1、 学学 生生 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 课题名称课题名称 水温控制系统的设计水温控制系统的设计 姓姓 名名 学学 号号 院院、系系、部部 物理与电信工程系物理与电信工程系 专专 业业 电子信息工程电子信息工程 指导教师指导教师 20072007 年年 6 6 月月 1010 日日 1 水温控制系统的设计 摘要：本文设计了一个水温智能控制系统，其温度可以在一定范围内由人工设定，系统对水 温进行实时监控，当环境温度变化引起水温变化时，系统对水温进行自动调整，以保持设定的温 度基本不变，水温用十进制数码管显示输出。 关键词： 温度 ；传感器 ；PID ；控制 Water temper
2、ature control system design Abstract : This article has designed a water temperature intelligence control system, its temperature may in the certain scope by the artificialhypothesis, the system carry on the real-time monitoring to the watertemperature, when the ambient temperature change causes the
3、 watertemperature change, the system carries on the automatic control to thewater temperature, basically maintains the hypothesis the temperatureto be invariable, the water temperature demonstrates the output withthe tens digit tube. Keywords: Temperature ；Sensors ；PID ；Control 2 引言: 目前水温控制系统在热水器领域得
4、到了极为广泛的应用， 其中太阳能热水器成为 我国太阳能利用最成熟应用最为广泛的产品，电热水器也早早走进了人们的生活，与 其配套的智能化水温控制系统有着广泛的市场前景。此外，水温控制系统同样广泛应 用于机械、家电、化工等领域，因此对水温控制系统进行研究有利于热水器等工业产 品的改良。水温控制系统的研究应向着集成化、数字化和节能化的方向发展，越来越 贴近人们的生活。 1 1、整体设计方案、整体设计方案 设计制作一个水温自动控制系统，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，基本要求如下： (1) 控制对象为 1L 纯净水，容器为搪瓷器皿。 (2)
5、 温度设定范围为 4090，最小区分度为 1，标定温差1。 (3) 用十进制数码显示水的实际温度。 2 2、方案比较与论证、方案比较与论证 根据水温控制系统题目的要求，在初步论证时我们设计出三种方案: 2.1 方案一 3 图 2-1 方案一电路框图 如图 2-1 所示，此方案采用电压比较法，将由传感器检测到的物理量经过变换器 变换成电压量然后送入比较电路，与基准电压进行比较，然后控制继电器关断来进行 电炉的加热.同时将变换后的信号放大，送 A/D 积分变换显示出当前温度。 2.2 方案二 图 2-2 方案二电路框图 如图 2-2 所示， 本方案由传感器采样放大的信号， 进行 A/D 变换和非线
6、性校正后， 将输出的数字量与存储器中前次采样进行比较， 然后根据比较结果控制电炉工作以及 当前温度显示。 2.3 方案三 1 此方案采用 8031 单片机对系统进行智能化控制，不仅具有功能强、体积小、价 格低的优点，而且可编程、智能化温度控制技术的广泛采用使得该系统灵活性大大增 加。 4 图 2-3 方案三电路框图 如图 2-3 所示，此方案控制部分采用 8031 单片机，输入部分采用半导体集成传 感器，变换后信号经 A/D 采样送入 CPU 进行数字滤波，然后对信号进行非线性校正， 并充分利用控制运算(PID)得出的控制量去控制双向可控硅的导通与关断，来切断或 接通加热电源，调整电工功率，从而控制水温稳定在设定值上。 通过三种方案的比较分析，若采用前两种方案，利用常规化仪表加接触器(继电 器)的断续控制方法，要达到题目给定的精度要求，从输入采样到输出控制的各种误 差产生因素较多，精度难以达到要求。而采用单片机就可充分发挥其优点，将误差减 小到最小，还可以方便地实现实时控制，而且在实验过程中，根据实验数据进行误差 补偿
