單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-13 13:06本頁(yè)面
【正文】 中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。 要：本文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn)捷的描述。參考文獻(xiàn)[1] 趙麗娟，2006，44(1)[2] 張開(kāi)生， ，2005，(7)[3] 沈建華，楊艷琴，翟驍曙..MSP430 系列16 ，2004，148155[4] :機(jī)械工業(yè)出版社，1994:9095MCS51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20091013 16:16摘 本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)低功耗、處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使用單片機(jī)作為主控制器，對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控。隨后整個(gè)系統(tǒng)再通過(guò)檢測(cè)前一階段控制后的溫度，進(jìn)行近一步的控制修正，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度監(jiān)控目的。 溫度調(diào)節(jié) 對(duì)于PID 調(diào)節(jié)器，當(dāng)偏差值輸出較大時(shí)，輸出值會(huì)很大，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以在實(shí)際中，需要對(duì)調(diào)節(jié)器的輸出限幅[4]，即當(dāng)|u|umax 時(shí)，令u=umax 或u=umax ，或根據(jù)具體情況確定。u(k) 為調(diào)節(jié)器第k次輸出， e(k) 為第k 次給定與反饋偏差。 數(shù)字PID本文控制算法采用數(shù)字PID 控制，數(shù)字PID 算法表達(dá)式如下所示：若控制周期TC已結(jié)束(即M=0)，則屏蔽T1定時(shí)器中斷，進(jìn)行新一輪溫度采樣；若控制周期TC還未結(jié)束〔即M≠0 〕，則開(kāi)始判斷導(dǎo)通時(shí)間是否結(jié)束。 圖中，M代表定時(shí)器控制周期計(jì)數(shù)值，N則表示由調(diào)節(jié)器計(jì)算出的控制量。在啟動(dòng)采樣的同時(shí)屏蔽T1中斷。MSP430的T1定時(shí)器中斷作為控制中斷，溫度采樣過(guò)程和控制輸出過(guò)程采用了互鎖結(jié)構(gòu)，即在進(jìn)行溫度采樣，溫度值處理和運(yùn)算等過(guò)程時(shí)T1不定時(shí)，待采樣全過(guò)程進(jìn)行完時(shí)再啟動(dòng)T1定時(shí)并同時(shí)屏蔽采樣中斷。同時(shí)，按照PID算法，對(duì)溫度采樣值和給定值之間的偏差進(jìn)行控制，得到控制量。每16個(gè)采樣點(diǎn)取一次平均值。 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分使用單片機(jī)自帶的12位A/D轉(zhuǎn)換器，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換和控制，免去使用專(zhuān)用的轉(zhuǎn)換芯片，使系統(tǒng)處理速度更快，精度更高，使電路簡(jiǎn)化。溫度控制器控制的最高溫度為400℃，當(dāng)給定溫度超過(guò)400℃時(shí)以400℃計(jì)算。 軟件設(shè)計(jì)中選取控制周期TC 為200(T1C) ，導(dǎo)通時(shí)間取Pn T1C ，其中Pn 為輸出的控制量，Pn值介于0～200之間， T1 為定時(shí)器定時(shí)的時(shí)間，C為常數(shù)。 單片機(jī)溫度控制器控制溫度范圍100℃到400℃，采用通斷控制，通過(guò)改變給定控制周期內(nèi)加熱和制冷設(shè)備的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，來(lái)提高和降低溫度，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。選取該巴特沃斯二階有源低通濾波電路的截止頻率fH=10 kHz 。 由于傳感器輸出微弱的模擬信號(hào)，當(dāng)信號(hào)中存在環(huán)境干擾時(shí)，干擾信號(hào)也被同時(shí)放大，影響檢測(cè)的精度，需用濾波電路對(duì)先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理，以提高信號(hào)的抗干擾能力。根據(jù)上式，
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