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1、基于单片机的淋浴水温控制系统的设计摘要:本论文对实际情况进行数学建模,并根据分析和实验的结果设计了控制系统。利用工业控制的8031单片机搭建控制系统,系统的前向通道未用了成本低、休积小、线性电流传感器，为提高精度，传感器设计了T型滤波器以增加杭干扰能力，单片机应用未用PID葬法的撞制方式担制双向可控硅的导通、关断，调整功率，使之切断或接通加热器，从而控制水温稳定在预设定值上。系统后向通道采用干扰小、器件运行可靠的过零触发方式，省去了传统的D/A接口电路，简化了硬件设备。在软件设计中，为提高精度我们采用了数字滤波方案以减少干扰信号的比重。根据温控的单回路PID数字调节器的硬件设计，完成实时浏重(
2、传感采样)、实时决策(PID控制运算)和实时控制(调功)三部分功能，为防止超调量过大，对PID算法进行了适当改进，用单片机产生PWM波对电机进行控制,调节冷热水管的流量,最终达到控制输出水温的目的。目录引言11.设计任务2基本要求3发挥部分32方案论证3方案一3方案二4方案三43方案设计5系统工作原理5主要电路设计6软件设计94性能指标测试:115结论12系统误差分析12参考文献13引言随着自动化技术的进一步发展,现在很多家庭都希望能享受智能化服务的家居环境;人们生活无非衣食住行,对于居住,如果有智能化淋浴设施,更能为生活增色不少,智能化淋浴设施中关键的两项技术为:温度控制与流量控制,其中人们
3、对于温度控制是希望在自己设定数值以后变化不大,仅仅在设定数值周围波动;而流量则直接按需要进行调节。1.设计任务设计制作一个淋浴水温控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一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。淋浴水温调节系统由温度传感装置、控制系统、显示装置、冷水流控制装置、热水流控制装置、总流量控制装置构成,如图2-1所示。其中流量与温度有一定的关系,系统利用温度传感器测量水的温度,并将其结果传递到控制系统,将温度显示出来,并与所设置的温度进行对比,根据对比所得到的结果来控制冷热水的流量。图2-1水温调节系统组成框图水温调节系统目标
4、是控制出水管的温度和流量。对于流量的控制,是通过手动调节来实现的;而对于温度的控制,则是先通过控制面板手动调定好温度的数值,再通过闭环控制其真实水温围绕设定水温小范围波动。1.1基本要求(1) 温度设定范围为400CJ900C，最小区分度为1 C，标定温差10C（2）环境温度降低时(例如用电风扇降温)温度控制的静态误差10Co (3) 用十进制数码显示水的实际温度。1.2发挥部分 (1) 采用适当的控制方法，当设定温度突变(由40提高到60 0C)时，减小系统的调节时间和超调量。 (2) 温度控制的静态误差B时，用PD控制 当eiB时，用PID控制4性能指标测试:1.测试条件 环境温度为23
5、C2.测试仪器 MY-68数字万用表SS一7804双通道示波器DA一16晶体管毫伏表JM一222数字温度计(1) 测温度:将温度计与传感器同时浸入搪瓷杯的水中，对电炉进行全功率加热，测试水温温度。单位()(2) 恒温设定及调整:用键盘设定一固定温度值，对1升水进行加热，恒温。单位() (3) 静态误差测试用键盘设定一固定温度值，对1升水加热，恒温，同时用电风煽降低周围环境温度，测试静态误差。单位()4.整机指标(1)前向通道部分传感器测温范围:一5555数据采集周期: 10次/秒采集精度:三位半A/D转换(相当于11位二进制数)(2)后向通道部分功率控制:最大电流6A(3)键盘显示部分温度设定:35 99显示范围:099. 9
