水温控制系统报告 - 图文

课程设计报告

《水温控制系统》

1.课程设计目的意义

对水温控制系统有一个较系统，较细微的理解。通过单片机控制，主要是对PID算法有更深的认识，对整个系统能够有效控制，尽力达到理想的结果。在对水温控制系统更精确的了解下，分析误差来源，对PID算法做一些修改，进一步完善系统。

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课程设计报告

2.课程设计题目描述和要求

设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为定量的水。水温可以在一定范围内有人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，保持水温温度基本不变。

1.温度设定范围是30-50○C，最小区分度为0.5○C，标定温度小于等于1○C； 2.环境温度降低温度控制系统的静态误差小于或等于1C； 3.能够使用上位机设定水温，并用LCD显示水温值。

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课程设计报告 3.课程设计报告内容

3.1 实验任务分解

本实验主要由以下几部分构成： 1.温度传感电路 2.加热执行机构

3.PID控制算法及程序设计 4.误差分析与定标

5.仿真与上位机绘制温度变化曲线

3.2温度传感器选取设计方案论证

3.2.1方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

3.2.2 方案二

进而考虑到用数字温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用数字传感器，所以这是非常容易想到的，可以采用温度传感器DS18B20，此传感器可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

笔者在实验初期查阅了大量的温度传感器资料。比如AD7818，LM92，DS1620,MAX1619等，它们的对比如表3-1。

表3-1 温度传感器对比

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课程设计报告 从表中容易看出，数字温度传感器的传输方式均采用串行总线方式，封装各不相同，误差基本相同。而本实验最关心的指标是分辨率和转换时间，分辨率决定了测温的精度而转换时间决定了最小采样周期。

可以看到DS18B20无论是封装方式还是转换时间都占据很大优势，又由于笔者在设计期间看到了一种金属外壳封装的专为水温测温设计的DS18B20传感器，所以决定就选取这种传感器作为测温装置。如图3-1。

图3-1 DS18B20防水探头

从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，硬件电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

3.3 DS18B20温度传感器电路的设计

3.3.1 DS18B20简介

DS18B20主要有以下特点：

单线接口：DS18B20与单片机连接时仅需一根I/O口线即可实现单片机与DS18B20之间的双向通信。

实际使用中不需要任何外围元件。

可用数据线供电，电压范围3.0-5.5V。测温范围-55-+125○C。 可编程实现9-12位的数字读数方式。

用户可设定的非易失性（掉电不丢失）的温度上下线报警值。

支持多点组网功能，多个DS18B20可并联在唯一的三总线上，实现多点温度测量。

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