发布时间 : 星期三 文章智能水温控制系统更新完毕开始阅读802a0392bed5b9f3f90f1cc6
2013“信芯杯”电子设计大赛
出。将实验设备整理好。
6.2仪器设备与测试方法 仪器设备：PC机、数字万用表、精密温度计（量程是0℃-100℃，分度值是1/5℃）， 1）动态温度测量 测量方式：将数据线接入控制仪，将容器中装入500ml室温的水，设定控温温度。记录调节时间、超调温度、稳态温度波动幅度等。
测量仪器：精密温度计（量程是0℃-100℃，分度值是1/5℃），DS18B20，秒表，PC机。
测量结果：如下表所示 50 55 60 65 70 设定温度（℃） 1 1 2 3 3 超调量(℃） 54~55 59~60 64~66 69~72 变化范围（℃） 50~50 根据测量结果，控制的最大动态误差≤±2℃，系统达到稳态的时间≤5min。 2）静态温度测量
测量方式：断开电源，往容器里加入500ml一定温度的水，连接好装置。保持环境温度和其测量条件不变，接通电源，任意设置几组目标温度，利用精密温度计测量水温，与数码管显示的水温进行比较。
测量仪器：精密温度计（量程是0℃-100℃，分度值是1/5℃），DS18B20，秒表，PC机。
测量结果：如下表所示 ① 目标温度 55℃ 0 30 60 90 120 150 180 时间t(min) 55 54 54 55 55 55 测量温度（℃） 55 0 0 1 1 0 0 0 误差（℃） ② 目标温度 70℃ 0 30 60 90 120 150 180 时间t(s) 69 71 72 71 71 70 测量温度（℃） 70 0 1 1 2 1 1 0 误差（℃） 误差分析：温度计和DS18B20反应的灵敏度不同，且测量的是不同位置的水温。 此误差均在±1℃以内，且没有规律性，所以不再软件补偿温度值。 系统测量的静态误差≤±1℃，系统达到稳态的时间为5min。 6.3测试结果分析
由以上测量可见，系统性能基本上达到了所要求的指标。静态测温的精度主要由DS18B20决定。DS18B20的精度比较高，这里采取了读取温度寄存器办法，本系统中温度最小区分度选择1oC，比较符合系统要求。
在控温指标中，影响系统性能的因素非常多。最关键的是加热系统本身的物理性质及控制算法。由于温度传感器难免会有迟滞，螺旋加热器本身的延迟，水对流传热等因素也会造成测温的延时，这些都会直接影响系统的控制性能。控制算法方面，需反复试验比较，在上升时间和超调量之间作权衡，选出较好的PID系数。
七、 总结
此设计是水温控制系统，首先是方案的选择。网上相关的资料很多，但不是
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每个都适合，这就需要甄选。最后定下来的方案都是经过综合各种资料而成的。接下来是制作单片机最小系统，由于以前的实验有过经验，因此在复习了相关知识之后，就很容易上手了，基本上没遇到什么困难。但需要注意的是元器件的排版，要为以后添加的器件留下空间，最后可适当考虑美观的问题。体会就是，制作板子的时候一定要统筹安排。电路焊好后，接上电源，通过数据线连接电脑下载编好的程序，进行调试。再接下来是添加单元电路，并进行调试。调试过程中，遇到不少问题，主要是经验不足，经过不断的查找资料，修改调试，问题基本上得到了解决。体会就是，系统要有良好的控制效果，其前端采集温度信号并放大需要足够精确，其次系统的构成要简单实用，实时监控系统状态参数，并且运用多种算法使得数据更为接近真实值。
此次系统设计中遇到的难题有1.参量的设定，由于加热管的加热惯性，会导致温度加热过快超过设定温度值。对于本系统来说参数设定只能使用经验凑试。调试的时候一定要耐心，细心。2.串口通信部分的程序设计，由于第一次接触这方面的内容，串口通信过程中出现了各种问题，经过不断的尝试和参考相关资料，最终基本上达到了题目要求中的发挥部分要求。团队的协同合作是相当重要的，有时候1+1>2的作用。
总的来说通过这次设计实验，学到了很多东西，无论是动手能力，分析问题的能力都得到了提高，重要的是建立了对于电子设计信心，增强了对于电子设计兴趣。最大的体会还是理论运用到实践还是有很大差距，理论学得再好到了实际运用的时候还是会出现很多问题，这些问题通过多实践积累经验可以得到解决。总之本次系统设计让我们收获颇丰。
八、参考文献 1．《可编程序控制器模拟量及PID算法应用案例》，曹辉编著，北京: 高等教育出版社, 2008 2．《2011版全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精解》，陈永真等著，北京：电子工业出版社，2011 3．《全国大学生电子设计竞赛——系统设计》，黄智伟编著，北京：北京航空航天大学出版社，2006.12 4．《基于VC++6．0的数据可视化串口通信》叶艳艳，樊峰，陈西曲，武汉工业学院学报，2012.3（31） 5．《模拟电子技术基础》，童诗白，华成英著，北京：高等教育出版社，2000. 6．《数字电子技术基础》，阎石著，北京：高等教育出版社，2005.
九、电路图附录
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