課程設(shè)計--恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-13 07:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電 路鍵 盤顯 示 器風(fēng) 扇 電 機 圖 1 系統(tǒng)方框圖 信號檢測電路對電梯間的溫度進(jìn)行實時的獲取，并將獲得的溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號； S08AW60 內(nèi)部有 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，把獲取的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并根據(jù)便寫好的控制程序進(jìn)行判斷，再利用片內(nèi)的定時 /計數(shù)（ TPM）模塊對電機進(jìn)行PWM 調(diào)速；鍵盤主要是設(shè)定要保持的溫度值；顯示器對當(dāng)前溫度值或設(shè)定值進(jìn)行顯示。 系統(tǒng)控制算法的設(shè)計 本系統(tǒng)主要是對測量到的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比 較，然后獲得偏差值，是對溫度的反饋偏差控制。就必然用到經(jīng)典控制理論中的 PID（ Proportional Integral and Derivative 比例積分微分）控制，采樣 PID 控制的基本公式如公式 1 ， kiDIp TkekeTieTTkeKtu0)1()()()()( （ 1） 其中 Kp 為比例系數(shù)， Ti 為積分時間， Td 為微分時間， T 為采樣時間。因計算中需要累加求和，不便于單片機的計算，因此算其增量式 。 由增量式 PID 算法獲得的控制值，再通過 PWM 的調(diào)速方法來調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn) 10 速，達(dá)到控溫的目 的。 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)需要各單元電路的正常工作才能實現(xiàn)對電梯間溫度進(jìn)行實時控制的目的，各單元電路包括檢測電路、微控制器的工作電路、顯示電路和鍵盤電路。 檢測電路設(shè)計 + 5 VP T A 0P T A 1P T A 2P T A 3P T A 4P T A 5P T A 6P T A 7P T C 0P T C 1P T C 2P T B 5P T B 4P T B 3P T B 2P T B 1P T B 0VDDV S SR E S E TP T D 0A W 6 0V R E F HVDDADV R E F LV S S A DP T E 2 /T P M 1 C H 0R1 21 0 0R1 31 0 0R1 11 0 0A R21 0 K1 0 K+ 5 V1 2 V1K1KG u 1 0 0 圖 2 溫度檢測電路 熱電阻所測得的是電阻量，需要轉(zhuǎn)化為電壓量才能被控制器采集。最基本的電阻 電壓轉(zhuǎn)換電路是將其與另一固定電阻串聯(lián)，但這種方法，當(dāng)溫度為量程下限時輸出不為零，這樣不利于小信號的放大和提高 A/D 轉(zhuǎn)換的精度。因此，本系統(tǒng)采用橋路測量，電路如圖 2 所示。 在溫度信號的檢測電路中，一端接 12V 的恒壓源，另一端接地， R1 R12和 R13 的阻值都為 100Ω，銅熱電阻傳感器在 0℃時的電阻為 100Ω，銅熱電阻在0℃～ 35℃時的電阻值隨著溫度的升高呈線性增加的趨勢，其中 Gu100 的分度如表 1 所示。 表 1 Gu100 分度表 溫度（ ℃ ） 電阻 Rt（ Ω） 溫度（ ℃ ） 阻值 Rt（ Ω） 0 20 5 25 10 30 15 35 在放大電路上，使用的是差分放大電路，由于溫度為 35℃時傳感器的阻值為 ，可求 出橋兩端的電壓差值為 ，則放大系數(shù)為 10。 11 微控制器的工作電路設(shè)計 圖 3 AW60 工作電路圖 VDD 和 VSS 是 S08MCU 主要的電源引腳，工作電壓范圍是 ~。在電源引腳上加兩個獨立的電容器，其中一個為大容量的 10μ F 鉭電容器，為系統(tǒng)提供大容量的電荷存儲，同時在離 MCU 電源管腳盡可能近的地方安裝一個 μ F 的陶瓷旁路電容器來抑制高頻噪音。 RESET（復(fù)位）引腳是一個專用引腳，帶有內(nèi)置的上拉器件。它具有輸入電壓遲滯和 10mA 電流輸出驅(qū)動器，但沒有輸出斜率（壓擺率）控制。由于存 在內(nèi)部加電復(fù)位電路和低電壓復(fù)位電路，因此在一般情況下不必使用外部復(fù)位電路。如果需要，可以增加一個到地電位的簡單開關(guān)（拉低復(fù)位管腳以強制進(jìn)行復(fù)位）來實現(xiàn)手動外部復(fù)位，如圖 3 所示。 顯示電路設(shè)計 如圖 4 所示， S08AW60 的 A端口與 74CHT244 的八個輸入端相連， 74CHT244的相對應(yīng)的八個輸出端與數(shù)碼管的八個輸入端一一相連， 74CHT244 具有數(shù)據(jù)緩存和驅(qū)動的功能，當(dāng)八個信號全部到齊之后再全部輸出，以足夠的電流驅(qū)動數(shù)碼管的段碼顯示相應(yīng)的數(shù)字。在數(shù)碼管與 74CHT244 之間還要并聯(lián)上 470 歐姆的電阻，防止有過大的電流流過燒壞數(shù)碼管。 S08AW60 的 C 端口的低 3 位分別接 3 個 PNP 型的 9012 三極管的基極，三極管的集電極分別與數(shù)碼管的兩 COM 端相連，發(fā)射極接 +5V電壓，具有選通數(shù) 12 碼管的作用。數(shù)碼管選擇的是共陽極的，所以單片機的 C 口 PTC0～ PTC2 中任何一個端口輸出低電平時，則與之相連的數(shù)碼管被選通。為了過大電流燒壞芯片，在 S08AW60 的輸出與三極管基極之間接上 3 個 10K 的電阻，在此的電阻也起到限流的作用。 顯示模塊用的是 3 個共陽極的數(shù)碼管，一塊 74CHT244 和 3 個 9012 三極管。 1 Y 2141 Y 3122 Y 032 Y 152 Y 272 Y 392 O E /191 O E /11 A 021 A 141 A 261 A 382 A 0172 A 1152 A 2132 A 311GND10V C C201 Y 0181 Y 1167 4 CH T 2 4 4+ 5 Ve1d2V c c3c4dp5b6a7V c c8f9g10D P Ye1d2V c c3c4dp5b6a7V c c8f9g10D P Ye1d2V c c3c4dp5b6a7V c c8f9g10D P YP1P2P3P4P5P6P7P8P1P2P3P4P5P6P7P8P1P2P3P4P5P6P7P8P1P2P3P4P5P6P7P8P 1 P 89 0 1 2P N P9 0 1 2P N P9 0 1 2P N PT1 T2 T3T1T2T3R11 0 KR21 0 KR31 0 K+ 5 VP T A 0P T A 1
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