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《计算机控制课程设计——终期报告姓名：缓学号其：控班级御：押指导芝教师遣：竿周永汉华剥时间败：耻20罪1公3敢-垮7都-川1目录一、设计题目 3二、系统方案 31、水温自动控制系统设计任务和要求 32、水温自动控制系统部分 33、温度控制系统的算法分析 4三、系统硬件设计 51、总体设计框图及说明 52、各个子模块设计 52.1CPU的选择 52.2测量单元选型 62.3水温控制电路设计 62.4键盘设置电路 72.5LCD显示电路 82.6报警电路 8五、软件系统设计 91、程序框架结构 92、主程序模块 103、按键程序 114、LCD显示程序 125、DS18B20采集温度程序 126、PID计算和继电器控制程序 127、附加时间显示程序 14六、MATLAB/SIMULINK仿真部分 141、理论分析 142、具体传递函数计算 153、SIMULINK仿真 154、MATLAB仿真 18七、PROTEUS仿真部分 24八、结论及心得体会 251、实验结论 252、心得体会 26八、参考文献 26之一、品设计阵题目钓基于地单片百机的瓦水温乒自动沾控制胀系统迁二小、系阔统方筝案客1牲、水袋温磁自动改控制找系统熄设计方任务日和要德求饿该系身统为嫂一实河验系匠统，佩系统初设计指任务询如下注：椒设计歇一个允水温例自动艳控制毅系统镇，控糠制对蛋象为商一杯圈子内瞧水邀的温竖度赢。水虾温惊可以幻在一购定范翠围内蹲由人得工设昨定，话并能工在环怎境温纺度降狱低时委实现燕自动海调整案，以挡保持嫩特定吹的温仗度不用变。增系统烤设计既具体科要求尼：砌（1毕）温海度设惩定范五围为衬30酷-5杜0摄凝氏度顷；所（2找）环榴境温樱度降枯低是膝控制落水温饥误差笋小于键1摄妈氏度哈；握（3拾）采看用适帜当的炭方法段，使缓得温汉度在榨一定培范围捕内才孔进行还控制个，超协过某喉一范怪围直筝接加挪热或矮者不漫加热晃，减典小系胸统的算调节奇时间除；鼠（4妹）采颜用适鹿当方馆法减紧少系毛统的虫超调下量；叶（5惑）用祥LC弓D1私60移2显抛示温祥度与硬时间覆。蠢2近、舅水温殿自动室控制们系统峡部分研水温堆自动墨控制泻系统恐是一堡个过品程控套制系周统，副组成刃框图辜如图扑1所齿示，框由伪输入扑、输堆出、折控制泳器、旋执行竭器、馋被控聚对象邪其反绝馈作蓬用的户测量洁组成议。输入输入控制器执行器受控对象输出测量反馈拍门汁荐罢疮落饱窑烦驾不委图帮1爹计算毫机控茄制系刚统框来图修本系叠统中组CP叹U选父择为闸单片狂机，名执行病器为府继电显器，垂控制跨加热布片通缺断，阻检测近装置压为温脊度传势感器技采集脱温度垮并反蔬馈给辞单片体机。保另外盼还有尖键盘题输入猪部分藏、显仍示部捡分以漫及报偿警部局分，足总体讨框图慨如下字（图胞2）AT89C52AT89C52控制器报警显示输入测量执行器加热器燃嘴戏碍诊烈损年班欧丰鸡图2吩温跌控箱酸控制括系统戴总体量框图规3直、狱温度娘控制袭系统概的算记法分躁析为本实殃验的拒基本访思路丧是采定用位劳置式洒PI疮D控喊制算批法，犯其基好本算潜式为u卡当然糠在实元际应驴用中讲根据违具体轧情况粗对控奏制参锹数做舒出改臂进,适针对辱PI纳D控讲制算置法的壤积分域作用朝，采控用积切分分底离的再控制那算法裁。控擦制系途统在低开始车工作拖时必柴然会麻有较兄大的萄误差尘，而漠且它晴在短们时间狂内不狮会消军除，暖而且伞经过稀积分锈项累嫩积后饼会使骑得控千制作类用u(k)锡在误帜差较仇小时饿仍然提保持在较大蜻的值让，即弃进入哗积分核饱和敲状态纱，这甩使得皱系统跌需要经经过宁很长术的时防间才泄能恢跟复正介常，释这就拖大大喂影响炮了控六制效改果。态一种两比较殊好的岂克服至积分质饱和拆的方以法是各采用挑积分乳分离帮法。慕积分尝分离死法的踢基本沾控制让思想锤是在恶偏差斯大于费某个音规定较的门府限值斯时，清停止原并取闪消积渣分作略用；蔽而在令误差唇小于猎此门律限值窝时才搂计算域并引积入积众分作烂用，匠来消淘除稳段定误绕差。塔其基纯本算退式为u当e青三、废系统乐硬件倘设计溪1伪、鞭总体素设计踏框图嘴及说乒明修本系凤统是碰一个型简单翠的单四回路雾控制累系统棵。为蚕了实粉现水廊温妙的自翅动测坟量和哈控制狂，根蜡据系群统总产体方激案，听系统悲由单咳片机罚基本伟系统纪、前弟向通干道、旷反馈恋通道贩和人肝机对仇话通悔道等伴4洁个主悄要的能功能估模块制组成愁，总制体框损图如馅上面哥图谎2桥所示声。忧单片咱机系刚统是导整个始控制川系统储的核乌心，安AT痕89推C锄52被可以棍提供净系统狼控制晚所需抚的辛I/桂O贤口、班中断睁、定秋时及风存放惯中间粘结果债的公RA找M丝电路宗；前牢向通咸道是功控制偿执行染的通章道，世主要仍包括仓光耦肢、继寄电器肾、加汗热管粱；反纠馈通植道由男DS兰18紧B往20演构成滤，采酿集当明前实她际的控温度敲。友键盘鹊设定骑：采耐用4瓦*4池矩阵烘键盘菜，用摄于温贩度设仇定、脑设定斗加热肤开关伯以及阁时间钻的显柏示。张数据清采集越：运恐用者DS蔬18蛋B赠20韵数字饮温度抖传感雨器采摆集当抵前温馆度并喊反馈耀给C无PU贪进行凑处理罚，用掌于控闲制和拐显示慎。仇数据纵显示温：运丑用L岩CD跳16辈02老字符朗型液口晶显价示屏困显示后设定赶温度足、实尚际温飞度以才及当另前的鞭时间瞒。细执行遮机构疮：通墨过三龙极管摩控制摸继电杆器来邻完成以对加丛热管职的控寄制，炭为防括止强膨电弱马电相君互影粘响，洁在单选片机觉与继娃电器拌之间距加入叠光电下耦合拜器进成行强嘉电弱陕电的到隔离嚷。罪2白、害各个剖子模踏块设伸计牵2.铁1嗽柏CP窄U助的选楼择砍单片心机是姿一种住集成贝在电虏路芯扬片，蚁是采奋用超崭大规算模集佣成电俊路技业术把物具有西数据构处理托能力佩的中缎央处慨理器摘CP由U随归机存防储器桃RA稍M、澡只读怜存储滴器R醉OM女、多赛种I畅/O穗口和孕中断唱系统痛、定驰时器花/计融时器甚等功证能（胀可能烤还包劈括显圆示驱突动电封路、债脉宽便调制暮电路伶、模丑拟多帽路转荒换器杂、A苏/D仙转换旱器等莲电路外）集魄成到疼一块外硅片损上构杜成的讯一个候小而锅完善渗的计温算机午系统座。嫌其使剖用起购来十乱分简纱单灵怀活方馋便，鱼因此叶选择卖单片挨机作匀为C础PU危。挨本系看统选只择本瑞人圾较为特熟悉所的A阿T8振9C煮52王单片凑机作栋为C羽PU勇。如箭图县3母所示挣。旗图殊3呈仪AT球89塌C5墙2封淡装图柔2.精2既测量柏单元塘选型状方案夕1：渡采用尝热敏条电阻晓，可余满足僵35售℃-肉-9挂5℃原的测姥量范驳围，嫩但热裁敏电樱阻精皇度、亏重复雷性和德可靠油性都畅比较缸差，咱对于态检测摧精度膊小于辜1℃伐的温厌度信馆号是饱不适甚用的支。介方案荷2：殿采用旱温度顶传感饥器D盐S1名8B呀20宝。致在本晨课题胁中我济用的鸣温度香传感差器是霞DA腿LL罚AS着公司冬生产定的D水S1给8B庙20剧它的愚体积规非常混小，如硬件茅开销毁也小衬，抗吵干扰坟能力辫强，映精度良高，玉附加不功能植强。缺它之涝所以瓦能够臣有这奋些优涂点，凡是因丙为它纸把温容度检堡测与持数字辨数据灾输出喝全集韵成于笛一个笔芯片伙之上监，从踏而抗携干扰扒力更脂强。渴其一廊个工宅作周侍期可泰分为湾两个烦部分累，即锹温度偿检测备和数折据处裹理。劲这里创最后室确定仍使用狭方案束2，躁即捕采用鞋带防澡水封死装的谎18素B2厘0温哈度传险感器骆。闭2.历3铜水温蓬控制竿电路横设计得此部孕分通偷过控尤制继办电器凉的通犹断从久而控绿制加唤热片轨，采分用对逗加在伏电热座管两弹端的镰电压棍进行骑通断铅的方感法进枯行控刻制，碑以实串现对暗水的泥加热渡功率租的调扒整，球从而混达到委对水测温英控制您的目泳的，完即在之闭环膀控制友系统压中对鹿被控衣对象晒实施匠控制垮。姥另外壳，为望了防蝶止强阀电对泡弱电膏的影庄响，为我在渡继电臣器与抽单片龙机之捎间加张了师光耦侮进行棵隔离旋。腔继电阁器是索一种超电控尺制否器件戚。它垦具有比控制扑系统馅（又羡称输显入回肆路）渐和被咳控制禽系统泄（又任称输专出回己路）员之间脑的互立动关寨系。犯通常分应用抖于自痕动化判的控团制电抛路中筋，它堤实际绞上是蚊用小陆电流东去控贿制大拘电流慧运作旨的一史种“浩自动译开关克”。杀故在详电路役中起应着自辜动调毫节、毁安全艳保护劣、转朋换电场路等腥作用谢。朗如图络4旅所示蒜街岗图好4仿弊继电休器原温理图开异怀节侄斤图祖5便实核际应袍用的惭继电侦器翅只要胃在线泄圈两西端加歇上一确定的再电压搏，线届圈中版就会摔流过衣一定恐的电田流，奉从而现产生独电磁绝效应纹，衔政铁就深会在涨电磁问力吸痕引的渔作用掌下克斗服返中回弹震簧的垫拉力腿吸向杏铁芯乒，从锣而带稳动衔所铁的冤动触粉点与奖静触泡点（聚常开掩触点纠）吸车合。艳当线姿圈断鸣电后里，电剑磁的亦吸力绿也随归之消加失，袖衔铁趋就会将在弹摊簧的灭反作葛用力狐返回收原来介的位洽置，举使动炊触点虾与原雪来的漂静触幸点（街常闭秋触点岛）释凉放。承这样礼吸合饺、释危放，仁从而短达到阀了在灯电路岗中的目导通钩、切藏断的初目的崭。颜光电煤耦合蛇器是督以光刻为媒床介传抽输电社信号岛的一值种电籍一光都一电呀转换决器件办。它翻由发豆光源捏和受良光器蕉两部声分组佣成。谱把发壶光源袜和受觉光器龙组装饲在同此一密追闭的价壳体烤内，蝇彼此顽间用扫透明初绝缘祥体隔绘离。浊发光真源的淡引脚泻为输六入端壤，受弊光器菌的引悟脚为酿输出箭端叛。由在光沫电耦久合器酱输入裕端加白电信设号使货发光细源发敲光，蓄光的扑强度野取决披于激秩励电酿流的役大小塞，此务光照天射到疮封装坦在一赞起的陈受光裙器上扑后，肾因光夸电效霉应而册产生眨光电竭流，要由受隙光器尊输出期端引顽出，宅这样削就实声现了拔电一污光一罩电的脉转换毁。荷2.助4帖键盘额设置饭电路屡本系苍统选客择4烛*4轮矩阵拍键盘凳作为束输入陷部分垃，用稻来输沈入预喇设温州度、悲开启火与关矿闭加五热、母调节属时间栽等。贪虎4*聋4矩银阵键俯盘内霉部电无路及窄实物中图如袄图持6糟所示阁，每尼行4哈个按耕键的浮一端垦连在朴一起析，每怎列也铅连在润一起抬，通疑过选辩择行鞋与列评就能反判断零出究最竟是此哪个喷键按石下。亿图冒6苏镜4氏*4竿矩阵恰键盘爆其中节数字陆键用胸于设抓定温咐度值瓣。另免外4斧个键温分别员用来虚控制销加热屋、调廊整时渔间模辩式颤选择蛛键、农时间钻加、渠时间未减，谅还有狸两个易键暂傲时保豆留功贷能。藏2.姨5产LC拣D肉显示沃电路停本系用统采爷用L器CD狭16铺02选显示呜温度恋值与绩时间僚。如举图板7遣所示爪。丹LC彻D梳16墙02侮液晶恼显示李模块搞可以砍和单概片机例ST新C8各9C裕52蓬直接婶接口陕，电筛路如哗图什8拐所示渗。颤通过图LC工D1迈60柄2显坚示预报设以爹及实离际的燃温度岛，并助能显撕示加黑热管钱现在偿处于袋的状御态是骑加热宝还是遭停止额加热跳，并锈附加狼显示啄时间歇。排图破7劫L霸CD促16卵02吓华言副猜谈仔资榨巾刮仰欺图铃8彼L甘CD半p缩ro隙te灾us塞仿真述图启2.愈6想报警仗电路货本系曾统采估用简晒易的铁报警廊电路勉进行宜报警诸，仿改真图惧如图泊9循所示映。设从计思符想为科当预钻设温雷度不毁在所淘期望快的范肿围（独30悠—5嫂0度暑）内胳，则访蜂鸣垒器发傍出警是报，围若实富际温银度大瑞于5茄0度拿则亮狐黄斑灯进斑行提象醒，修若实器际温撞度小拍于3缎0借度则较亮绿好灯进贸行提续醒。巾图霉9翠报番警电畜路的夫仿真珍五哭、软于件系释统设膝计粮1遣、懒程序形框架速结构嫁一个原整体丝的系缎统软高件设但计是良由各瓦个在并系统咬里起绩着不维同作谦用的克模块队整合陕在一包起，锄从而土实现死系统支的所凉要实殃现的鲁功能愧。本狸系统驼包括柄主控银制程奉序，链键盘惩扫描酒程序甲，温唱度采举集程读序，凶时间时显示船与调聚整程娇序，帐PI刑D步算法以程序寺，散L廉CD哀显示假程序愤。结马构框还架图铺如图借10在所示椅。主程序模块主程序模块键盘扫描LCD显示DS18B20采集温度PID计算继电器工作赌图泊10比系如统程样序框鸽架量主程席序模拳块相冲当于怠调度牲室，移对子斩程序罪模块破的调蓝用进笋行管钉理，家它主遭要负却责初芬始化跟IO董口；累等待材键盘香的被合按下岛，并巩调用况相应患的模迈块进桶行处卸理；姐显示出温度置控制滩过程好及时恢间；亭在适盾当的埋时候尊通过奇DS宣18昆B鼠20健检测射实际萄温度揉，并帽与所费设定局的值痕进行盟比较啦，判赢断报爆警并名通过仿调用堵PI过D顶算法队处理微数据豆，处思理后咽来控还制继趣电器奏的通停断，散从而炸控制乘热电消管达宝到控坊制温钩度的卖目的型。筐2妖、绵主程装序模叨块滋由于岗模块伴化程烦序的恨设计俯，通宏过调系用程梦序即勾可实高现所纯用功想能，偿主程轰序流俭程图怕如图未11宰所示塌。己图键11曲主救程序浊流程翁图趟图售12抢键孟盘扫斩描流铅程图我主程供序见学附件捏一。狡3矛、富按键顿程序湾本系扒统采腿用4孙*4敌键盘叙，键堤盘扫定描的脂思想纸是首烟先判贯断是长否真盖的有炒键按拌下，跟然后魂开始培判断辉究竟耕是哪吊一个惜键按卫下。碑具体技思路兰是先须给P押1口略置成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