简易浴室水温控制电路设计
太阳能浴室水温水位控制系统设计
太阳能浴室水温水位控制系统设计摘要:由于对于含量丰富且清洁环保的太阳能的开发，以及太阳能热水器的广泛使用和对其性能及设计的标准提高，特提出了太阳能浴室水温水位的控制系统设计。
本设计是针对太阳能水箱内的温度恒温控制目标，基于PLC控制设计PID 算法实现对出水口的水温的恒温调节及储水箱的水位调节。
本设计的主要内容有：控制原理和控制系统流程图；水位的确定及实验曲线分析；水温恒定的控制及合适的温度偏差分析；西门子S7-200可编程控制器件的硬件掌握；PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较；应用PID控制算法所得到的实验曲线分析；整定各个系统各个部分的介绍和应用PLC语句编程来控制水箱水位和出水口水温。
关键词：恒温调节、水位调节、PLC控制、PID算法Solar bathroom water temperature water level control system designAbstract:Because of rich content and clean environmental protection for the solar energy development, and the wide use of solar energy water heater and the performance and design of measures to improve, especially puts forward the solar bathroom water temperature water level control system design. This design is aimed at solar tank temperature thermostatic control target, based on PLC control design PID algorithm for the outlet water temperature thermostat and store water tank water levelcontrol. The design of the main contents are: control principle and control system flow chart, The determination of water level and the experimental curve analysis; Water temperature constant control and suitable temperature deviation analysis; Siemens S7-200 programmable control device hardware control, PID parameter setting and various parameters of the control performance comparison; Application of PID control algorithm the experimental curve analysis.Key words: thermostat、Water level control、PLC、PID一、设计目的和意义太阳能是21世纪人类最看重的环保清洁能源之一，晕含量相当的大并且易于开发，是人类未来环保能源的重点发展对象。
家用电热淋浴器控制器的设计
2、画出详细的硬件连接图（二号图纸）。
3、画出各程序的详细框图（二号图纸）。
4、给出RAM地址分配表及接口电路的端口地址。
5、给出设计思路。
6、给出程序所有清单并加上必要的注释。
7、完成设计说明书。
具有的设计条件
1．PC机一台，教学实验箱一台及汇编程序;
《16-32位微型计算机技术及应用》清华大学出版社戴梅萼史嘉权编著
<<汇编语言程序设计》南京大学出版社姚君遗编著
《汇编语言程序设计教程》清华大学出版社杨记文编著
《微型计算机原理及接口技术》实验指导书
（2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。
（3）：存储器资源分配
第二周设计任务：（4）：编制程序，根据流程图精心选择合适的指令和寻址方式来编制源程序
（5）：对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结果正确为止。
参考文献
《微型计算机原理及接口技术》中国科技大学出版社,2009.6第4版周荷琴编著
自动化专业微机原理课程设计任务书
论文
题目
家用电热淋浴器控制器的设计
设计类型Βιβλιοθήκη 导师姓名主要内容及目标一、设计内容
1、打开电源后，先设定水温,水温分为八档（30oC~100oC，每10oC为一档）。
2、按下启动键后，开始测量水温并显示，控制电热管加热。
3、上下限水位报警（声光报警）。
4、提倡创新。
二、设计任务：
计划学生数及任务
3人
（1）：明确课题对程序功能。
（2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。
（3）：存储器资源分配
简易浴室水温控制电路
课程设计任务书题目 纯净水加热控制电路专业：电子信息工程学号:2008 姓名： ________ 主要内容、基本要求、主要参考资料等: 主要内容 1.阅读相关科技文献。
2.学习protel 软件应用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找相关手册及相关参数。
技术要求 3. 要求电路能够检测纯净水的温度 T 。
4. 要求电路能够通过两根电阻丝实现对加热的控制，具体情况如下:T 〈 50C 两根电阻丝都工作，电路处于加热状态;两根电阻丝都不工作，电路完成加热。
此按键能够起到快速加热的作用。
即此按键按下后, 当50 C 〈 T 〈 100C ，两根电阻丝都工作。
6.要求电路能够显示加热的各种状态。
主要参考资料 1.何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社， 2006年6月 2.姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社， 2001年10月 3.王澄飞，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社， 1999年10月 4.李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社， 2005年6月 5. 康华光，电子技术基础，高教出版社， 2003完成期限：2010年7月3日指导教师签章： ________________________专业负责人签章： ______________________2010年6月25日目录50C 〈 T 〈 100C 只有一根电阻丝工作，电路处在保温状态;T > 100C5.要求电路设置一个按键,摘要 (2)第一章设计目的 (3)第二章方案的选取 (3)第三章简易纯净水加热控制电路的功能设计要求 .. 4第四章简易纯净水加热控制电路的基本组成及原理 (4)第一节纯净水加热电路的组成框图 (4)第二节各单元电路的工作原理 (5)一电源电路 (6)二水温监测和水温范围测量电路 (6)三电阻丝开关及显示电路 (9)第五章主要元器件的工作原理及参数 (11)第六章元器件清单及参考文献 (17)第七章设计体会 (18)附录简易纯净水加热控制电路总电路图 (19)课程设计简易纯净水加热控制电路摘要本方案的主要目的是制作一个简易的纯净水加热控制器。
家用电热淋浴器控制器的设计
目录一．设计目的 (3)二．设计内容 (3)三．设计所用器材 (3)四．设计原理 (4)五．原理图设计 (7)六．接口电路的端口地址 (9)七．程序流程图 (9)八．程序清单 (12)九．收获、体会和建议 (16)一．设计目的1.通过本设计，使学生综合运用《微型计算机原理》的内容，为以后从事计算机检测与控制工作奠定一定的基础。
2.主要掌握并行I/O接口芯片8253、8255A及中断控制芯片8259A等可编程器件的使用。
3.学会用汇编语言编写一个较完整的实用程序。
4.掌握微型计算机技术应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等步骤。
二．设计内容1．打开电源后，先设定水温,水温分为八档（30℃~100℃，每10 ℃为一档）。
2．按下启动键后，开始测量水温并采用数码管显示，控制电热管加热。
3．上下限水位报警（声光报警）。
4．提倡创新。
三．所用器材此项目所用到器材如下：8088、ADC0803和译码器芯片SN54A74LS138、数据总路线缓冲器74LS245、27C020存储器各一片、可编程芯片8255A两片、地址锁存器SN74LS373三片、发光二极管8个、数码管3个、温度传感器、液位变送器等四．设计原理1.液位检测用液位检测仪，输出电压经处理后送至8259，当水位过高时，送信号给IRQ5，当水位过低时，送信号给IRQ6，由此产生中断信号，如图一所示。
图一液位中断连线图经8088处理后输出脉冲使锋鸣器报警，如图二所示。
并使数码管（当水位正常时和于显示温度）显示水位过高（H）水位过低（L）。
接第二片8255图二锋鸣器连接图2.温度设定，该控制器共有八档温度可供选择，我们选择了八个按键的键盘，当按按键时，8255相应的端口输入高电平，如图三所示。
接数据总线接ADC输出图三温度设定并送到8088，经8088处理后，发送信号到显示电路，点亮相应的二极管（一个二极管代表一种温度），如图四所示图四实际温度显示3.温度检测，用温度传感器检测温度并输出电压，经ADC转换成成数字量后送到8255，如图五所示再传到8088，8088再输出信号让数码管显示实际温度，如图六所示4. 加热器控制。
小型澡堂供水总管温度控制系统的设计
目录摘要 (Ⅰ)1 控制对象................................................. 错误！未定义书签。
1.1控制对象介绍 (1)1.2 控制性能要求 (1)2方案的比较和确定 (2)3系统总体结构设计 (3)4 系统模块设计 (4)4.1 温度信号输入通道 (3)4.1.1 温度传感器 (4)4.1.2 运算放大器 (5)4.1.3 A/D转换器 (5)4.2 执行信号输出通道 (5)4.3 LED接口设置 (6)4.4 单片机及其电路设计 (7)5 Smith预估控制算法 (8)6 系统软件设计 (10)心得体会................................................... 错误！未定义书签。
参考文献. (14)附录一电路图 (14)附录二程序代码............................................ 错误！未定义书签。
成绩评定表 (2)小型澡堂供水总管温度控制系统的设计1控制对象 1.1控制对象介绍蒸汽热交换器是以蒸汽为热源将水加热的设备，用蒸汽作热源加热水的设备分两类： 1.直接加热设备――蒸汽与水直接混合，将水加热。
2.间接加热设备――蒸汽与水为两个独立系统，通过金属表面热能从高品位向低品位传导。
随着蒸汽直接加热时噪音、压力、流量、温度等问题的控制有了明显提高，人们对蒸汽直接加热有了新的认识，世界各国都在研究蒸汽直接换热设备。
1.2 控制性能要求本系统进行微型计算机控制，系统为一阶惯性纯滞后特性动态特性()1sKe G s Ts τ-=+，水温控制在60℃，温度控制精度为3℃，通过LED 显示温度。
该澡堂由于规模较小，用水负荷变化较大，试为其设计温度控制系统。
2方案的比较和确定方案一：系统采用8084芯片作为系统的微处理器。
温度信号由热电偶检测后转换为电信号经过预处理（放大）送到A/D转换器，转换后的数字信号再送到8084芯片内部进行判断或计算。
水温控制电路的设计报告
目录一设计要求------------------------------------------------------------1 二设计作用目的-------------------------------------------------1 三设计的具体实现-------------------------------------------------1 系统概述-------------------------------------------------12 设计原理及方法-------------------------------------------------13 PCB版电路制作-------------------------------------------------10四心得体会-------------------------------------------------12五元器件明细表六参考文献-------------------------------------------------13 附图水温控制电路设计报告一设计要求1、要求控制电路能够对室温22~60℃有非常敏感的反应。
2、有温度设定功能，例如限制温度为40℃，对应4V电压值。
3、当温度超过设定值时，指示灯点亮进行报警提示。
4、总体设计画出电路原理框图。
5、单元电路设计。
6、原理图设计并绘制原理图。
7、利用仿真软件进行电路仿真，列出元件明细表。
8、撰写设计说明明书。
二设计作用、目的1、设计制作一个可以测量和控制温度的水温控制电路，该电路能够将水温控制在一个合适的范围内，实现对水温范围的改变。
2、温度控制器是实现可测温和控温的电路，通过对温度控制电路的设计安装和调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。
进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性的应用。
3、能够使用电路仿真软件进行电路调试。
简易浴室水温控制电路
简易浴室水温控制电路设计目录一. 设计任务和要求-------------------------------------------------------2二. 设计的作用、目的---------------------------------------------------2三. 设计的具体实现-------------------------------------------------------31.系统组成框图----------------------------------------------------------32.主要单元监测电路设计---------------------------------------------42.1 水温监测电路和水温范围测量电路--------------42.2 电阻丝开关电路和显示电路-----------------------62.3 电源电路-----------------------------------------------102.4 电路原理图-------------------------------------------13四. 心得体会----------------------------------------------------------------18五. 附录------------------------------------------------------------------------20六.参考文献------------------------------------------------------------------21一. 设计任务和要求设计任务：设计一个简易浴室水温控制电路。
该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。
基于单片机的浴室水温控制系统的设计+电路图+源程序
目录摘要 (1)Abstract (2)1 引言 (3)1.1 论文的选题背景及意义 (3)1.1.1 国内外发展情况 (4)2 浴室水温控制系统基本原理 (6)2.1 浴室水温控制系统总体架构 (6)2.2 浴室水温控制系统各部分功能 (6)2.2.1 主控微处理器部分 (6)2.2.2 电源部分 (8)2.2.3 调试及接口外扩部分 (8)2.2.4 串口通信部分 (8)2.3 DS18B20水温传感器部分 (9)2.4 浴室水温系统总体设计流程 (12)3 浴室水温控制系统硬件设计 (15)3.1 最小系统硬件功能介绍 (15)3.1.1 供电电路 (15)3.1.2 微处理器电路 (16)3.1.3 USB转TTL-UART电路 (17)3.1.4 按键电路 (18)3.1.5 LED指示灯电路 (18)3.2 水温传感器电路 (19)4 浴室水温控制系统软件设计 (20)4.1 STM32CubeMX硬件驱动配置软件介绍 (20)4.2 STM32CubeMX硬件底层配置 (21)4.3 生成底层硬件的驱动代码 (25)5 恒温系统应用逻辑代码实现 (27)5.1 Keil-MDK5软件介绍 (27)5.2 用户逻辑代码实现 (28)6 结论 (29)参考文献 (30)附录A 电路图 (31)附录B 源程序 (32)摘要在科学技术不断发展，人民生活水平的不断提高的现代，洗浴也成了人们日常生活必不缺少的一部分，人们对于洗浴产品的追求也随之提高。
目前，市面上的太阳能热水器，使用时调节温度就显得极为不方便，对于浴室的水温的要求，只可以通过浴室水阀来调节水温，用来满足相应的对水温舒适度的需求，但是这种温度调节是人为的不断调节的结果，人们在洗浴的过程还要考虑到水温的变化，这就给洗浴造成了不舒适感。
基于此种情况，本课题使用温度传感器DS18B20实时测量水温，微处理器STM32F103C8T6采样水温值，并根据水温值的实时变化合理调节冷热水的进水量，当水温低于所设定温度的范围则继续加热水，如果水温高出所设定温度的范围则加凉水，使得出水始终保持在舒适的温度，即自动控制浴室水温，避免了频繁人为改变水温的麻烦，同时也在一定程度上减少了能源的消耗。
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简易浴室水温控制电路设计一.设计内容和要求.设计一个简易浴室水温控制电路。
该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。
（1）设计要求：1.要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。
假定水温范围为1212()t t t t ~<，t 为实际温度。
当t<1t 时，两根电阻丝都通电加热；当12t t t <<时，仅一根电阻丝通电加热；当2t t >时，两根电阻丝都不通电。
2.要求电路在1t 、2t 温度点不能出现跳闸现象，即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电之间转换。
3.要求电路能够显示出电阻丝的通电与否。
4.要求电路能够手动调节水温控制的范围。
5.根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。
6.利用Proteus 的设计电路图,画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件 .二.选题背景和目的意义： 电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过课程设计，要求达到以下目的。
（1）巩固和加深学生对模拟电子电路基本知识的理解，提高他们综合运用本课程所学知识的能力。
（2）培养学生根据课题需要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学能力。
通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法。
（3）通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
（4）了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。
（5）培养严肃、认真的工作作风和科学态度。
通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点。
三．设计的具体实现1. 系统组成框图简易浴室水温控制电路的总体框图如图1所示。
它是由水温监测电路、水温范围测量电路、电阻丝开关电路、显示电路和电源电路5部分构成的。
图1 简易浴室水温控制电路的总体框图水温监测电路的功能是利用温度传感器的特性监测水温的变化，同时将温度信号转化为电信号。
水温范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。
电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和加热电路的强、弱电转换。
显示电路的功能是利用发光二极水温监测 电 路 水温范围 测量电路电阻丝 开关电路显示电路电源电路管将电阻丝通电与否显示出来。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。
图2 水温监测电路和水温范围测量电路2. 主要单元监测电路设计2.1电路中仪器设备的选择及水温范围测量电路如上图所示，水温监测电路由可变电阻R9和电阻型温度传感器（RMF51-583）构成。
电阻型温度传感器是最典型也是最简单的一种温度传感器，它的工作原理是通过阻抗的变化来表示温度的变化，同时将温度信号转化为电信号Vs ，即Vs 代表了实际的水温t 。
本电路采用电阻型温度传感器型号为RMF51-583,是一种正系数的电阻型温度传感器，即传感器的阻抗随温度的增加而增加。
可变电阻9R 的作用是通过调节可变电阻的阻值，就可以调节可变电阻的阻值，就可以调节Vs 的范围，也就可以调节水温控制的范围。
水温范围测量电路即如图2所示，它由两部分构成：第一部分是由电阻1R 、2R 和稳压管1D 、2D 构成的参考电压产生电路；第二部分是由迟滞比较器构成的水温范围测量电路。
参考电源产生的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水温范围的上限值2t 和下限值1t .由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为了防止出现输出电流导致参考电源不稳定的情况，电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。
其中稳压管的稳定电压均为+8V ，因此得到输出REF1V =+8V ，REF2V =+4V 。
水温测量范围电路的功能有两个：第一是确定实际水温和水温控制范围的大小关系；第二是防止出现跳闸现象。
首先REF1V 和REF2V 分别接入两个运算放大器的同相输入端，而Vs 则同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。
这样当s p2V <V 时，1V 和2V 输出都为高电平；当p2s p1V <V <V 时，1V 输出为高电平，2V 输出为低电平；当s p1V >V 时，1V 和2V 输出都为低电平（p V 表示运算放大器的同相输入端）。
由于Vs 、REF1V 和REF2V 分别代表t 、2t 、1t ，实际水温和水温控制范围的大小关系就确定了。
其次，本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现。
迟滞比较器1U 的特性表达式为1151353135/()/()(7.3 1.1)8.4T P REF V V R V R R R V R R V V +==⋅++⋅+=+=（1.1） 115135/()07.3T P REF V V R V R R V -==⋅++= （1.2）由式（1.1）和式（1.2）可以得到回差范围11(8.47.3) 1.1T T T V V V V V +-∆=-=- = ，即1V 从高电平转化为低电平和从低电平转化为高电平的分界点电压值有了1.1V 的差别，从而可以防止跳闸现象的出现。
同理，迟滞比较器2U 的特性表达式为2282787278/()/()(3.6 1.1) 4.7T P REF V V R V R R R V R R V V +==⋅++⋅+=+ =（1.3）228278/()0 3.6T P REF V V R V R R V +==⋅++= （1.4）由式（1.3）和式（1.4）可求得迟滞比较器2U 的22T T V V +--之差(4.7V-3.6 V) 同样具有1.1V 的回差范围。
稳压管：D1，D2选择参数为31mA,1W,8.2V 的稳压管 电源：直流稳压电源9V 电阻：R1>=(9-8.2)/31=0.026千欧 分别取R1，R2为10千欧在水温监测电路和水温范围测量电路中，使用了一个四运放集成电路LM324，将它作为一个电压比较器，输出高电平和低电平的电信号。
LM324应用作比较器：当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB ，既10万倍)。
此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+），就是低电平（V-或接地）。
当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。
与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。
2.2 电阻丝开关电路和显示电路如图 3 所示，电阻丝开关电路是由三极管电路和继电器电路构成的。
电路的输入即为图2 电路中的输出，即当2P t t <时，1V 和2V 都输出高电平；当12t t t <<时，1V 输出为高电平，2V 输出为低电平；当2t t >时，输出都为低电平。
由于电阻丝的功能是加热，即电阻丝中通过的是大电流和大功率，因此电阻丝需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须使用继电器电路。
而一般运算放大电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。
由于三极管电路构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路。
其中1R 和2R 为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管。
三极管为共射极电路，三极管饱和导通，可以将输入电流放大β倍；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。
继电器连接三极管的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，对应的电阻丝通电加热；当无电流驱动时，开关断开，对应的电阻丝不通电，同时继电器两端并联入二极管进行保护。
显示电路如图3所示，通过发光二极管亮灭来表示电阻丝是否通电，同时由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻。
图 3 电阻丝开关电路2.3电路分析及原理图（1）当s REF1V <V 时，1V 和2V 输出都为高电平；从而三极管T1,T2饱和导通，继电器K1和K2都有电流通过，继电器被驱动，开关吸合，对应的电阻丝通电加热，导致发光二极管工作发光。
当REF2s REF1V <V <V 时，1V 输出为高电平，2V 输出为低电平；三极管T1饱和导通，T2截止，继电器K1有电流通过，而K2则没有，当继电器被驱动，开关吸合，对应的电阻丝通电加热，导致发光二极管T1工作发光，T2则不工作。
（2）当s REF1V >V 时，1V 和2V 输出都为低电平；三极管T1，T2都截止，继电器K1，K2都没有电流通过，继电器不被驱动，电阻丝均不通电加热。
从电路的原理图以及仿真过程中可以看出，能够确定出实际的水温和水温控制范围，能够达到一定的下限水温，在没有达到这个下限水温之前，两根电阻丝同时加热，使水温快速上升。
当达到这个温度以后，只有一根电阻丝加热，节约能源。
知道水温上升到一个上限水温之后，为防止人烫到，电阻丝停止加热。
知道水温下降之后，电阻丝才再重新开始加热，如此循环加热，实现了设计的要求。
四．心得体会为期一周的课程设计让我学到了很多关于理论方面和实践方面的知识，让我受益匪浅。
这次设计虽然遇到了许多出乎意料的问题，但在老师和同学的虚心教导下，顺利地解决了所有的问题。
不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上巩固了Proteus仿真软件的应用，加深了对模拟电路方面知识的理解。
在仿真软件Proteus中，首先，绘制原理图，接着设置元件的各种参数，最后就要应用Proteus的仿真功能观察实验现象。
在此期间，对电路元件参数进行了相应的修改，最后得到比较接近实际的仿真结果。
在做实验的过程中，我们必须对每一个细节引起重视，尤其是在焊接的过程中，有一个环节出错，就可能导致整个实验失败，所以这次设计不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，更重要的是考验了我们的细心和耐心。
不要怕麻烦，特别是在焊接过程中，我们必须一次一次地核对接线，直至找出问题的所在。
同时，在这次设计中，除了在老师的细心指导下，同学们之间的团结与互助也让我伸手感触。
我深刻地体会到实践工作是一个团队的工作，团队需要我们每一个人的参议，团结的力量是无穷的。
这种团结的精神值得我们发扬光大。
五．附录简易浴室温度控制设计电路图。