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1、水温水位控制系统l题目分析l设计总体思路l方案比较与论证l单元模块分析l测试结果题目分析任务：设定并制作一个水温水位自动控制系统， 控 制对象为1升水，水温可设定，并能在环境 温度降低时，实现自动控制，以保证设定温度 基本不变。 要求： 1 、温度设定范围为0100C，最小分度1C， 显示设定温度及实际水温（1位小数）。2、 当水位低于下限水位时，能自动补水，防干 烧。 当水位高于上限水位时，停止加水，显示实际水 位。 （2位小数）。 总体设计思路l 本系统以LM3S811单片机为主控制器，当 水位低于下限水位且实际温度低于设定温度时 ，系统会自动加水加热，此时PT100阻值会随 温度变化而变
2、化，从而导致电桥两端出现电位 差，经XTR106进行信号调理后输出 mA的电流，再由RCV420对信号进行变送，将 变送输出的05V的电压经分压电阻输出0 3V送至单片机的ADC0口。从而使单片机完成 对水位、水温调节控制，用液晶显示器显示设 定的水温及实际水温。LM3S811水温检测、采集水位检测、采集加热装置加水装置键盘输入显示输出图1水温水位控制系统框图 方案比较与论证l信号变送模块l信号调理模块信号变送模块 l 方案一：采用LM741。信号调理模块输出的 420mA电流经一个电压跟随器（由LM741构成）转 换成稳定的电压信号，此电压信号经一个减法运算电 路（也由LM741构成）变成0
3、5V的电压信号。此方案 中减法运算电路的输出与输入虽是线性关系，但其输 出精度低、误差较大。若只考虑提高精度，很容易因 运放的功耗限制而造成运放工作在饱和区。l 方案二：采用TI公司的高精度电压转换芯片 RCV420。此芯片可将信号调理模块输出的420mA电 流转换为05V的电压信号，在经过分压电阻分压出0 3V的电压，此电路简单，精度高。l 通过以上分析、比较，我们选用方案二。 信号调理模块l 方案一：精密电流输出变送器STR115，他可在整个工作标 准电流环内发送420mA的模拟信号，提供精确的电流指标和输 出电流限制功能。通过非平衡电桥采集电压，经INA413发那个大 后，由XTR115
4、将输入电阻变送为420mA的电流信号。就、因 INA413的放大倍数只有十倍，满足不了所需的05V的电压输出 ，尽管在INA413的2脚和6脚之间、3脚和6脚之间添加2个电阻以 提高放大倍数，但是调整难度大、精度低、不好控制 l 方案二：用XTR106。XTR106是一个低成本、单片式 420mA电流变送器，可用两线制来连接，也可用三线制连接， 消耗的电流在2mA以下，并可以对RTD线性化。他可以将输入电 阻变送为420mA电流，转换精度高达0.05%。由于信号调理部 分对测量的精度和线性度影响很大，所以第一级的考虑是非常重 要的，XTR106是非常理想的选择。 l 经过以上比较，我们选用方案
5、二。单元模块分析l信号调理电路l信号变送电路l水位控制电路l水温加热电路信号调理电路采用XTR106构成的信号调理电路。XTR106有两个0.8mA的精 密电流源对RTD进行激励。如图2信号变送电路信号变送电路电路采用TI公司高精度电压转换器RCV420。RCV420将XTR106输出的4 20mA电流信号转换为05V的电压信号，在经过分压电阻R6，R7进行分压，使a点输出 03V的电压送至单片机ADC0口此外RCV420可以对测量的非线电压进行很好的校正，从 而提高测量精度，其电路图如图3水位控制电路和水温加热电路水位控制电路：单片机PE1口输出低电平时，三极管8050导通，继电器线圈得电后
6、电 动机给水箱加水，当水箱里的水加满时，PE1口输出高电平，此时8050处于截止状态，继 电器失电后电动机停止加水。 水温加热电路：单片机PE0口输出低电平时，三级管处于导 通状态，继电器得电后驱动加热装置，水温开始上升。当水温上升到设定值时，PE0输出 高电平，三极管截止，继电器线圈失电后停止加热。其电路图如图4测试结果l测试通过一览表l输出电流电压实测数据测试通过一览表 功能实现情况 是否通过 加水时红灯亮 通过停止加水时红灯 灭 通过加温时绿灯亮 通过停止加温绿灯灭 通过输出电流电压实测数据 T（C） PT100（ ）I0（mA)U0（V) 010040311128.950.926212413.91.85100138.519.93谢谢！
