【完稿】汽车进排气的瞬时运动分析设计【CAD定稿】

温度控制的静态误差.。

第节系统设计原理.水温控制系统总体框图图单片机控制系统原理框图该水温控制系统主要由单片机控制系统前向通道温度采样转换电路后向通道温度控制电路键盘显示电路等四部分组成，其总体设计框图如上图所示。

.总体方案论证传感器电炉信号放大功率放大键盘显示键盘单片机基本系统微型打印机方案论证与比较本题目是设计制作个水温控制系统，对象为升净水，加热器为的电炉。

要求能在范围内设定控制水温，并具有较好的快速性和较小的超调，以及十进制数码管显示等功能。

总体方案设计及论证根据题目的要求，我们提出了以下的两种方案方案此方案是采用传统的二位模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。

由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得教高，而且不能用数码显示和键盘设定。

方案采用单片机为核心。

采用了温度传感器采集温度变化信号，采样芯片将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。

使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。

比较上述两种方案，方案明显的改善了方案的不足及缺点，并具有控制简单控制温度精度高的特点，因此本设计电路采用方案。

.各部分电路方案论证本电路以单片机为基础核心，系统由前向通道模块后向控制模块系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。

现将各部分主要元件及电路做以下的论证温度采样部分方案采用热敏电阻，可满足的测量范围，但热敏电阻精度重复性和可靠性都比较差，对于检测精度小于的温度信号是不适用的。

方案采用温度传感器。

具有体积小质量轻线形度好性能稳定等优点。

其测量范围在，满刻度范围误差为.，当电源电压在之间，稳定度为时，误差只有.，其各方面特性都满足此系统的设计要求。

此外是温度电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。

经上述比较，方案明显优于方案，故选用方案。

键盘显示部分控制与显示电路是反映电路性能外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。

方案采用可编程控制器与数码管及地址译码器组成，可编程显示器件实现对按键的扫描消除抖动提供显示信号，并对显示控制。

用和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进行控制单片机的输出。

方案采用单片机与地址译码器组成控制和扫描系统，并用的串口对主电路的单片机进行通信，这种方案既能很好的控制键盘及显示，又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。

对比两种方案可知，方案虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计的成本和电路整体的性能，我们采用方案。

控制电路部分方案采用芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度。

方案本方案的模块采用芯片，其内部有单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器。

但由于系统用到较多的口，因此此芯片资源不够用。

方案采用单片机，其内部有单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的口也足够本次设计的要求。

比较这种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案。

设计电路图如图所示图单片机原理图第节硬件电路设计与计算本电路总体设计包括四部分主机控制部分前向通道温度采样和转换电路后向通道温度控制电路键盘显示部分。

.温度采样和转换电路系统的信号采样和转换电路主要由温度传感器基准电压运算放大器及转换电路四部分组成。

设计电路图如图所示图温度采样和转换电路原理图性能描述测量范围在，满刻度范围误差为.，当电源电压在之间，稳定度为时，误差只有.。

为电流型传感器温度每变化其电流变化在和时输出电流分别为.和.。

基准电压提供标准电压，它与运算放大器和电阻组成信号转换与放大电路，将的温度转换为的电压信号。

性能描述为位逐次逼近型转换器，其输入电压范围在，转换速度为，转换精度为.，对应误差为.。

满足系统的要求。

电路原理及参数计算温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器.，，.，.，键，.，.，，.，.设定键，清除零键.，.，.，.，.，.发送键.，.，.显示扫描子程序，品汇编北京理工大学出版社.单片微型机原理应用与实验张友德复旦大学出版社.电子系统设计何小艇浙江大学出版社.电路原理图与电路板设计教程石宗义北京希望电子出版社.中断子程序，消抖延时程序扫描延时程序数码管显示表.电压输出电路编小程序，实现电压自动可调宽度脉冲波输出电路图自动可调宽度脉冲波输出电路.第节课程设计总结.此次水温控制系统设计过程中遇到的问题及其解决方法在实现温度电压转换电路过程中，出现当温度为度时，电压输出为.却无论如何也不能调到的状况，后经检验发现是由于小板原理图中滑动变阻器调动幅度太小所至，我们将其滑变改为，此时可以实现调到。

.对该设计的建议本次基于单片机的水温控制系统设计是以为核心，采用软件编程，实现用算法来控制波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。

在系统的软硬件调试过程中，不断地有问题出现，如会发烫，串行通信，但是在老师和同学的指导和帮助下，通过电路检查原理分析程序修改等工作，这些问题都得到了解决，所以在这次调试过程中，我们学到了很多知识，同时也大大地提高了我们的实际动手能力，这对我们以后的系统设计会有很大的帮助。

同时，该系统还存在着些问题，如温度显示精度不高，没有采用小数部分算法的参数不够精确，这影响水温达到稳定的时间。

参考文献单片机实践与应用吴金清华大学出版社.全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选北京理工大学出版社.全国大学生电子设计竞赛获奖.当水温为时的输出电流为.。

由方程式得.因此取，的电位器。

.温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器和双向可控硅组成。

采用脉宽调制输出控制电炉与电源的接通和断开比例，以通断控制调压法控制电炉的输入功率。

光电耦合器的耐压值为，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。

电阻与.电容组成双向可控硅保护电路。

控制部分电路图如图所示图温度控制电路原理图.单片机控制部分此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单片机。

单片机内部有单元的程序存储器及字节的数据存储器。

因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。

电路原理图如图所示图单片机控制电路部分原理图.键盘及数字显示部分在设计键盘显示电路时，我们使用单片机作为电路控制的核心，单片机具有个全双工的串行口采用串口，利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。

键盘显示接口电路如图所示图键盘显示部分电路图中单片机的口接数码管的只引脚，这样易于对数码管的译码，使数码管能显示设计者所需的各数值符号等等。

单片机的.接译码器，译码器的输出端直接接八个数码管的控制端和键盘，键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的，减少硬件的花费。

键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计，考虑到单片机的端口资源有限，所以我们在设计中将传统的的键盘接成的形式如图，键盘的扫描除了和显示共用的个端外，另外的两个端直接和的.和.相连。

图译码显示部分如图的接法已经完全用完了单片机的个口，有效的利用了单片机的资源。

第节实验测试.循环显示编小程序，实现数码管八跑马循环显示。

源程序如下.键盘及数字显示结合编小程序，实现键盘及数字显示结合按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示，按键盘数码管显示。

源程序如下所示口通讯流程图程序方式两位设定就不可的.初始设定主要执行总程序扫描按键是否按下子程序，键，.，.，，.，.，键，.，.，，.，.，键，.，.，，.，.，键，.，.，，.，，.，，.，，.，，.，，.，，.，.温度设定和传送电路编小程序，实现温度设定和传送电路以下是双机串口通讯主程序流程图图双机性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。

用高新技术来解决工业生产问题，排除生活用水问题实施对水温的控制已成为我们电子行业的任务，以此来加强工业化建设，提高人民的生活水平。

.本设计任务和主要内容.基本要求升水由的电炉加热，要求水温可以在定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。

.主要性能指标温度设定范围，最小区分度为。

控制精度温度控制的静态误差。

用十进制数码显示实际水温。

.扩展功能具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。

采用仪及调节器显示并进行报警值设定，输出报警信号进入变压吸附微机控制器进行报警。

防爆及接地生产原料及产品均是易燃易爆介质，生产界区内按区爆炸危险区域设计。

在界区内安装电动仪表除压力变送器采用隔爆型仪表外，其余均采用本安型，在控制室和界区之间信号连接本安型仪表采用安全栅隔离，防止高电压电流进入防爆区，以确保安全生产。

现场隔爆总论农药石油合成纤维人造革医药工业和其他行业都有着广泛应用。

二甲基甲酰胺质量指标览表指标名称等品合格品二甲基甲酰胺色度号甲醇折光率水份甲酸二甲胺，水溶液含量，比重生产规模根据国内甲胺市场情况，结合郑州化工有限公司现有合成氨甲醇生产装置情况，确定本项目建设规模为万吨年，年操作时间为小时。

工艺技术方案工艺技术方案选择生产工艺最早工业品是由甲酸甲酯与二甲胺反应制得。

目前，生产工艺有二甲胺甲酸甲酯法二甲胺三氯乙醛法氢氰酸甲醇法及二甲胺氧化碳步合成法。

国内生产甲胺和企业较多，大多数技术落后，生产成本高。

大多数采用二步法生产技术，设备庞大，产品质量差，满足般客户要求。

后期引进步法后产品质量才上个台阶。

生产方法生产技术在吸收先进步法工艺基础上进行了创新，以甲胺氧化碳为原料，在甲酸钠催化剂作用下温度压力条件下直接合成。

净化氧化碳二甲胺和催化剂甲醇钠溶液经计量后，进入合成反应器反应得。

净化氧化碳二甲胺和催化剂甲醇钠溶液经计量后，进入合成反应器反应得到粗，然后经过滤和蒸发后进入六塔分离系统，经蒸馏分离得到合格产品。

工艺特点该工艺在消化吸收传统步法技术基础上，提高了反应温度和操作压力，增加了分离提纯设备，与甲酸甲酯和甲醇脱氢工艺传统步法技术相比，该法技术先进，工艺流程简单，设备少，原料价格低廉，来源广阔，节省能源，产品纯度高，达以上，更适合大规模连续化生产。

工艺流程和消耗定额工艺流程概述氧化碳步法生产分为合成和精制两个工段。

合成工段