/D 通过检测不同电压值判断按下的按键。 2.2.4 加热控制电路加热控制电路由继电器、直流电机、三极管开关电路等组成,继电器控制加热板电热膜的开关,三极管开关电路与单片机接口相连,通过单片机输出不同频率的脉冲信号控制直流电机的转速,从而控制水箱中的饮用水进入加热板电热膜的水流量,进而控制出水温度。加热控制电路原理图如图 4所示。图4加热控制电路原理图 2.3 温度控制算法实现温度控制算法程序主要包括主程序和中断控制程序,其中主程序包括数据采集子程序、 LED 显示子程序、按键程序、 PID 控制子程序等。数据采集子程序主要对水温、电压和水流量进行采集; LED 显示子程序负责在 LED 数码管和 LED 等上显示当前的水西南科技大学自学考试毕业论文设计 5 温、目标水温、加热状态、出水量和报警信号;按键程序的四个按键包括电源开关、温度选择、儿童锁和出水按键; PID 控制子程序负责调节电机的转速,保持温度稳定在用户的设定值。温度控制流程图如图 5所示。温度控制依据所采集的实际水温和目标温度之差来调节电机的转速,从而控制饮用水流经加热板的速度,调节出水温度。温度控制系统的核心是 PID 控制,如图所示,控制系统通过采集出水温度与目标温度值进行比较,然后依据入水温度、水流量和电源电压值进行比例积分微分运算。这里被控对象传递函数为,去目标温度为 50 oC, T=50 ,τ=0.3 ,经计算,增益系数 K=8 ,比例参数 kp=5 ,积分参数 ki=0.1 ,微分参数 kd=2 ;为了验证系统的可行性,在 MATLAB/Simulink 软件中进行仿真实验,其中, 闭环控制环节可以用一阶滞后环节来近似代替,如图 6所示为仿真框图,得到如图 7 所示的仿真结果,图 7中图 a)为目前市场上所用的控制器的仿真结果,图 b)为基于本文所设计的 PID 算法的控制器。图5温度控制流程图
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