聽(tīng)到繼電器再次發(fā)生釋 放聲音時(shí)，記下此時(shí)的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流

22、。一般情況 下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的1050%，如果釋放電壓太?。ㄐ∮?1/10的吸合電壓），則 不能正常使用了，這樣會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。 4.2 DS18B20 測(cè)試 在溫水中測(cè)試，并用溫度計(jì)測(cè)量水溫，實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明18B20的溫差在0.1 C內(nèi)。 7、一次 測(cè)試1 測(cè)試2 測(cè)試3 測(cè)試4 DS18B20 43.6 56.3 68.2 88.2 實(shí)測(cè) 43.6 56.2 68.1 88.2 4.3顯示數(shù)碼管測(cè)試 8位8段數(shù)碼管顯示正常。 5系統(tǒng)測(cè)試 系統(tǒng)整體進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)LED閃爍時(shí)，系統(tǒng)供電不穩(wěn)定。改進(jìn)時(shí)將LED閃爍時(shí)間加長(zhǎng)，消 除了不穩(wěn)定的狀況！ 5.1測(cè)試環(huán)

23、境 環(huán)境溫度28攝氏度； 測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表； 溫度計(jì)0-100攝氏度； 5.2 測(cè)試方法 在搪瓷器皿中存放 1L凈水，放置在1KW的電爐上，打開(kāi)控制電源，系統(tǒng)工程進(jìn)入準(zhǔn)備工 作狀態(tài)； 用溫度計(jì)標(biāo)定測(cè)溫系統(tǒng)。分別使水溫穩(wěn)定在40 C、50C 、60C、 70 C 、80C、90C觀(guān) 察系統(tǒng)測(cè)量溫度值與實(shí)際溫度值，校準(zhǔn)系統(tǒng)使測(cè)量誤差在1C 以?xún)?nèi)。 動(dòng)態(tài)測(cè)試：設(shè)定溫度為 60C，系統(tǒng)由低溫開(kāi)始進(jìn)入升溫狀態(tài)。開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，觀(guān)察超調(diào)量、 調(diào)節(jié)時(shí)間和穩(wěn)態(tài)誤差；系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，用電風(fēng)扇吹涼，觀(guān)察系統(tǒng)的抗擾能力。設(shè)定溫度為90 C系 統(tǒng)由低溫開(kāi)始進(jìn)入升溫狀態(tài)。開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，觀(guān)察超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和穩(wěn)態(tài)誤差；

24、系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后， 用電風(fēng)扇吹涼，觀(guān)察系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力。 檢驗(yàn)系統(tǒng)的顯示、報(bào)警、設(shè)定等功能。 6系統(tǒng)誤差分析 從整個(gè)電路原理框圖來(lái)看，系統(tǒng)的主要誤差來(lái)源于以下幾個(gè)方面： 因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)都是在理想的情況下設(shè)計(jì)的，所以必須綜合考慮多方面因素。 繼電器引起的誤差。當(dāng)有交流負(fù)載時(shí)有漏電流。隨著對(duì)電爐的加熱，環(huán)境溫度升高，流經(jīng) 繼電器的電流將減小。交流電源線(xiàn)上的負(fù)載可能增加許多干擾信號(hào)，這些干擾信號(hào)有可能使繼電器 誤導(dǎo)通。 由于實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量工具（如溫度計(jì)）本身精度以及所帶來(lái)的視覺(jué)誤差，加上溫度變化慣性 較大，動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確控制測(cè)量精度略有難度。 7參考文獻(xiàn) 1.趙志英，涂時(shí)亮，單片機(jī)微型原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)（第

25、三版），上海：復(fù)旦大學(xué)出張有版社，2005 年。 2何立民。MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)配置與接口技術(shù)。北京：北京航空航天大 學(xué)出版社，2008。 3.陸坤，奚大順，李之權(quán)等，電子設(shè)計(jì)技術(shù)，程度：電子科技大學(xué)出版社，2000年。 4謝自美，閻樹(shù)蘭，趙云弟等，電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試（第二版）。武漢：華中理工大學(xué)出版 社。2006年。 5. 楊幫文，新型電路制作 2000例。北京：人民郵電出版社。2006年。 6. 高吉祥，黃志偉，丁文霞，數(shù)字電子技術(shù)，北京：電子工業(yè)出版社，2003，第一版。 7. 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)委員會(huì)編，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品選編。2009年。 15 附錄A

26、T VCC 匚 *0 iV CT5ET 丄 DIFL4 BSC JI 水溫控制電路圖 附錄B ris 3 FL FL rL i| P3.MRiD P3 ITrD paactTTc pa UHTL rsArn? pjjm P3.TJRD KT*.LS JCTA.L 1 曲口 a 6 E n Li n ri rn 書(shū)i： 1 壯4 L 3 口口；口 6 m n I-1 c （源程序） #in clude #defi ne uchar un sig ned char #defi ne uint un sig ned int sbit s1=P2A0; sbit s2=P2Al； sbit s3=P2

27、A2; sbit beep=P2A3; sbit led=P2A4; sbit DQ=P2A6; sbit pwm=P2A7; /code uchar table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x80,0 x39,0 x40,0 x00; 0-9 . C -空； code uchar table=0 xfc,0 x60,0 xda,0 xf2,0 x66,0 xb6,0 xbe,0 xe0,0 xfe,0 xf6,0 x01,0 x9c,0 x02,0 x00;引腳倒 置，失誤 char shi=3,

28、ge=3,fe n=5; uint temp1,temp2,temp; uchar s1num=0; delay(ui nt z)/ 延時(shí)程序延時(shí) 3*y*z us uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); delay1(uchar z)/延時(shí) z*10us uchar x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=3;y0;y-); void int_time()/中斷初始化 TMOD=0 x01; TH0=(65536-1000)/256; /1ms TL0=(65536-1000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; voi

29、d despaly1(uint temp1,uint temp2) P0=0 x00; /顯示十位 P1=tabletemp1/10; delay1(25); P0=0 x01; P1=tabletemp1%10; delay1(25); /顯示個(gè)位 P0=0 x01; /顯示小數(shù)點(diǎn) P1=table10; delay1(30); P0=0 x02; / 顯示小數(shù) P1=tabletemp2*5/8; /*0.0625*10 delay1(30); P0=0 x03; P1=table11; delay1(25);/顯示 C P1=0; delay1(10); void desplay2(ch

30、ar shi,char ge,char fen) / 顯示溫度 /設(shè)定溫度部分 P0=0 x04;/十位 P1=tableshi; delay1(25); P0=0 x05;/個(gè)位 P1=tablege; delay1(25); P0=0 x05;/小數(shù)點(diǎn) P1=table10; delay1(25); P0=0 x06;/小數(shù) P1=tablefen; delay1(25); P0=0 x07; P1=table11; delay1(25); P1=0; delay1(10); /18B20 采集程序 /*ds18b20 延遲子函數(shù)(晶振 12MHz ) */ void delay_18B2

31、0(uint i) while(i-); * *ds18b20* * /* *ds18b20 初始化函數(shù) * void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ=1; /DQ 復(fù)位 delay_18B20(8); / 稍做延時(shí) DQ=0; /單片機(jī)將 DQ 拉低 delay_18B20(80); / 精確延時(shí) 大于 480us DQ=1; /拉高總線(xiàn) delay_18B20(14); x=DQ; / 稍做延時(shí)后 如果 x=0 則初始化成功 x=1 則初始化失敗 delay_18B20(20); /* *ds18b20 讀一個(gè)字節(jié) */ unsigned

32、char ReadOneChar(void) uchar i=0; uchar dat = 0; for (i=8;i0;i-) DQ=0; / 給脈沖信號(hào) dat=1; DQ=1; / 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0 x80; delay_18B20(4); return(dat); /?/ *ds18b20 寫(xiě)一個(gè)字節(jié) * void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ=0; /?/ DQ = dat delay_18B20(5); DQ=1; dat=1; 讀取 ds18b20 當(dāng)前溫度 *

33、/ void ReadTemperature(void) uchar a=0; uchar b=0; Init_DS18B20(); / 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0 xCC); WriteOneChar(0 x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 delay_18B20(100); / this message is wery important Init_DS18B20(); WriteOneChar(0 xCC); /跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0 xBE); /讀取溫度寄存器等(共可讀 9 個(gè)寄存器) 前兩個(gè)就是溫度 delay_18B20(100);

34、a=ReadOneChar();/讀取溫度值低位 b=ReadOneChar(); temp1=b4; temp2=a temp=(b*256+a)4); /讀取溫度值高位 /整數(shù)位 / b 的低 4 位 +a 的高 4 位 /小數(shù)位 / a 的低 4 位 0.0625 約為 1/16c /當(dāng)前采集溫度值除 16 得實(shí)際溫度值 / 報(bào)警 做按鍵提示音 及報(bào)警 void tishi() beep=1; delay(100); beep=0; / delay(50); void shan() led=0; delay(150); led=1; delay(100); 按鍵檢測(cè) * void key

35、scan() TR0=0; if(s1=0) 示) /s1 控制選擇改變位置 /吧報(bào)警用二極管 /最好在按鍵部分加一個(gè)小報(bào)警 這樣，系統(tǒng)電壓也穩(wěn)定 當(dāng)做按鍵按下提 看硬件來(lái) 加軟件部分 delay(10); if(s1=0) while(!s1); s1num+; TR0=0; if(s1num=4)s1num=0; tishi(); 加 * /s2 控制 + /* if(s1num=1) if(s2=0) delay(10); if(s2=0) while(!s2); fen+; if(fen=10)fen=0; tishi(); if(s1num=2) if(s2=0) delay(10)

36、; if(s2=0) while(!s2); ge+; if(ge=10)ge=0; tishi(); if(s1num=3) if(s2=0) delay(10); if(s2=0) while(!s2); shi+; if(shi=10)shi=0; tishi(); 減 * /s3 控制 - /* if(s1num=1) if(s3=0) delay(10); if(s3=0) while(!s3); fen-; if(fen=-1)fen=9; tishi(); if(s1num=2) if(s3=0) delay(10); if(s3=0) while(!s3); ge-; if(g

37、e=-1)ge=9; tishi(); if(s1num=3) if(s3=0) delay(10); if(s3=0) while(!s3); shi-; if(shi=-1)shi=9; tishi(); TR0=1; /* 控制 * 報(bào)警 * void kongzhi() char cha,sheji; sheji=shi*10+ge; cha=sheji-temp; if(cha=1) shan();pwm=1; else if(cha=-1) shan();pwm=0; /粗略估計(jì)差值 設(shè)計(jì)-實(shí)際 最大設(shè)計(jì) 30.9 誤差 30加熱 31停 /30 29加熱 31 停 主函數(shù) * /

38、可用 LED 替 /中斷初始化 /18B20 初始化 /采集溫度 中斷服務(wù) * main() int_time(); beep=0; Init_DS18B20(); while(1) ReadTemperature(); delay(1); despaly1(temp1,temp2); / 顯示采集溫度 desplay2(shi,ge,fen); /顯示設(shè)定溫度 kongzhi();/控制？ void time0() interrupt 1/檢測(cè)按鍵 TH0=(65536-10000)/256; /10ms TL0=(65536-10000)%256; keyscan(); 水溫控制系統(tǒng) 第五章環(huán)境保護(hù)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽 1.1項(xiàng)目概況 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽 1.2可行性研究報(bào)告編制單位錯(cuò)