水温控制系统设计说明书.doc

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水温控制系统设计说明书
总体设计
根据系统的设计要求,决定器件选择及电路形式如下：
1、A/D转换器的选择：选用通用型逐次比较式8位8路A/D转换器ADC0809。
2、D/A转换器的选择：选用8位D/A转的端接地,选择片内无ROM的单片机,如8031、80C31等。若K2的2与3短接,则选择片内有ROM的单片机,如8751、89C51等。
K3：系统手动复位开关。
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K4：流量输入选择开关,若K4的1与2短接,则流量输入量送入80C31的T0,若K4的2与3短接,则送入8155的TIME IN引脚。
三、输入输出接口板设计
1、温度传感器及传感电路
系统中温度变化范围为0～100℃,用PT100铂电阻作为温度传感器,其电阻的阻值R与温度的关系近似为：R=100×K <K=>
即温度在0～100℃变化时,电阻变化为100～。要将电阻变化转变为0～5V的电压变化送给A/D转换电路。系统中采用桥式电路,电路检测的是桥电路两桥臂的电压差,能有效抑制电源波动对电路造成的影响。
温度传感器输入电路如下图所示：
2、开关量输入/输出电路
为防止干扰,开关量输入/输出电路全部采用光耦合隔离。
3、可控硅控制电路
在系统设计过程中,自行设计了一套可控硅出发电路。将DAC0832输出的0～5V控制电压转变为可控硅的导通角,进而控制输出功率。
四、键盘、显示板
1、键盘板
键盘由16个自定义键组成。其中,10个定义为数字键,其余6个为功能键。
2、显示板
LED显示器用CD4511作为接口驱动器件。其显示方式为静态显示。
五、电源板
由于电路中有模拟电路,故电源采用变压器加稳压电路的设计方案。继电器用24V直接用整流加滤波获得。模拟电压用±12V电压用7812、7912稳压获得。数字电路用5V电压由于电流较大,用7850加电流扩展MJ2955稳压获得。
六、其他问题
1、8031板的设计
这块板上全是数字电路,干扰问题还并不严重,故在板的设计过程中,应尽量使板上的元件排列整齐、美观。在此基础上再考虑接线的正确、合理。
2、接口板的设计
由于这块板上的电路比较混杂：既有数字电路又有模拟电路；既有低压电路又有高压电路〔220V；除此之外,板上还有继电器、可控硅等干扰电路,所以,在布线的时候,首先考虑到的是干扰问题,其次才是美观。
3、电源板的设计
电源板在设计的过程中并不需要考虑干扰问题,但要考虑的是电流问题,即走线宽度的问题。
4、键盘板及显示板的设计
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键盘板和显示板在设计的过程中,重点是考虑板的布局和按键的定位问题。即板的大小要和模具的大小、形状一致。
七、系统软件设计
1、软件设计要求及设计思路
〔1键盘功能
键盘要能够对系统的控制温度、工作方式等进行设定。若采用PID算法时,还必须对采样周期T、比例系数Kp、积分时间Ti、微分时间Td等进行设定。在系统工作过程中还可查看设定值。
〔2通信程序的要求
在联机时,系统要能够测出的温度、流量等值转送给PC机。以便上位机进行统计、绘制曲线。通过键盘设定的值均可通过上位机进行设置。
〔3报警功能
当加热电路、水循环回路出现故障时,系统要能即时的报警,并显示出错信息、停机等待。
2、软件总流程图
根据软件的设计要求制定出系统总框图,如右图软件总框图所示：
3、子程序功能及内存分配
〔1子程序功能及入口、出口的确定
由于程序由多个人来编写,故子程序的入口、出口、功能及内存的使用必须约定好。根据软件设计要求及总框图制定出子程序功能,如表2所示：
表2 子程序功能表
序号
名称
标号
说明
1
延时
D100MS
100ms软件延时
D10MS
10ms软件延时
2
A/D
ADLP
采样三路温度、采样结束后送70～72H
3
加热PID
TPID
加热PID算法〔结果送23H
4
D/A
DALP
将PID算出的数送给DAC0832进行加热控制〔23H送DAC0832
5
显示
DISP
从70～73H取数送显示
6
测流量
TESTL
置T0值,硬件记数,CPU读数,结果送73H
7
加热报警
BELLT
蜂鸣器响,显E1,端口复位
8
流量报警
BELLW
蜂鸣器响,显E2,端口复位
9
加热正常
TGOOD
加热时水温反而下降则报警〔调用BELLT
10
水循环正常
WGOOD
上水时有无流量,若无,则调BELLW