2 硬件设计
    系统硬件主要由C8051F040单片机最小系统、PTR2000无线通信模块、TCA785移相调压控制模块、Ptl00测温模块、WDK505测液位模块等组成。
2．1 C8051F040单片机最小系统
    最小系统以单片机C8051F04O为核心，包括晶体振荡电路、复位电路、抗干扰电路、电压基准电路和电源部分。C805lF040单片机是美国Cygnal公司生产的完全集成的混合信号系统级芯SoC。它具有64kB Flash、4352BRAM、CAN控制器2．0、两个串行接口、5个16位定时器、12位A／D转换器、8位A／D转换器及12位D／A转换器等，它内部还带有JTAG接口，使调试变得非常方便。
2．2 PTR2000无线通信模块
    该器件将接收和发射合接为一体，工作频率为国际通用的数传频段433MHz；采用FSK调制／解调，可直接进入数据输入／输出，抗干扰能力强。该模板块在内部集成了高频接收、PLL合成、FSK调制／解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能。通信距离可以满足设计要求，设计电路中将PTR2000的一部分通过MAX232进行电平转换后与计算机串口连接，另一部分与最小系统连接。
2. 3 TCA 785移相调压控制模块
    加热模块采用移相触发集成触发器来实现。触发器TCA785过零点的识别能力高，移相范围更宽，输出脉冲的整齐度更好，可使受控元件在0V到220V无级改变，常用于对精度要求高，受控环境恶劣的条件下。移相触发是通过改变电压调节导通角来实现调压，负载两端的电压及平均功率是随移相触发角的变化而变化的。在可控硅的每个正或负的周期中都有保持通、断的部分，即输出连续可调，能适应各种性质的负载。本系统为加热单元设置了总控开关，上位机可直接控制开关的通断，用灯泡显示开关状态。其控制原理图见图2。

2．4 Ptl00测温模块
    Ptl00温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。铂热电阻的线性较好，在0到100℃之间变化时，最大非线性偏差小于0．5℃。铂热电阻阻值与温度关系为：
    
    式中，A=0．00390802；B=-0．000000580；其阻值表达式可近似简化为：Rpt00=100×(1+At)，当温度变化1℃，Ptl00阻值近似变化0．39 Ω。
2．5 WDK505测液位模块
    采用WDK505压力变送器测量液位。该仪器具有防结露、防雷击设计，抗干扰能力强，长期稳定性好等优点。芯片置于全不锈钢壳体内坚固密封，可靠性好，精度高。

3 软件设计
    此系统的主要任务是对C8051F040芯片的初始化和各种参数的设置和通信，并显示。重点是超调量控制、温度控制PID实现以及上位机软件的编写。
3．1 超调量控制
    实验表明，水温控制系统中，采用一般的控制始终具有较大的超调，只能靠自然冷却，这就使得调节时间大大延长。因此，在水温控制系统中要缩短调节时间，就必须做到基本无超调。通过反复实验，采用在程序中加入PID算法以及模糊控制方法进行温度控制。实践证明，这种控制方式可以加快系统阶跃响应，减小超调量，并且具有较高的温度控制精度。
3．2 上位机软件
    上位机软件利用VC++编写，可以设置2个通道的上、下限温度和液位，以及温度和液位的实时显示和温度随时间变化曲线。上位机软件可以打印温度曲线，可以全图打印，也可以局部打印，还可以随时查看历史数据。其界面如图3所示。

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