全自动冷饮机控制器外文资料翻译

淮 阴 工 学 院

毕业设计(论文)外文资料翻译

系 （院）： 专 业： 姓 名： 学 号：

电子与电气工程学院 测控技术与仪器

外文出处： Frontiers in Education Conference,1997.

(用外文写)

27th Annual Conference 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

附 件：

指导教师评语： 总体评价： 签名： 月 15 2014 年 3 日

注：请将该封面与附件装订成册。

附件1：外文资料翻译译文

基于单片机的温度控制：一个跨学科的本科工程设计项目

James S. McDonald

Department of Engineering Science

Trinity University San Antonio, TX 78212

摘要：本文描述了一个跨学科的设计项目，在作者的监督下，由四个工程科学系的大四学生为一组进行的。该项目的目的是开发一个充气室温度控制系统。该系统是允许在规定范围内输入所希望的腔室温度，并且显示出的实际的腔室温度阶跃响应的超调量小于1开尔文和稳态温度误差。这组学生开发的细节设计，基于摩托罗拉MC68HC05家庭单片机，进行了描述。结果表明，解决方案需要广泛的知识，分别来自多个工程学科包括电气、机械和控制系统工程。

1.引言

本文主题的设计项目源于一个真实的应用程序。显微镜载物片干燥器的原型已经开发在OmegaTM CN-390温度控制器，本项目的目标是建立一个自定义的温度控制系统来代替欧米茄系统，动机是专门为应用对象定制控制器以低得多的成本实现相同的功能，如欧米茄系统是以不必要的灵活来具备处理多种应用程序的能力。

幻灯片的烘干机样机的机械布局如图1所示，烘干机的主要元素是一个大型,绝缘,显微镜载玻片的充气室，每个样品用纸巾包裹石蜡，可以设置在球童。为了使石蜡保持适当的一致性，幻灯片室的温度必须维持在所需的温度常数。第二个室有电阻加热器和温度控制器，和一个风扇安装在干燥结束时使加热器的热量吹进幻灯片室。

这个设计项目是由四名学生在1996 - 97学年在作者的监督下作为一个部门的高级设计项目。本文的目的是描述和解决学生方案的一些细节问题，并讨论了由一个跨学科的这种类型的设计项目所提供的教育机会。学生自己的报告发表在1997届全国大学生研究上[1]。

第2节给出了问题的更详细的说明，包括性能指标，以及第3节描述了学生的设计。第4构成了大量的纸张，并讨论了在设计过程中的某些细节的几个方面而提供了独特的教学机会。最后，第5节提供了一些结论。

图1.幻灯机机械布局

2.问题陈述

该项目的基本思想是，取代使用定制设计的系统中的欧米加CN-390温度控制器的功能的有关部分。应用决定了温度设定通常保持很长一段时间不变，但它仍然重要的是阶跃变化被跟踪在一个―合理‖的方式。因此要求主要归结

●使室内温度设定点是进入 ●显示设定温度和实际温度

●跟踪设定点温度与可接受的上升时间，稳态误差和超调的阶跃变化 表1给出了规范的更精确的说法。

表1.温度控制器规格

虽然在表1中有一部分没有明确规范，很明显，客户想要的是数字显示设定值和实际温度，而温度设定点应该是数字(而不是，通过电位器模拟设置)。

3.系统设计

根据数字温度显示和定位点要求规定，基于单片机的设计可能是最合适的。图2显示了学生的设计框图。

图2.温度控制器的硬件原理框图

该微控制器，摩托罗拉MC68HC705B16（简称6805），是系统的心脏。它从一个简单的四键键盘接受输入，允许规范的设定点温度，并显示这两个设定点，使用两位数字的七段LED显示器的显示驱动控制，所有这些输入和输出是通过并行端口容纳6805。腔室的温度检测是通过预先校准热敏电阻和6805的模拟数字输入。最后，一个脉冲宽度调制（PWM）在6805输出用于驱动继电器的开关，线路功率电阻加热器的关闭。图3显示出了电子设备和其接口到6805的一个更详细的示意图。键盘，有四个键，连接到引脚Pa0-Pa3的端口，配置为输入。作为一个关键的功能模式开关。支持两种模式：设置模式和运行模式。在设置模式中两个其他键都用于指定设定点的温度：一种是增量和一个递减。第四个键是未使用的，目前。该LED显示器是由哈里斯半导体icm7212显示驱动器连接到引脚Pb0-Pb6的B口驱动，配置为输出。感温热敏电阻的驱动，通过电压分压器，针AN0（8个模拟输入中的一个）。最后，销PLMA（两个PWM输出中的一个）驱动加热器继电器。

图3.单片机控制板的原理图

6805软件实现了温度控制算法，保持温度显示器，并改变设定点响应键盘输入。因为写这篇文章的时候他是不完整的，所以，软件将不会在本文中详细讨论。特别是控制算法尚未确定，但是它可能是一个简单的比例控制器，肯定不会比一个PID更加复杂。有些控制设计问题将在第4节中讨论。

4.设计过程

虽然本质上该项目只是打造一个恒温器，但它提供了许多很好的教学机会。知识和经验的高级工程本科基础就足够让他或她解决各个方面问题的边缘。然而，在每一种情况下，实际的考虑使情况显著地复杂了。好在这些并发症并非不可克服，其结果是一个非常有益的设计经验。

本节的其余部分着眼于刚才所描述的问题的类型所体现出来的几个方面的学习机会，4.1节讨论了一些系统的热特性的简化数学模型，以及它如何能够容易地验证实验的特征。4.2节描述了现实的控制算法的设计如何才能到达使用控制设计的入门概念。4.3节指出这样一个简化的建模/控制设计过程中的一些重要的不足之处，以及他们如何可以通过模拟来克服。最后，4.4节给出了一些单片机设计的相关问题的出现和学习的机会，并提供了一个概述。

4.1数学模型

集成元件的热系统，在几乎任何介绍线性控制系统的资料上都有文字描述，