恒温系统的设计

ｌ丝　鳗　应　…………………………一　，匾温系统的设计　中北大学信息与通信工程学院徐龙飞　中北大学仪器与电子学院李永红　北方自动控制技术研究所程秀芹　国网能源新疆准东煤电有限公司　岳掌宽　【摘要】该水温控制系统采用单片机进行温度实时采集与控制。温度信号由数字化温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０提供，温度传感器将温度信号采集经过Ａ／Ｄ转换器转换成数字信　号，经过单片机处理，输出信号对加热和报警进行实时控制和显示。水温控制采用继电器控制电热丝进行升温控制，通过自然冷却实现降温。系统具备较高的测量精度和　控制精度，能完成升温控制和超温报警。　【关键词】单片机；ＤＳＩ８Ｂ２０；水温控制　１．引言　由于近年来常规能源的紧缺，开发和利　ＤＳ１８Ｂ２０与液晶显示器１２８６４，设计一种太阳　能热水器智能控制系统。该系统原理框图如　距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测　温、控制，不需要进行非线性校准，外围电　用太阳能这样的绿色能源有着重要的意义，　它既是可再生能源，也不会污染环境。太阳　能热水器也是其中的一大产业，太阳能热水　器时存在的问题：不可缺水，空晒情况下上　水会爆炸；春、秋天，水温升高蒸发，造成　热能损失；冬天水温不够，须用电等等。现　在人们对家用电器的要求越来趋向数字化、　自动化、智能化。采用太阳能热水器水温水　位测控系统，能解决上述问题。使用户省　心，使用方便，智能操控，用户不必作任何　操作。　本系统是针对上述问题设计的温度控制　系统，由ＡＴ８９Ｓ５２单片机和一些外围设备，充　分运用软件和硬件结合的方法实现了当前水　箱温度显示，以及当水温变高自动加热和高　出设定温度报警的功能。本系统可使用在水　池，锅炉，水塔等装置上，当水位下温到一　定刻度值且大于设定温度时，报警器响。　２系统设计要求和方案论证　２．１系统的设计要求　要求设计一个恒温系统，设计的系统可　以实现当前水箱温度和设定温度的显示，可　以人工手动控制上设定温度，可根据环境需　要由人工自由设置。具体要求如下：　ａ．技术指标：温度设定范围：３０—９Ｏ℃，　最小区分度为０．１℃。　ｂ．控制精度：　温度控制的静态误差≤０．５℃。　Ｃ．用十进制数码显示实际水温。　ｄ．超出设定温度时能发出报警。　２．２系统设计方案论证　方案一：采用半导体逻辑器件构成的控　制器，主要应用定时器构成。在此控制方案　里，定时器和加减计数器共同构成水温显示　器。由于水温的变化具有未知性，在水温检　测电路里，利用热敏电阻测量的水温信号是　模拟量，需要经过模／数转换成半导体逻辑器　件能够识别的数字信号。这类控制电路过于　庞大复杂，操作也不方便，成本也较高。　方案二：采用单片机为核心控制器的电　路。单片机电路结构简单、成本低廉，可靠　性高，便于实现各个控制功能。水温由设置　在水箱内的四个浮子式微动开关获得的电信　号检测，通过单片机处理送达显示电路显示　当前水位。由于实际操作的原因，本设计水　温检测用滑动变阻器来代替，通过组织的改　变来实现水温的改变。然后把信号输入到单　片机，获得当前水位显示。水温检测由单片　机根据温度传感器（ＤＳ１８Ｂ２０）的操作指令和时　序，读取温度，并送达显示电路显示当前水　温。本设计用三个按键来控制上水的水量。　从结构、经济、可操作性等方面来看，　方案三都是最佳选择。方案三以单片机ＡＴ８９Ｓ５２　为核心控制器件，结合单线数字温度传感器　一１５Ｏ一电子世界　图１所示。　单片机　ＡＴ８９８５２　图１系统原理框图　用户在使用热水器后，当水箱中水温下　降到一定刻度值时，可通过人工使用按键方　法来控￥，Ｊ２ｎ热器加热，水温达到的限定刻度　也可以由按键设定。当水温下降到设定温度　时，单片机接受此信号并开始执行指令，报　警电路工作，此时关闭加热器。设置的三个　按键也可以实现人工温度调节的功能。　在加热过程中，显示器ＬＣＤ既可以显示　水箱的设定水温值又可显示水箱内水的当前　温度，不仅直观方便，而且精确度高，实用　性强。此系统解决了热水器加热时需人工守　候，达到了省时、环保、节水的目的。加设　液晶显示部分，使整个系统更实用，更趋向　数字化、智能化。　３．系统硬件电路设计　该系统由主控芯片模块ＡＴ８９ｓ５２、ＤＳ１８Ｂ２０　温度检测模块、ＬＣＤ液晶显示模块、键盘控制　模块、报警模块和电磁阀开关模块组成，下　面分别对各个模块作具体介绍。　３．１主控芯片ＡＴ８９Ｓ５２单片机及接口电路　ＡＴ８９Ｓ５２是一个一种低功耗、高性￣ＣＭＯＳ　８ｔ％微控制器，具有８Ｋ在系统可编程Ｆｌａｓｈ存　储器。使用Ａｔｍｅ］公司高密度非易失性存储器　技术制造，与工业８０Ｃ５１产品指令和引脚完全　兼容。片上Ｆ１ａｓｈ允许程序存储器在系统可　编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥　有灵巧的８位ＣＰＵ￣Ｈ在系统可编程Ｆｌａｓｈ，使得　ＡＴ８９Ｓ５２为众多嵌入式控制应用系统提供高灵　活、超有效的解决方案。　３．２温度检测模块的设计　传感器属于信息技术的前沿尖端产品，　尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、　科学研究和生活等领域，数量高居各种传感　器之首。近百年来，温度传感器的发展大致　经历了以下三个阶段：　（１）传统的分立式温度传感器（含敏感元　件）；　（２）模拟集成温度传感器／控制器；　（３）智能温度传感器。目前，国际上新型　温度传感器正从模拟式向数字式、由集成式　向智能化、网络化的方向发展。　温度传感器的主要特点是功能单一、　测温误差小、价格低廉、响应速度快。传输　路简单。本设计选用了型号为ＤＳ１８Ｂ２０的温度　传感器，因为它独特的单线接口，且具有精　准度高、抗干扰能力强等优点。　３．３　ＬＣＤ液晶显示模块　液晶屏显示模块与数码管相比，它显得　更为专业、漂亮。液晶显示屏以其微功耗、　体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、使用方　便等诸多优点，在通讯、仪器仪表、电子设　备、家用电器等低功耗应用系统中得到越来　越广泛的应用，使这些电子设备的人机界面　变得越来越直观形象，目前已广泛应用于电　子表、计数器、Ｉｃ卡电话机、液晶电视机、　便携式电脑、掌上型电子玩具、复印机、传　真机等许多方面。　本实验采用ＴＳ１２８６４—３型液晶，这种液晶　自带汉字库，可直接显示汉字，采用的驱动　电路是ＳＴ７２９０。　液晶显示模块与单片机连接主要考虑以　下三点：　（１）单片机若为ＣＭＯＳ芯片，则不用加总线　驱动器等电平转换电路；若为ＴＴＬ芯片则必须　配电平转换电路。　（２）模块读／写控制线为单选，对读、写　控制线分开的单片机，必须加读、写信号转　换电路。　（３）根据对模块确定的编码地址，选择对　应的译码电路。　３．４键盘控制模块　在单片机应用系统中，通常应具有人　机对话功能，能随时发出各种控制命令和数　据输入以及报告应用系统的运行状态与运行　结果。键盘是操作人员可以通过按键输入数　据和命令进行功能设置，它是本系统中不可　缺少的输入设备。键盘由一组按键开关所组　成。按键开关所组成的键盘可以分为两种形　式：独立式按键和矩阵式按键。本设计由于　按键较少，使用的是独立式按键。独立式按　键电路配置灵活，软件结构简单。当功能键　不是很多时，采用该种方式比较合适。独立　式按键是指直接用ｉ／ｏ口线构成的单个按键电　路。每个独立式按键单独占有一根Ｉ／０口线。　每根Ｉ／Ｏ口线的工作状态不会影响其他Ｉ／Ｏ口　线的工作状态。　图２系统整体电路图　…………………………一鳗　廑　一　－　高职院校毕业论文管理系统的设计　福州职业技术学院许少榕　【摘要】毕业论文是高职院校综合性的实践教学环节，毕业论文管理是高职院校教学管理中重要的一环，本文结合高职院校毕业论文管理工作的实际情况设计开发了基于　Ｂ／Ｓｅ层架构的毕业论文管理系统，以期能更好的实现毕业论文管理的信息化、网络化管理，提高毕业论文的管理效率。　【关键词】毕业论文管理；需求分析；功能设计；工作流程　毕业论文是高职院校教学进程中最后一　教学管理人员进行设置。　５．教学管理人员可以在系统中发布公　个综合性的实践教学环节，可以直接考查学　４．指导教师角色包含毕业论文选题的上　告，指导教师及学生可以查看公告。　生综合应用所学的基本理论、专业技能及处　传、学生的选择、开题报告的审核、毕业论　６．当学生提交论文终稿后，指导教师要　理应对问题的能力。目前传统的毕业论文安　文的修改及论文成绩的评定等，其用户界面　对论文进行评分并经学科组组长审核通过，　排中学生选题、题目上报及交流过程中存在　有选题上传、学生选择、开题报告审核、论　如果毕业论文成绩达到合格及以上的学生成　诸多不便。另外随着高职院校的扩展学生数　文指导、论文成绩评定、个人信息管理等内　绩将及时的反馈出去供学生查看，不合格的　量的不断增加，传统论文的存储方式对于论　容。　学生则须继续撰写和修改论文直至合格。　文的快速检索和查阅也带来了极大的不便，　５．学生角色主要有选题查询、选题选　７．教学管理人员可以通过系统直接执行　因此开发一套基于Ｂ／Ｓ结构的毕业论文系统以　定、开题报告材料提交、论文材料提交、论　打印论文题目清单及学生成绩表等，同时还　方便学生完成网上选题、上报论文题目、填　文成绩的查询等内容，其用户界面有选题、　可以根据论文题目或指导教师相关信息或学　写电子版论文设计书、提交论文、开展师生　开题报告提交、论文提交、个人信息管理等　生相关信息实现快速查询等。　交流等工作；另外学校也可以直接在网上监　内容。　８．不同的用户可以通过系统维护自己的　督论文的进展情况，便于教学管理；同时也　二、系统功能需求分析　账户，可以修改基本信息，但不能修改自己　实现了论文的无纸化、数字化管理。　为了进一步完善该系统，实现资源的优　的帐号，其帐号具有唯一性。　一、系统总体需求分析　化配置，提高事务处理能力，需要进一步进　三、毕业论文管理系统的功能设计　需求分析是软件设计很重要的一个环　行性能及功能的需求分析。　１．系统开发工具　节，它主要解决“做什么”的问题，即全面　１．教学管理人员应及时提供教师及学生　由于学生在撰写论文时很多都在外地实　了解用户的需求，把软件开发过程中可能遇　信息，师生互相选择的界面要具有交互性。　习，具有一定的地域分散性，因此本系统主　到的重点和难点提出来，在整个软件设计过　教师可以在系统中查看选择自己课题的学生　要采用Ｂ／Ｓ架构，应用ＡＳＰ．ＮＥＴ技术来实现在　程中起到了提纲挈领的作用。通过分析确定　名单及学生的具体信息，学生可以在指导教　网络环境下的学生毕业论文管理，其使用的　了系统管理人员、教学管理人员、学科组组　师名单中进行选择，同时也能查询到其他选　开发环境为Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｔｕｄｉｏ　２０１０，　长、指导教师及学生等角色，下面就各角色　择该指导教师的同学名单，以加强师生间的　采用Ｃ＃为开发语言及ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　２００５为后台　的具体需求进行分析。　相互沟通。　数据库进行开发的。　１．系统管理人员角色涵盖了用户角色添　２．选题应由指导教师确定，教师可将选　加，用户权限的设置等。　题上传到系统由学科组组长通过后再正式发　２．教学管理人员负责对所有学生进行选　布到网络上供学生选择，学生确定选题后就　题和名单的汇总、开题报告的汇总、论文和　可以根据设置的论文进度开展论文写作。　论文成绩的汇总，论文进度的设置及教师角　３．在论文写作阶段，系统要提供一个交　色设置等，不同的系别或专业可以设置教学　互平台供师生进行交流，并允许通过系统上　管理人员一名，具体的系别分配及权限设置　传及下载文件。　由系统管理人员设定。　４．在写作过程中要有开题报告及论文　３．各学科组组长负责审核指导教师的选　中期考核等环节，指导教师要对各环节进行　题、审定学生论文终稿及确定论文成绩等，　评分，学生可以直接通过系统查看自己的分　学科组组长同时可以是指导教师，其角色由　数。　图１总体架构体　本系统设计了有３个键，所用的３个键采　来的数值进行存储处理；若没有，则继续等　５．结束语　用直接式接法。３个按键可设置不同档的水温　待。数据处理完之后，利用查表法将时间数　本系统以ＡＴ８９Ｓ５２单片机为控制核心，外　刻度：按键Ｋｌ为开始设定水温；按键Ｋ２为设　值送显示器显示出来并通过蜂鸣器打铃，主　围电路多以具有串行接口的芯片组成。系统　定温度＋Ｏ．１℃，按键Ｋ３为设定温度一０．１℃。　程序流程图如图３所示。　实现了显示驱动，数据存储，蜂鸣器打铃等　控制部分由三个按键Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３组成，分别　多种功能。由于采用ＬＣＤ液晶管，外部中断控　对应着三个开关ＰＩ．０、ＰＩ．１、ＰＩ．２的开闭。　制打铃和显示，大大简化了电路，降低了系　３．５报警电路和加热电路　统成本，提高了系统可靠性。　在单片机应用系统中，要将输出的信号　转化成具体的功能电路，水温超过设定温度　参考文献　时，报警部分开始工作，具体电路图如图２所　【１】康华光．电子技术基础（模拟部分）（第四版）ｆＭ１北京：高　示。水温低于设定温度时，加热部分开始工　等教育出版社，１９９９．　作。根据以上单元电路，得系统整体电路图　【２］高吉祥模拟电子线路设计【Ｍ】北京：电子工业出版　如图２所示。　社，２００７．　４．系统软件设计　［３】谢自美．电子线路综合设计ＩＭ＿．武汉：华中科技大学出　由于ＡＴ８９Ｓ５２单片机的速度不高，要尽量　版社，２００５．　提高反馈控制速度就必须要在控制算法、程　【４Ｊ胡乾斌，李光斌等　单片微型计算机原理与应用（第二　序结构和代码编写上尽量优化。　版）　武汉：华中科技大学出版社２００５．　使用ＡＴ８９Ｓ５２单片机，１２ＭＨＺ晶振，Ｐ１口　［５】周立功，夏宇闻单片机与ＣＰＬＤ综合应用技术ｌＭ　１．北京：　读入时间值，用ＬＣＤ液晶管Ｐ０口输出段码，Ｐｌ　北京航空航天大学出版社，２ｏ０３．　口扫描，最高位指示通道（０～７）。　ｆ６］李群芳，张士军，黄建．单片机微型计算机与接口技术（第　系统上电即初始化，首先，单片机片选　三版）啪．北京：电子工业出版社，２ｏ０＆　时钟芯片，然后发出信号启动时钟。此时单　片机内部定时器／计数器也开始工作，不断　扫描时钟结束端口有无结束信号。若有，即　启动信号采集，对时钟芯片的数据输出口送　图３主程序流程图　电子世界一１５１—