淋浴方舱控制系统的研究与设计

摘要

方舱系统起源于美国，最早应用于美国军队，并且每个方舱都配备有车辆，因此方舱具有了机动性强，灵活性好的特点。近些年来，随着技术的不断改进和发展，方舱系统逐应用在美国军队的军事指挥系统、通信系统、医疗保障系统等。80年代初，我国开始了方舱系统的研究，到目前为止，方舱系统已经应用在电力供应、应急通信系统等。洗浴是与人们生活息息相关的话题。近些年来我国一些偏远地区经常发生地震等自然灾害，灾害所带来的病菌时刻威胁着灾区人民和部队士兵的健康。本文提出了淋浴方舱控制系统的设计方案，淋浴方舱控制系统是淋浴系统和方舱技术的结合，该系统既具备了方舱系统的机动、灵活的特点，又具备了淋浴系统洗浴的功能。
　　本文的主要工作是设计出淋浴方舱控制器。淋浴方舱系统由淋浴设备和方舱构成，其中方舱系统的核心是主控制器的设计。在本设计中主控制器采用了单片机C8051F040和C8051F350，在数据采集方面用到了温度传感器、流量传感器、液位传感器等。主控制器负责对数据进行处理，根据计算的结果通过CAN总线向热水器终端发送指令，决定热水器是否工作。在温度控制方面分析了常用的控制方法，比较其优点与缺点，最终选择了PID温度控制算法。最终设计出淋浴方舱控制器，并对其进行测试和实验分析，最终达到设计要求，并且能够实现温度的自动控制。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外发展情况

1．2．1 方舱的发展

1．2．2 微控制器原理

1．2．3 PID算法的发展

1．3 系统的性能要求

1．4 本文的主要工作

2 淋浴方舱系统的研究

2．1 方舱系统

2．2 方舱内部结构的设计

2．2．1 主控制器

2．2．2 热水器终端

2．2．3 软体水罐

2．2．4 水路管道

2．3 淋浴方舱的工作原理

2．4 本章小结

3 PID温度控制算法的研究

3．1 PID简介

3．1．1 PID控制规律

3．2 PID控制器的分类

3．3 离散PID算法

3．3．1 位置式PID控制算法

3．3．2 增量式PID控制算法

3．4 系统PID控制参数的整定与实现

3．5 本章小结

4 淋浴方舱主控制器的设计

4．1 主控制器的构成

4．2 核心芯片的介绍

4．2．1 C8051F040的介绍

4．2．2 C8051F350的介绍

4．3 传感器模块的设计

4．3．1 温度传感器的选择

4．3．2 液位传感器

4．4 电源模块的设计

4．4．1 24V电压的产生

4．4．2 5V电压的产生

4．4．3 3．3V电压的产生

4．5 语音模块的设计

4．5．1 ISD4004介绍

4．5．2 语音模块的工作原理

4．6 显示模块的设计

4．7 通信模块的设计

4．7．1 CAN总线的应用与特性

4．7．2 CAN总线协议

4．7．3 CAN控制器的基本工作原理

4．7．4 C8051F040中CAN模块的介绍

4．7．5 CAN收发器的设计

4．7．6 模块调试

4．8 本章小结

5 系统软件的设计与编译

5．1 编译环境介绍

5．2 软件设计流程图

5．3 程序设计

5．3．1 数据采集模块

5．3．2 CAN通信模块的程序设计

5．3．3 显示模块

5．3．4 控制模块

5．3．5 程序的编译和调试

5．4 本章小结

6 测试与分析

6．1 控制器的组装

6．2 温度的调试

6．3 本章小结

7 结论

7．1 本文的工作

7．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明