TOP16【毕业设计】水温控制系统设计报告.doc文档免费在线阅读

方案三选用美国公司生产的二端集成电流传感器，此器件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。

比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此此次设计选用方案三。

模块的选择方案采用芯片，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。

方案二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。

方案三采用单片机，其内部有单元的程序存储器。

而且具有三个定时器，正好满足系统多机通信时所用。

比较以上三种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案们选择方案二传感器的选取目前市场上温度传感器繁多就此我们提出了以下两重选取方案方案选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器在各方面特性都比较优秀，但其成本较高。

方案二采用热敏电阻，选用此类元到，通过数据比较，分析产生波来控制电炉是否继续加热还是停止加热。

通过温度传感器采集温度，由于是电流传感器，经过电阻转换为电压。

虽然价格较高但是精度高。

经比较，我控制方案论证方案用热敏电阻通过电阻的变化来获得电压的变化，起价格虽然便宜但是精度不是很高。

对于个精度要求高的系统不宜采用方案二用键盘输入个需要控制的温度，通过单片机的串口把数据传送廉。

可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。

只要程序长度小于，四个口全部提供给拥护。

系统运行中需要存放的中间变量较少，可不必再扩充外部。

温度单片机是最常用的单片机，是种低损耗高性能八位微处理器。

与系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容，而且能使系统具有许多系列产品没有的功能，功能强灵活性高而且价格低化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。

所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统。

单片机系统选择测信号处理输入运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。

因此，应以单片微型计算机为核心组成个专用计算机应用系统，以满足检测控制应用类型的功能要求。

另外，单片机的使用也为实现水温的智能和计算机为基础，采用数字控制显示与转换，配额后执行器与控制阀构成的计算机控制系统，在过程控制过程中得到越来越广泛的应用。

由于本例是个典型的检测控制型应用系统，它要求系统完成从水温检如控制精度调节时间和超调量等控制品质的要求。

系统组成论证就控制器本身而言，控制电路可以采用急经典控制理论和常规模拟控制系统实现水温的自动团结。

但随着计算机与超大规模集成电路的迅速发展，以现代控制理论。

另方面，由于可以采用单片机实现控制过程，无论采用上述哪种控制方法都不会增加系统硬件成本，而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。

因此本系统可以采用的控制方式，以最大限度地满足系统对诸求又很高的控制系统。

结合本例题设计任务与要求，由于水温系统的传递函数事先难以精确获得，因而很难判断哪种控制方法能够满足系统对控制品质的要求。

但从以上对控制方法的分析来看，控制方法最适合本例采用制器的输出与偏差变化的速度成正比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。

在比例基础上加上微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。

因此，控制适用于负荷变化大容量滞后较大控制品质要间加长。

因此，控制适用于滞后较小负荷变化不大被控量不允许有余差的控制系统，它是工程上使用最多应用最广的种控制方法。

比例积分加微分控制控制比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控需将累积误差消除。

比例积分控制控制由于比例积分控制的特点是控制器的输出与偏差的积分成比例，积分的作用使得过渡过程结束时无余差，但系统的稳定性降低。

虽然加大比例度可以使稳定性提高，但又使过渡时输出量的大小与偏差之间有对应关系。

当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡时间短，但过程终了存在余差。

因此它适用于控制通道滞后较小负荷变化不大允许被控量在定范围内变化的系统。

使用时还应注意经过段时间后，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。

因此，这种控制方案般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。

比例控制控制比例控制的特点是控制器的输出与偏差成比例，制输出的状态开关或者通断，因此控制过程十分简单，也容易实现。

但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易硬气反馈回路产生振荡，对自动控制系统会产生十分不利的影响，制输出的状态开关或者通断，因此控制过程十分简单，也容易实现。

但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易硬气反馈回路产生振荡，对自动控制系统会产生十分不利的影响，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。

因此，这种控制方案般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。

比例控制控制比例控制的特点是控制器的输出与偏差成比例，输出量的大小与偏差之间有对应关系。

当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡时间短，但过程终了存在余差。

因此它适用于控制通道滞后较小负荷变化不大允许被控量在定范围内变化的系统。

使用时还应注意经过段时间后需将累积误差消除。

比例积分控制控制由于比例积分控制的特点是控制器的输出与偏差的积分成比例，积分的作用使得过渡过程结束时无余差，但系统的稳定性降低。

虽然加大比例度可以使稳定性提高，但又使过渡时间加长。

因此，控制适用于滞后较小负荷变化不大被控量不允许有余差的控制系统，它是工程上使用最多应用最广的种控制方法。

比例积分加微分控制控制比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成正比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。

在比例基础上加上微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。

因此，控制适用于负荷变化大容量滞后较大控制品质要求又很高的控制系统。

结合本例题设计任务与要求，由于水温系统的传递函数事先难以精确获得，因而很难判断哪种控制方法能够满足系统对控制品质的要求。

但从以上对控制方法的分析来看，控制方法最适合本例采用。

另方面，由于可以采用单片机实现控制过程，无论采用上述哪种控制方法都不会增加系统硬件成本，而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。

因此本系统可以采用的控制方式，以最大限度地满足系统对诸如控制精度调节时间和超调量等控制品质的要求。

系统组成论证就控制器本身而言，控制电路可以采用急经典控制理论和常规模拟控制系统实现水温的自动团结。

但随着计算机与超大规模集成电路的迅速发展，以现代控制理论和计算机为基础，采用数字控制显示与转换，配额后执行器与控制阀构成的计算机控制系统，在过程控制过程中得到越来越广泛的应用。

由于本例是个典型的检测控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测信号处理输入运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。

因此，应以单片微型计算机为核心组成个专用计算机应用系统，以满足检测控制应用类型的功能要求。

另外，单片机的使用也为实现水温的智能化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。

所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统。

单片机系统选择单片机是最常用的单片机，是种低损耗高性能八位微处理器。

与系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容，而且能使系统具有许多系列产品没有的功能，功能强灵活性高而且价格低廉。

可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。

只要程序长度小于，四个口全部提供给拥护。

系统运行中需要存放的中间变量较少，可不必再扩充外部。

温度控制方案论证方案用热敏电阻通过电阻的变化来获得电压的变化，起价格虽然便宜但是精度不是很高。

对于个精度要求高的系统不宜采用方案二用键盘输入个需要控制的温度，通过单片机的串口把数据传送到，通过数据比较，分析产生波来控制电炉是否继续加热还是停止加热。

通过温度传感器采集温度，由于是电流传感器，经过电阻转换为电压。

虽然价格较高但是精度高。

经比较，我们选择方案二传感器的选取目前市场上温度传感器繁多就此我们提出了以下两重选取方案方案选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器在各方面特性都比较优秀，但其成本较高。

方案二采用热敏电阻，选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。

方案三选用美国公司生产的二端集成电流传感器，此器件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。

比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此此次设计选用方案三。

模块的选择方案采用芯片，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。

方案二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。

方案三采用单片机，其内部有单元的程序存储器。

而且具有三个定时器，正好满足系统多机通信时所用。

比较以上三种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案三。

键盘显示电路论证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的显示信号，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。

方案二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