id溫控系統(tǒng)技術報告

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1、“電氣創(chuàng)新杯”電子制作競賽----溫度測控系統(tǒng)技術報告參賽隊員：指導老師：-23-目錄目錄摘要-第一章、作品完成功能第二章、系統(tǒng)方案論證2.1溫度采集模塊2.2信號處理模塊2.3升溫模塊2.4降溫模塊第三章、硬件結構設計及實現(xiàn)3.1硬件總體設計3.2溫度采集3.3人機交互3.4溫度控制第四章、軟件結構設計及實現(xiàn)第五章、作品測試數(shù)據(jù)-第六章、不足及今后改進方向附錄-19-摘要自動化控制無論是在日常生活還是在工業(yè)制造中，都發(fā)揮了重要作用。自動化控制讓生活更方便精彩，讓工業(yè)制造更易控制管理，我們在一個充滿自動化的時代。在享受了自動化控制帶來的便利的同時，我們希望能夠盡自己的努

2、力為自動化控制做出自己的貢獻，我們希望能夠為他人帶來方便。跟據(jù)電氣創(chuàng)新杯提供的平臺及我們所學的知識我們選擇設計一個溫度測控系統(tǒng)。溫度控制在生活以及工業(yè)制造中都發(fā)揮著必不可少的作用，工業(yè)需要溫度測控系統(tǒng)來監(jiān)控溫度，生活中也離不開溫度測控系統(tǒng)為我們及時提供溫度信息。雖然只是一個簡單的溫度控制，卻包含了許多知識的運用，在這個系統(tǒng)中我們能夠了解各個芯片的使用，學會軟硬件結合，鍛煉我們的綜合能力，實現(xiàn)理論聯(lián)系實際。我們希望我們的作品實現(xiàn)溫度測量與顯示，在低于某一設定溫度時能夠自動加熱，達到某已設定溫度自動停止加熱，實現(xiàn)自動化控制。因此想通過這個項目，深刻了解DS18B20芯片、L

3、298芯片及12864芯片的使用，學會運用PID調節(jié)，體會自動控制帶來的便利。我們作品通過溫度采集傳感器18B20，經單片機處理后，控制溫度在某一設定范圍內。-19-第一章、作品完成功能我們設計的溫度測控系統(tǒng)是通過溫度采集傳感器18B20，經單片機處理后，控制溫度在某一設定范圍內。主要實現(xiàn)以下功能：（1）能夠設定被加熱的金屬散熱器表面目標溫度（環(huán)境溫度向上增0-100℃）；（2）控制金屬散熱器表面溫度（控制誤差<1%）；（3）動態(tài)響應速度<30sec；（4）動態(tài)顯示當前設定溫度、實測溫度。（5）建立一個穩(wěn)定的PID調節(jié)框架（6）按鍵調節(jié)溫度設置第二章、系統(tǒng)方案論證溫度測

4、控系統(tǒng)可以分為以下幾個模塊來論證：溫度采集、信號處理、升溫、降溫。2.1、溫度采集：本設計為基于單片機8051設計的實時溫度采集模塊，采用一個單片機作為核心的最小系統(tǒng)。方案一：采用可編程邏輯器件CPLD作為主控器，對熱敏元件采集到的溫度點信號已經A/D轉換過的數(shù)字信號進行處理與計算，然后通過八段數(shù)字碼管顯示出來，因為CPLD可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的核心。而本系統(tǒng)不需要復雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。所以，從實用

5、及經濟的角度上考驗，決定放棄此方案。方案二：采用8051單片機作為主控器進行對采集到的信號處理再輸送給八段數(shù)碼管顯示。8051單片機是一個低功耗，字長為8位的單片微型計算機，由中央處理器、片內128B-19-RAM、片內4KBPOM、兩個16位的定時計數(shù)器、四個8位的I/O口（P0,P1,P2,P3），一個全雙工的串行口、五個中斷源以及時鐘等組成。它具有體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好。綜上分析，我們采用方案二。2.2、信號處理模塊方案一、信號處理系統(tǒng)，包括鍵盤、信號處理單元及接收適配器單元。其中鍵盤包括：鍵矩陣；控制部件，它輸

6、出與操作的鍵相應的交換數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸部件；及電源。接收適配器單元內有數(shù)據(jù)接收部件，可接收經電纜傳送來的交換數(shù)據(jù)；儲存部件則存儲被數(shù)據(jù)接收部件的交換數(shù)據(jù)；而傳輸／接收控制部件用于將交換數(shù)據(jù)轉換成數(shù)據(jù)碼并傳輸給信號處理單元進行處理。方案二、信號處理系統(tǒng)包括：鍵盤；信號處理單元；及接收適配器單元，其中，所說的鍵盤和接收適配器單元有選擇地利用電纜互相連接，其中所說的信號處理單元與該接收適配器單元相連，其中所說的鍵盤包括：一個有許多鍵的鍵操作部件；一個用于輸出被操作鍵相應的交換數(shù)據(jù)的控制部件；一個可通過電纜輸出交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸部件；及一內部電源，其中所說的接收適配器單元包括：一

7、數(shù)據(jù)接收部件，可接收由電纜傳輸過來的交換數(shù)據(jù)；一存儲部件，可貯存被數(shù)據(jù)接收部件或光數(shù)據(jù)接收部件所接收的交換數(shù)據(jù)；以及一傳輸／接收控制部件，可把從貯存部件讀出的交換數(shù)據(jù)轉換成交換碼，以便把交換碼傳送給信號處理單元及對此信號處理單元提供的信號進行處理。我們設計的溫度測控系統(tǒng)要求不是很高，選擇方案一。2.3、升溫模塊方案一、在升溫模塊中水泥電阻作為加熱元件，通過L298芯片控制加熱器，對水泥電阻加熱，并用DS18B20芯片來測量溫度。這種方法簡單易行，容易控制，精確度達到基本要求、價格低廉。方案二、升溫模塊采用金屬管狀電熱元件,鍍鋅外罩上有若干