嵌入式系統(tǒng)課程論文：基于arm的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-06-11 11:06本頁面
【正文】 IRQ_Init(void) { VICIntSelect = 0x00。 // T0 中斷標(biāo)志置位 T0IR = 0x01。 //1 毫秒定時(shí) } void __irq Timer0Int(void) { T0Flag = 1。 //復(fù)位 T0TC，并產(chǎn)生中斷標(biāo)志 T0MR0 = Fpclk/1000。 //定時(shí)器設(shè)置為 0 T0PR = 0。j)。i) for(j=5000。 for(i=100。 int8 i_pid_result。 fp32 ui_Kd=。 uint32 ui_Ad_Cnl=0。 uint8 T0Flag=0。 uint8 TEM=30。 //AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 uint16 ADC_Result。 14 uint8 Disp =0。 uint8 selectable[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}。 5） 要提高控制精度還是要做好信號處理，最好做一個(gè)傳感器線性變化的系統(tǒng)出來做一下比較。 3） 經(jīng)過 PID 算法之后的控制精度有待于進(jìn)一步提高，波動(dòng)范圍還是有一點(diǎn)大。 設(shè)計(jì)還存在的問題 1） 采樣經(jīng)過數(shù)字濾波之后采樣值還是不夠準(zhǔn)確。 I 參數(shù)設(shè)置 13 如不能肯定積分時(shí)間參數(shù) I 應(yīng)為多少，請先把 I 參數(shù)設(shè)置大些（如 1800 秒），(I 3600 時(shí)，積分作用去除 )系統(tǒng)投運(yùn)后先把 P 參數(shù)調(diào)好，爾后再把 I 參數(shù)逐步往小調(diào)，觀察系統(tǒng)響應(yīng)，以系統(tǒng)能快速消除靜差進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，而不出現(xiàn)超調(diào)振蕩為最佳。這是因?yàn)闊崦綦娮枋揭?個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的電阻，溫度升高傳感器的阻值減小在其上的電信號反而減小，當(dāng)從與其串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器上取出電信號是則與之相反，亦即溫度升高采樣信號也隨之升高。 第 五 節(jié) 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決 在設(shè)計(jì)我們碰到了不少的問題，首先是整個(gè)電路的布局問題，如何才能合理布局不僅關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的觀賞性 ，更關(guān)系到系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定正常的工作，因而我們把整個(gè)電路除了 LPC2131 和鍵盤板外的所有元器件都焊接在了一個(gè)板子上，這樣不僅看起來舒服美觀，也為后面的調(diào)試打下了基礎(chǔ)，調(diào)試起來不會因?yàn)殡娐返碾s亂無章而焦頭爛額，而鍵盤顯示完全能夠固定在整個(gè)電路板上，緊接著是電路的設(shè)計(jì)問題，在老師的關(guān)懷幫助下我們也很快得到了解決；采樣信號的變化幅度趨向如何才能和溫度的變化一致呢？這也是一個(gè)問題。 i_R_value =(uint32) (1+ 952 * tem * tem * tem)（式 1） ui_Ad_Cnl = (30200 *2960) / (30200 + i_R_value)（式 2） 上面式 1 是溫度與電阻值對應(yīng)關(guān)系，式 2 是串聯(lián)轉(zhuǎn)化出來的設(shè)定電信號的值。主模塊的功能是為其余幾個(gè)模塊構(gòu)建整體框架及初始化等，數(shù)據(jù)采集模塊是將 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字采集并存貯導(dǎo)存儲器中，數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)驚醒處理，最主要的是進(jìn)行數(shù)字濾波、控制算法模塊完成控制系統(tǒng)的 PID 運(yùn)算并輸出空置量。 其中鍵盤顯示的硬件電路圖如下所示： 圖 9 鍵盤顯示原理圖 第 四 節(jié) 實(shí)驗(yàn)測試部分 整個(gè)系統(tǒng)的軟件流程圖 由于整個(gè)系統(tǒng)軟件比較復(fù)雜，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng)程序的 編制適合采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，故要求整個(gè)控制系統(tǒng)軟件由許多獨(dú)立的小模塊組成，它們之間通過軟件接口連接，遵循模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊，模塊間的數(shù)據(jù)關(guān)系松散的原則，將各功能模塊組織成模塊化的軟件結(jié)構(gòu)。直接利用 LPC2131 的 SPI 串行總線先發(fā)送要顯示數(shù)據(jù)的段碼在發(fā)送顯示數(shù)據(jù)的位碼，這樣就能夠把要顯示的數(shù)據(jù)顯示出來，再利用 TIMER0 的中斷功能不斷對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速刷新，從達(dá)到了董濤現(xiàn)實(shí)的目的。……………… 圖 8 EasyARM 2131 開發(fā)板功能框圖 上圖 8 為本課程設(shè)計(jì)用到的開發(fā)板的基本功能框圖，在這里用到的有定時(shí)器 10 0， a/d 轉(zhuǎn)換， PWM 輸出，通用 I/O 口和 SPI 串口總線以及向量中斷控制器 VIC等。 8） 具有 I2C 接口和 SPI 、 SSP 接口輸出 9） 實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制實(shí)驗(yàn)。 6） 可進(jìn)行 GPIO 的控制實(shí)驗(yàn)，如鍵盤輸入、模擬 SPI 等。 4） 多種免費(fèi)商業(yè)化軟件包及其詳細(xì)的開發(fā)文檔，如 SPI、 I2C 總線軟件包。 2） 板上的功能部件與 CPU 之間可使用跳線選擇連接。 ARM 控制部分 本課題采用的是控制芯片相當(dāng)豪華的 LPC2131。 圖 7 其中的 1K 與 2K是限流電阻。 溫度控制電路 圖 7 繼電器控制加熱原理圖 9 如上圖為通過 LPC2131 的 PWM2 輸出即 口輸出一定脈沖寬 度的波形，這樣就能夠控制圖 7 中三極管的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)對圖 7中加熱電阻 (即 HOT)加熱時(shí)間的控制，從控制到了溫度，也就改變了和（ HOT）固定在一起的溫度傳感器的阻值，這樣就能夠進(jìn)行采樣 A/D 轉(zhuǎn)換。這就剛好可以滿足 LPC2131 對最大 A/D 轉(zhuǎn)換至 的限制。 鑒于我們身邊的資源獲取的難易程度，我們選擇了方案二，其次，強(qiáng)大的功能也是我們做出選擇的重要原因。 方案二：采用 LPC2131 進(jìn) 行控制，其強(qiáng)大的功能要滿足這個(gè)控制要求簡直是大材小用，價(jià)格也不便宜，但它明顯的優(yōu)勢還是吸引了設(shè)計(jì)者。 由以上幾種方案的比較，方案一的可行性以及便利處也是顯而易見的，因此，我們毫不猶豫的選擇了方案一。這要增加不少外部電路，不僅增加了電路復(fù)雜度，而且加大了對課題的設(shè)計(jì)難度，操作也不方便。 方案一： 采用 8個(gè)數(shù)碼管、 8個(gè)按鍵和兩個(gè) 74HC164 組成鍵盤顯示電路部分，只需利用一個(gè) LPC2131 上的 I/O 管腳作為實(shí)現(xiàn)對按鍵的掃描、消除抖動(dòng)，這再加上 SPI 6 模塊幾個(gè)引腳就可以輕而易舉的解決鍵盤顯示部分電 路。再利用 LPC2131 開發(fā)板自帶的 A/D 轉(zhuǎn)換電路即可準(zhǔn)確測試。 各部分電路方案論證 1）采樣部分 方案 ：采用熱敏電阻，可滿足 35℃ 95℃的測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性和可靠性都比較差，對于檢測精度小于 1℃的溫度信號是非常不利的。再通過差分電路信號放大電路將信號進(jìn)行較好的處理后，在采用和方案一同樣的 A/D 轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)溫度控制。根據(jù)IEEE 規(guī)定該型號的鉑電阻傳感器溫度變化系數(shù)為 歐 /攝氏度，需要注意的是該數(shù)值為百分?jǐn)?shù)。有了這個(gè)電信號值就可以控制加熱來實(shí)現(xiàn)溫度的控制。而比較麻煩的它是一個(gè)隨溫度非線性變化的電阻，這就增加了整個(gè)系統(tǒng)的控制難度，它實(shí)際上要求我們在這個(gè)溫度傳感器上要做大量的工作，比如我們要把它隨溫度變化的曲線一點(diǎn)點(diǎn)的測試出來，然后還要還要根據(jù)測試出來的曲線圖進(jìn)行分段線性化，這樣才有利于在控制程序中進(jìn)行軟件編程。 第 二 節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及方案選擇
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