方案论证

本题目是设计一个水温控制系统，要求能在0ºC-100ºC范围内设定控制水温，控温精度为±0.4ºC，并具有较好的快速性和较小的超调，以及显示功能。前向通道（测量部分）：

主控制器：

方案一：

此方案采用89C51单片机^[6]实现。单片机软件编程自用度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制，但是89C51需外接模数转换器来满足数据采样，对外围电路来说，比较复杂。另外，由于89C51的信号实时处理能力有限，不能较好的实现设计的精度要求。

方案二：

此方案采用TMS320F240 DSP实现。

本方案的主要优点：

1.速度快，执行速度达到20MIPS，几乎所有的指令可以在50µs的单周期内完成，如此高的性能非常适合实时数据采集。

2.硬件结构简单，DSP片内具有十位A/D转换器，不需要外接A/D转换器，并且还具有丰富的可编程多路复用I/O引脚。

3.软件编程灵活，可采用C语言与汇编语言混合编程

所以根据实际需要我们选择了定点型的DSP芯片。

键盘显示部分：

HD7279A是一种管理键盘和LED显示器的专用智能控制芯片。HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或者16进制码，同时具有2种译码方式，此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。它能对8位共阴极LED显示器或64个LED发光管进行管理和驱动，同时能对多达8 * 8的键盘矩阵的按键情况进行监视，具有自动消除键抖动并识别按键代码的功能，从而可以提高CPU工作的效率，HD7279A和微处理器之间采用串行接口，其接口电路和外围设备简单，占用口线少，加之它具有较高的性能价格比，而其它芯片如8255等没有自动消抖等功能，有较高的性能价格比，因此，在微型控制器，智能仪表，控制面板和家用电器等领域中日益获得广泛的应用，所以采用HD7279。

传感器：

方案一：在过去的测温系统中，通常采用AD590是已作过校正的二端温度传

感器，具有一定的测量精度，但是AD590是模拟器件，硬件电路设计与测试复杂，

在整个测温段线形不是很好，所以很难满足任务书的±0.3℃的要求。

方案二：在本系统中，采用DS1820温度传感器。

DS1820温度传感器特性如下：

（1）独特的单线接口方式，DS1820在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS1820的双向通讯。

（2）DS1820支持多点组网功能，多个DS1820可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。

（3）DS1820在使用中不需要任何外围元件。

（4）测温范围-55℃~+255℃，固有测温分辨率0.5℃。   

（5）测量结果以9位数字量方式串行发送。

选用DS18B20数字式温度传感器，无需任何外围电路即可实现温度检测，硬件设计及调试简单方便，DS18B20片内具有自校正功能，绝对精度高，最高可达到0.01℃，能够满足任务书的要求。

后向通道：

继电器/加热炉：通过光电偶合器来控制继电器的开关来完成对加热炉的控制，由于故态继电器是由故态元件组成的无触电开关器件。这种结构特点决定了它比电磁继电器电器工作可靠，寿命长，对外干扰小，能与逻辑电路兼容，抗干扰能力强，开关速度快，使用方便。故态继电器