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上传时间：2016-03-07
上传人：追****机
IP属地：河北
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- 关 键 词：
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基于
plc
水箱
恒温
控制系统
设计
- 资源描述：
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基于PLC的热水箱恒温控制系统设计,基于,plc,水箱,恒温,控制系统,设计
- 内容简介：
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恒温箱自动控制系统设计 组员： 院系： 指导教师： 【 摘 要 】 本组设计的 恒温箱自动控制系统主要由中央处理器、温度 传感 器、半导体制冷器、键盘、显示、声光报警等部分组成。处理器采用 片机 ，温度 传感 器采用 用半导体制冷片一面制冷一面 发热 的工作特性进行升降温 ， 用 为显示 输出 。温度传感器检测 到 温度数据传 送 给单片机，单片机再将温度数据 与给定值进行比较，从而 发出对 半导体制冷器的控制信号，使 温度维系在给定值附近 （偏差小于 2） ， 同时单片机将数据送与显示器。 【 关键字 】 单片机 温度传感器 半导体制冷器 控制 一、 设计方案比较 体设计方案 这里利用 片作为恒温箱的温度检测元件。 单片机从外部的 两位 十进制 拨码 键盘 进行 给定值设定，读入的数据与给定值 进行比较，根据偏差的大小，采用 闭环控制的方 法 使控制 量 更加精准 。 控制结果通过 液晶显示器 以显示。 系统整体框图如 图一所示 ： 图一、系统整体框图 1） 温 度 检测元件的选择 ： 方案一：这里所设计的是测温电路，因此可以采用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，检测并采集出随温度变化而产生的电压或电流，进行 A/D 转换后送给单片机进行数据处理，从而发出控制信号。此方案需要另外设计 A/D 转换电路，使得温测电路比较麻烦。 方案二：上网查得温度传感器 直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编程实现 912 位的数字值读取方式，它内部有一个结构为 8 字节的高速暂存 储器。 与方案一比 较更加简单实用，因此我们选择方案二。 2） 显示 方案 选择： 方案一：温度的显示可以用数码管，但数码管只能显示简单的数字，它有电路复杂，占用资源较多，显示信息少 等缺点。 方案二： 字图形点阵液晶显示模块， 可显示汉字及图形，内置 8192 个中文汉字 ， 128 个字符及 64 256 点阵显示 可 显示内容： 128 列64 行 ，多种软件功能 ：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等 。我们设计的系统需要显示更多的信息，所以考虑显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增强显示信息的可读性，看起来更方便。 所 以选择方案二。 二所示 ： 图二、 3） 声光报警系统 采用蜂鸣器及三色 冷时 度达到控制要求且上下浮动在 1以内时为绿色，升温时为黄色。温度到达给定值的同时，蜂鸣器发出报警提示音。 二、理论分析与计算 实现温度的实时显示是由计算温度子程序将 读取值进行 的转换运算，并进行温度值正负的判定，从 取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。因为 转换精度为 9可选的，为了提高精度采用 12 位。在采用 12 位转换精度时，温度值为温度寄存器里的二进制值乘以 是实际的十进制温度值。 计算温度子程序流程图如 图三 ： 图三、 温度子程序流程 三、 系统硬件电路设计 首先确定 系统总体结构，再逐个 设计 所需电路。 10 10（ 恒温室， 为是室内温度与外界隔绝好，我们采用厚泡沫板做箱体，温度传感器嵌 入箱内并固定在箱内中间位置； 单片机主控电路模块； 单片机最小系统接线如 图四 ： 开始 高 于 设定值 制冷 加热 等 于 设定温度 停止加热或制冷 返回 O 图四、单片机最小系统接线图 电源电路模块， 设计有 5V， 6V,9V， 12V 等不同输出电压以满足各部分电压需求； 控制制冷片工作的继电器模块； 键盘输入模块 ， 可输入二位十进制数，输入范围为 535，超出范围时会给出错误提示； 输出 显示模块； 声光报警系统， 蜂鸣器接线图如 图五 ： 图五、蜂鸣器接线图 程序下载电路 如图六示 ： 图六、下载电路 四、 系统软件程序设计 4 1 主程序 系统 主程序首先对系统进行初始化，包括设置定时器、端口；开机画面显示系统程序不断循环执行显示效果 ： # 0#0#0#0#0#0 aa,bb,a,b,c; ; /端口初始化 ; /初始化 ; /1024 分频 /设定初值，定时一分钟 ); ,1,当前温度 :); ,1,a); /显示转换的结果在12864上表示出来 ,1,b); ,1,.); ,1,c); 五、测试方法与实验数据 件和软件的调试 1、 硬件调试时，可先检查印制板及焊接的质量是否符合要求，有无虚焊点及线路间有无短路、断路。然后用万用表检测，检查无误后，可通电检查 晶显示器亮度情况，一般情况下取背光电压为 4可得到满意的效果 ，再依次检查各部分结构安装是否牢固 。 译器下进行，源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位逐个进行，最后结合硬件实时调试。 子程序调试包括： 1) 2) 3)出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序。 验数据及结果分析 1、 实验数据 降温过程： 温度范围（） 3328 2823 2318 1813 138 变化时间（ S） 21 26 37 57 85 稳定在 5时，一分钟内温度浮动最大为 升温过程： 温度范围（） 510 1015 1520 2025 2530 变化时间（ S） 18 23 34 52 74 稳定在 30时，一分钟内温度浮动最大为 2、结果分析 升、 降温过程 中每 变化 15所用时间 均未超过 3 分钟，满足设计要求，但是从数据可以看出，温度在向室温方向变化时的速度要快于背离室温变化时的速度，说明外界温度对恒温箱内温度还是有一定的影响，不可消除。 六、报告总结 本 恒温箱的温度可调 范围 :3 35，温度 误差小 ,温度显示稳定。可显示当前 温度 、 设定温度 、 温度差值 ； 设定温度通过 3 4 矩阵键盘输入，当温度达到设定值时启动蜂鸣器， 指示灯 变为绿色 。 【参考文献】 1. 单片机原理与控制技术 (第二版 ) 张志良主编 2. 单片机机开发技术与实训 黄庆华、张永格、主编 3
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