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北京北阳电子技术有限公司 电子竞赛 ―具有语音播报功能的水温控制系统 Electron-competition Specification Technology for Easy Life http://www.

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2 历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案 目录 具有语音功能的水温控制系统

3 摘要

3

一、方案设计与论证

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二、系统硬件电路设计.4 2.1 电路方框图及说明.4 2.2 各部分电路设计

5

三、软件设计

9 3.1PID 控制算法介绍

9 3.2 程序结构图

11 3.3 主程序流程图

12 3.4 中断流程图

13 3.5 测试方法和测试结果.14

四、总结.14

五、参考资料

14 Technology for Easy Life http://www.unsp.com.cn

3 历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案 具有语音功能的水温控制系统 摘要 本系统采用凌阳十六位单片机 SPCE061A 实现温度控制,温度信号由 PT1000 和 电压放大电路提供.通过 PID 算法实现对电炉功率和水温控制.同时,具有温度数字 语音播报和显示. 关键词: SPCE061A 单片机 Pt1000 PID SPCE061A 单片机概述 SPCE061A 是继?'

nSP 系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一个

16 位结构 的微控制器.目前有两种封装形式:84 引脚的 PLCC84 封装和

80 引脚的 LQFP80 贴 片封装. 主要性能如下:

16 位?'

nSP 微处理器;

工作电压:VDD 为2.4~3.6V(cpu), VDDH 为2.4~5.5V(I/O);

CPU 时钟:32768Hz~49.152MHz ;

内置 2K 字SRAM、内置 32K FLASH;

可编程音频处理;

32 位通用可编程输入/输出端口;

32768Hz 实时时钟,锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号;

2 个16 位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值);

2 个10 位DAC(数-模转换)输出通道;

7 通道

10 位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器;

声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能;

系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于 [email protected];

14 个中断源:定时器 A / B,2 个外部时钟源输入,时基,键唤醒等;

具备触键唤醒的功能;

使用凌阳音频编码 SACM_S240 方式(2.4K 位/秒),能容纳

210 秒的语音数据;

具备异步、同步串行设备接口;

具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能;

内置在线仿真电路接口 ICE(In- Circuit Emulator) ;

具有保密能力;

具有 WatchDog 功能(由具体型号决定) Technology for Easy Life http://www.unsp.com.cn

4 历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案

一、方案设计与论证 本题目是设计一个水温控制系统,对象为

1 升净水,加热器为

1 千瓦电热炉.要 求能在

40 摄氏度至

90 摄氏度范围内设定控制水温,静态控制精度为 0.2 摄氏度. 并具有较好的快速性与较小的超调,以及十进制数码管显示、温度曲线打印、语 音播报温度等功能.

1、 测量部分 方案一:采用热敏电阻,可满足

40 摄氏度至

90 摄氏度测量范围,但热敏电阻精 度、重复性、可靠性较差,对于检测小于

1 摄氏度的信号是不适用的. 方案二:采用温度传感器铂电阻 Pt1000.铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化 性介质中很稳定,它能用作工业测温元件,且此元件线性较好.在0―100 摄氏度 时, 最大非线性偏差小于 0.5 摄氏度. 铂热电阻与温度关系是, Rt = R0(1+At+Bt*t);

其中 Rt 是温度为 t 摄氏度时的电阻;

R0 是温度为

0 摄氏度时的电阻;