【水温控制系统】是计算机控制与接口技术领域中一个典型的实践课题，主要目的是让学生通过实际操作来理解和掌握控制系统的设计与实现。在这个系统中，计算机扮演着核心角色，它负责监测和调整水温，以达到预设的温度设定值。下面将详细阐述这个系统的设计要求、工作原理以及相关知识点。
设计题目虽为“炉温控制系统”，但根据描述可推测，其应用场景可以扩展到水温控制，即通过控制加热源（如电炉）来调节水温。系统要求能够处理室温到100℃的范围，并允许用户自由设定温度。
**设计任务**：
1. **电路原理图**：需要绘制包含给定值、反馈、显示电路以及主电路的完整电路图。给定值电路用于设定目标温度，反馈电路则实时检测当前水温，显示电路用于呈现当前温度状态，而主电路则是执行加热功能的核心部分。
2. **工作原理**：系统应基于PID（比例-积分-微分）控制理论，其中比例部分快速响应温度变化，积分消除稳态误差，微分预测未来趋势，以实现精确控制。
3. **算法选择**：由于存在大滞后效应（热容导致温度响应缓慢），需要采用能应对这种特性的控制算法，如Smith预估控制器或者改进的PID算法。
4. **程序框图**：需画出闭环数字控制的流程图，展示信号的输入、处理和输出过程。
**设计报告**应包含以下几个部分：
1. **设计题目与要求**：清晰地列出设计的目标和规定，如温度范围、供电电压等。
2. **设计任务分析**：详细解析系统设计的思路，如控制策略的选择，硬件组件的选用，以及为何选择这些方案。
3. **详细设计**：深入探讨水温控制系统的原理，如温度传感器的选型，控制器的参数整定，以及如何处理系统的动态特性。
4. **课程设计总结**：总结设计过程中的学习体验，讨论遇到的问题，解决办法，以及对整个控制理论和技术的理解提升。
在实际操作中，学生还需要考虑硬件接口设计，如如何将计算机与温度传感器、加热元件连接，以及如何编写控制软件来读取数据、计算控制信号并驱动加热元件。此外，安全因素也不容忽视，例如过热保护、短路防护等。
水温控制系统的实现涉及到了计算机控制理论、接口设计、模拟电子技术、数字信号处理等多个方面的知识，是一个综合性的实践项目，有助于加深学生对计算机控制与接口技术的理解，并提升其实际工程问题解决能力。
