嵌入式系统设计报告.doc

目录
第一章　设计任务说明ﻩ1
第二章　系统方案设计ﻩ2
　温度传感器的选型ﻩ3
流量传感器的选型ﻩ5
　步进电机及其驱动芯片的选型ﻩ8


２．4 混水阀选型ﻩ１0
CPU选型 11
系统整体结构示意图和设计原理ﻩ１２
第三章　 硬件设计ﻩ1３
按键与显示电路ﻩ１3
温度与流量检测电路ﻩ14
　步进电机驱动及控制电路 15
第四章　软件设计ﻩ16
４．1 控制器外观设计以及按键、显示程序流程 １６
温度检测方法及程序流程ﻩ１7
流量检测方法及程序流程ﻩ18
步进电机的控制算法及程序流程 19
系统软件流程ﻩ２1
应用子程序代码ﻩ22
附录:实验报告…………………………………………………………………………………..28
第一章 设计任务说明
有一浴池,需要实现水温自动控制和用水量自动检测,要求水温的给定温度可以由操作面板上的按键输入，也可以由远程计算机串行传送输入。显示温度精确到小数点后一位。用水量单位为立方米,显示到小数点后两位。供水方式是把热水管路与冷水管路同时进入混水器，通过调节混水器旋钮的角度来实现温度控制。当给定标准温度值后，要求实际水温控制在标准值的。设计要求如下:
一、设计一个可行的控制系统方案,包括:
检测方法设计,传感器的选型与安装方式及位置;
控制方法设计,调节器的选型与安装方式及位置；
单片机控制器与传感器、调节器的联接方式与安装位置;
画出方案示意图,并写出设计原理说明。包括传感器、调节器的基本参数说明。
二、单片机控制器的硬件部分设计
设计检测电路、驱动控制电路；
设计键盘和显示电路；
设计并画出单片机控制器的外形设计图;
设计并画出单片机应用系统硬件系统原理图;
写出设计说明。
单片机控制器软件部分设计
确定水温、流量的检测方法并画出流程图；
设计调节器的控制方法并画出流程图;
设计操作面板功能及键盘、显示的流程图;
设计并画出系统应用软件的流程图;
编写一个应用子程序;
写出设计说明。
第二章 系统方案设计
该浴池水温控制系统的系统框图如图2．１所示,其工作过程是:由按键输入设定温度值,温度传感器检测浴池内的水温,通过对混水器步进电机转角的控制来调节热水与冷水的比例,使浴池水温调整到设定温度值;流量传感器检测流入浴池的水量;此外，系统的显示模块能够显示设定温度,当前温度，以及当前用水量。
图２．1 浴池水温控制系统框图
温度传感器的选型
温度传感器主要有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RＴD)和集成温度传感器(IC)。ＩＣ温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。如表２．１。
热电偶由于其较高的性价比,应用很广泛。热电偶有多种类型，它们覆盖非常宽的温度范围,从－２００℃～2000℃。它们的特点是：低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外,热电偶需要外部参考端。　
RTD精度极高且具有中等线性度。它们特别稳定,并有许多种配置。但它们的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的TC,且价格昂贵(是热电偶的４~1０倍),并且需要一个外部参考源。
模拟输出ＩC温度传感器具有很高的线性度 （如果配合一个模数转换器或ＡＤC可产生数字输出)、低成本、高精度(大约１%)、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温度范围有限(-55℃~+150℃),并且需要一个外部参考源。
数字输出IＣ温度传感器带有一个内置参考源,它们的响应速度也相当慢（１00 ms数量级)。虽然它们固有地会自身发热，但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从而将自身发热降到最低。
与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比,IC温度传感器具有很高的线性，低系统成本,集成复杂的功能，能够提供一个数字输出,并能够在一个相当有用的范围内进行温度测量。
:不同类型温度传感器的比较
本设计选用AD公司生产的专用集成温度传感器ＡD５90。它属于电流输出型。在一定温度范围内,它相当于一个高阻电流源,其电流温度灵敏度
。它不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声等的干扰。此外它还具有体积小、测量精度高、线性好和互换性强等优点，其主要技术指标为：
测量范围:;
电流输出（标定系数)：;
电源电压:;
线性度:在满量程范围内小于;
重复性:；
输出阻抗:约为;
长期漂移:；