基于单片机的温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计一、引言电阻炉是一种广泛应用于工业生产中的加热设备，其温度控制的准确性对于工艺过程的稳定和产品质量的保证至关重要。
本文将基于单片机设计一个电阻炉温度控制系统，通过采集温度传感器的信号，用单片机控制加热器的工作状态，实现对电阻炉温度的精确控制。
二、系统结构设计本系统由四个模块组成：温度采集模块、温度控制模块、显示模块和控制模块。
1.温度采集模块：使用一个高精度的温度传感器，如PT100，将电阻炉内部的温度转化为电压信号。
该信号经过模拟转数字转换器（ADC）转换为数字信号，传输给单片机。
2.温度控制模块：根据温度采集模块传输的信号，单片机通过PID算法计算出控制值，并输出PWM信号控制加热器的工作状态。
PID算法可根据实际情况进行参数调整，以达到系统稳定的控制效果。
3.显示模块：采用数码管或液晶显示器显示当前电阻炉的温度值，方便操作员实时监测电阻炉的运行状态。
4.控制模块：可以通过按钮或者触摸屏等方式进行设定和调整控制参数，例如设定温度范围、PID参数调节等。
三、系统工作原理1.系统初始化：单片机启动后，进行相应的外设初始化和参数设定，包括温度采集模块的配置、PID参数的设定、显示模块的显示等。
2.温度采集与转换：通过温度传感器采集电阻炉内部的温度信号，将其转化为模拟电压信号。
利用ADC将模拟信号转换为数字信号，并传输给单片机进行处理。
3.PID算法计算：单片机根据采集到的温度值，通过PID算法计算出控制值。
PID控制算法通常包括比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D）三个参数的调整，根据实际情况进行调节以达到控制精度和稳定性要求。
4.PWM输出控制：根据PID算法计算得到的控制值，单片机输出对应的PWM信号。
该信号通过驱动电路控制加热器的工作状态，调整和维持电阻炉的温度。
5.温度显示：单片机将当前的温度值通过显示模块进行显示，使操作员能够实时监测到电阻炉的温度。
基于STM32单片机的温度控制系统设计
基于STM32单片机的温度控制系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32单片机的温度控制系统的设计。
我们将从系统需求分析、硬件设计、软件编程以及系统测试等多个方面进行全面而详细的介绍。
STM32单片机作为一款高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各类嵌入式系统中。
通过STM32单片机实现温度控制，不仅可以精确控制目标温度，而且能够实现系统的智能化和自动化。
本文将介绍如何通过STM32单片机，结合传感器、执行器等硬件设备，构建一套高效、稳定的温度控制系统，以满足不同应用场景的需求。
在本文中，我们将首先分析温度控制系统的基本需求，包括温度范围、精度、稳定性等关键指标。
随后，我们将详细介绍系统的硬件设计，包括STM32单片机的选型、传感器和执行器的选择、电路设计等。
在软件编程方面，我们将介绍如何使用STM32的开发环境进行程序编写，包括温度数据的采集、处理、显示以及控制策略的实现等。
我们将对系统进行测试，以验证其性能和稳定性。
通过本文的阐述，读者可以深入了解基于STM32单片机的温度控制系统的设计过程，掌握相关硬件和软件技术，为实际应用提供有力支持。
本文也为从事嵌入式系统设计和开发的工程师提供了一定的参考和借鉴。
二、系统总体设计基于STM32单片机的温度控制系统设计，主要围绕实现精确的温度监测与控制展开。
系统的总体设计目标是构建一个稳定、可靠且高效的环境温度控制平台，能够实时采集环境温度，并根据预设的温度阈值进行智能调节，以实现对环境温度的精确控制。
在系统总体设计中，我们采用了模块化设计的思想，将整个系统划分为多个功能模块，包括温度采集模块、控制算法模块、执行机构模块以及人机交互模块等。
这样的设计方式不仅提高了系统的可维护性和可扩展性，同时也便于后续的调试与优化。
温度采集模块是系统的感知层，负责实时采集环境温度数据。
我们选用高精度温度传感器作为采集元件，将其与STM32单片机相连，通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，供后续处理使用。
基于单片机的室内温度控制系统设计与实现
基于单片机的室内温度控制系统设计与实现1. 本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高，室内环境的舒适度已成为现代生活中不可或缺的一部分。
作为室内环境的重要组成部分，室内温度的调控至关重要。
设计并实现一种高效、稳定且经济的室内温度控制系统成为了当前研究的热点。
本文旨在探讨基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现，以满足现代家居和办公环境的温度控制需求。
本文将首先介绍室内温度控制系统的研究背景和意义，阐述其在实际应用中的重要性和必要性。
随后，将详细介绍基于单片机的室内温度控制系统的设计原理，包括硬件设计、软件编程和温度控制算法等方面。
硬件设计部分将重点介绍单片机的选型、传感器的选取、执行机构的搭配等关键环节软件编程部分将介绍系统的程序框架、主要功能模块以及温度数据的采集、处理和控制逻辑温度控制算法部分将探讨如何选择合适的控制算法以实现精准的温度调控。
在实现过程中，本文将注重理论与实践相结合，通过实际案例的分析和实验数据的验证，展示基于单片机的室内温度控制系统的实际应用效果。
同时，还将对系统的性能进行评估，包括稳定性、准确性、经济性等方面，以便为后续的改进和优化提供参考。
本文将对基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现进行总结，分析其优缺点和适用范围，并对未来的研究方向进行展望。
本文旨在为读者提供一种简单、实用的室内温度控制系统设计方案，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
2. 单片机概述单片机，也被称为微控制器或微电脑，是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术，将具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种IO口和中断系统、定时器计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、AD转换器等电路）集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。
单片机以其体积小、功能齐全、成本低廉、可靠性高、控制灵活、易于扩展等优点，广泛应用于各种控制系统和智能仪器中。
基于单片机的pid温度控制系统设计
一、概述单片机PID温度控制系统是一种利用单片机对温度进行控制的智能系统。
在工业和日常生活中，温度控制是非常重要的，可以用来控制加热、冷却等过程。
PID控制器是一种利用比例、积分、微分三个调节参数来控制系统的控制器，它具有稳定性好、调节快等优点。
本文将介绍基于单片机的PID温度控制系统设计的相关原理、硬件设计、软件设计等内容。
二、基本原理1. PID控制器原理PID控制器是一种以比例、积分、微分三个控制参数为基础的控制系统。
比例项负责根据误差大小来控制输出；积分项用来修正系统长期稳态误差；微分项主要用来抑制系统的瞬时波动。
PID控制器将这三个项进行线性组合，通过调节比例、积分、微分这三个参数来实现对系统的控制。
2. 温度传感器原理温度传感器是将温度变化转化为电信号输出的器件。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、半导体温度传感器等。
在温度控制系统中，温度传感器负责将环境温度转化为电信号，以便控制系统进行监测和调节。
三、硬件设计1. 单片机选择单片机是整个温度控制系统的核心部件。
在设计单片机PID温度控制系统时，需要选择合适的单片机。
常见的单片机有STC89C52、AT89S52等，选型时需要考虑单片机的性能、价格、外设接口等因素。
2. 温度传感器接口设计温度传感器与单片机之间需要进行接口设计。
常见的温度传感器接口有模拟接口和数字接口两种。
模拟接口需要通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号，而数字接口则可以直接将数字信号输入到单片机中。
3. 输出控制接口设计温度控制系统通常需要通过继电器、半导体元件等控制输出。
在硬件设计中，需要考虑输出接口的类型、电流、电压等参数，以及单片机与输出接口的连接方式。
四、软件设计1. PID算法实现在单片机中，需要通过程序实现PID控制算法。
常见的PID算法包括位置式PID和增量式PID。
在设计时需要考虑控制周期、控制精度等因素。
2. 温度采集和显示单片机需要通过程序对温度传感器进行数据采集，然后进行数据处理和显示。
基于单片机的温度控制系统设计原理
基于单片机的温度控制系统设计原理基于单片机的温度控制系统设计概述•温度控制系统是在现代生活中广泛应用的一种自动控制系统。
它通过测量环境温度并对温度进行调节，以维持设定的温度范围内的稳定状态。
本文将介绍基于单片机的温度控制系统的设计原理。
单片机简介•单片机是一种集成电路芯片，具有强大的计算能力和丰富的输入输出接口。
它可以作为温度控制系统的核心控制器，通过编程实现温度的测量和调节功能。
温度传感器•温度传感器是温度控制系统中重要的部件，用于测量环境温度。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和数字温度传感器等。
在设计中，需要选择适合的温度传感器，并通过单片机的模拟输入接口对其进行连接。
温度测量与显示•单片机可以通过模拟输入接口读取温度传感器的信号，并进行数字化处理。
通过数值转换算法，可以将传感器输出的模拟信号转换为温度数值，并在显示器上进行显示。
常见的温度显示方式有数码管和LCD等。
温度控制算法•温度控制系统通常采用PID（比例-积分-微分）控制算法。
这种算法通过比较实际温度和设定温度，计算出调节量，并通过输出接口控制执行机构，实现温度的调节。
在单片机程序中，需要编写PID控制算法，并根据具体系统进行参数调优。
执行机构•执行机构是温度控制系统中的关键部件，用于实际调节环境温度。
常见的执行机构有加热器和制冷器。
通过单片机的输出接口，可以控制执行机构的开关状态，从而实现温度的调节。
界面与交互•温度控制系统还可以配备界面与交互功能，用于设定目标温度、显示当前温度和执行机构状态等信息。
在单片机程序中，可以通过按键、液晶显示屏和蜂鸣器等外设实现界面与交互功能的设计。
总结•基于单片机的温度控制系统设计涉及到温度传感器、温度测量与显示、温度控制算法、执行机构以及界面与交互等多个方面。
通过合理的设计和编程实现，可以实现对环境温度的自动调节，提高生活和工作的舒适性和效率。
以上是对基于单片机的温度控制系统设计原理的简要介绍。
基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现共3篇
基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现共3篇基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现1基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现随着人们对生活质量的需求越来越高，温度控制变得愈发重要。
在家庭、医院、实验室、生产车间等场合，温度控制都是必不可少的。
本文将介绍一种基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现。
设计思路本文所设计的温度智能控制系统主要由单片机、温度传感器、继电器和液晶屏幕等部件组成。
其中，温度传感器负责采集温度数据，单片机负责处理温度数据，并实现温度智能控制功能。
继电器用于控制加热设备的开关，液晶屏幕用于显示当前温度和系统状态等信息。
在实现温度智能控制功能时，本设计采用了PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，它基于目标值和当前值之间的误差来调节控制量，从而实现对温度的精确控制。
具体来说，PID控制器包含三个部分：比例控制器（P）用于对误差进行比例调节，积分控制器（I）用于消除误差的积累，微分控制器（D）用于抑制误差的未来变化趋势。
这三个控制器的输出信号加权叠加后，作为继电器的控制信号，实现对加热设备的控制。
系统实现系统硬件设计在本设计中，我们选择了常见的AT89S52单片机作为核心控制器。
该单片机运行速度快、稳定性好，易于编程，并具有较强的扩展性。
为了方便用户调节温度参数和查看当前温度，我们还选用了4 * 20的液晶屏。
温度传感器采用LM35型温度传感器，具有高精度、线性输出特性，非常适用于本设计。
系统电路图如下所示：系统软件设计在单片机的程序设计中，我们主要涉及到以下几个部分：1. 温度采集模块为了实现温度智能控制功能，我们首先需要获取当前的温度数据。
在本设计中，我们使用了AT89S52单片机的A/D转换功能，通过读取温度传感器输出的模拟电压值，实现对温度的采集。
采集到的温度数据存储在单片机的内部存储器中，以供后续处理使用。
2. PID控制模块PID控制模块是本设计的核心模块，它实现了对温度的精确控制。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域，温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求，本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器，结合温度传感器与执行机构，实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构（如加热器、制冷器等）、电源模块等。
其中，温度传感器负责实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号；执行机构根据控制器的指令进行工作，以实现对环境温度的调节；电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据，根据设定的温度阈值，输出控制信号给执行机构，以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信，实时显示环境温度及控制状态，方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定，一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后，需进行硬件设备的调试与测试，确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序，实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写，易于阅读与维护。
同时，需编写上位机监控软件，实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后，需对整个系统进行调试。
首先，对单片机程序进行调试，确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次，对上位机监控软件进行调试，确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后，对整个系统进行联调，测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试，本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
《2024年基于8051单片机的温度控制系统》范文
《基于8051单片机的温度控制系统》篇一一、引言随着科技的飞速发展，人们对各类生产与生活设备的智能性和精度要求不断提高。
其中，温度控制系统作为一种关键的工业和家庭自动化技术，已成为当今科学研究与技术应用的重点。
在众多的单片机技术中，基于8051单片机的温度控制系统因其实时性强、性价比高以及适应性强等优点而得到了广泛的应用。
本文旨在深入探讨基于8051单片机的温度控制系统的设计与实现过程。
二、系统概述基于8051单片机的温度控制系统是一种典型的自动化控制系统，该系统采用高精度的温度传感器进行实时检测，并将数据通过A/D转换器传输至8051单片机。
单片机根据预设的算法对数据进行处理，然后通过PWM（脉宽调制）或开关控制等方式对执行器进行控制，以达到调节温度的目的。
三、硬件设计1. 单片机选择：选用8051系列单片机作为核心控制单元，因其性能稳定、成本低、资源丰富等优点而成为行业内的主流选择。
2. 温度传感器：选择高精度的温度传感器进行实时检测，如DS18B20等。
3. A/D转换器：将传感器输出的模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号。
4. 执行器：根据需要选择合适的执行器，如加热器、制冷器等。
四、软件设计软件设计是整个系统的核心部分，主要涉及单片机的编程和控制算法的实现。
1. 编程语言：采用C语言进行编程，因其具有代码可读性强、可移植性好等优点。
2. 控制算法：根据实际需求选择合适的控制算法，如PID （比例-积分-微分）控制算法等。
通过编程实现对温度的精确控制。
3. 人机交互：通过LCD显示屏等人机交互设备，实现对系统的实时监控和操作。
五、系统实现系统实现包括硬件连接、程序编写、调试与优化等步骤。
首先将硬件设备按照电路图进行连接，然后编写程序实现单片机的控制功能。
在调试过程中，需要不断优化控制算法和程序代码，以达到最佳的温控效果。
六、系统性能分析基于8051单片机的温度控制系统具有以下优点：1. 实时性强：能够实时检测温度并快速作出反应。
基于单片机的温控系统设计与实现
基于单片机的温控系统设计与实现温控系统是一种可以根据环境温度自动调节设备工作状态的系统。
基于单片机的温控系统是一种利用单片机计算能力、输入输出功能及控制能力，通过传感器获取环境温度信息并实现温度控制的系统。
下面将对基于单片机的温控系统的设计与实现进行详细介绍。
一、系统设计和功能需求：基于单片机的温控系统主要由以下组成部分构成：1.温度传感器：用于获取当前环境温度值。
2.控制器：使用单片机作为中央控制单元，负责接收温度传感器的数据并进行温度控制算法的计算。
3.执行器：负责根据控制器的指令控制设备工作状态，如电风扇、加热器等。
4.显示器：用于显示当前环境温度和控制状态等信息。
系统的功能需求主要包括：1.温度监测：通过温度传感器实时获取环境温度数据。
2.温度控制算法：根据温度数据进行算法计算，判断是否需要调节设备工作状态。
3.设备控制：根据控制算法的结果控制设备的工作状态，如打开或关闭电风扇、加热器等。
4.信息显示：将当前环境温度及控制状态等信息显示在显示器上。
二、系统实现的具体步骤：1.硬件设计：（1）选择适合的单片机：根据系统功能需求选择合适的单片机，通常选择具有较多输入输出引脚、计算能力较强的单片机。
（2）温度传感器的选择：选择合适的温度传感器，常见的有热敏电阻、热电偶、数字温度传感器等。
（3）执行器的选择：根据实际需求选择合适的执行器，如电风扇、加热器等。
（4）显示器的选择：选择适合的显示器以显示当前温度和控制状态等信息，如液晶显示屏等。
2.软件设计：（1）编写驱动程序：编写单片机与传感器、执行器、显示器等硬件的驱动程序，完成数据的读取和输出功能。
（2）设计温度控制算法：根据监测到的温度数据编写温度控制算法，根据不同的温度范围判断是否需要调节设备工作状态。
（3）控制设备的逻辑设计：根据温度控制算法的结果设计控制设备的逻辑，确定何时打开或关闭设备。
（4）设计用户界面：设计用户界面以显示当前温度和控制状态等信息，提示用户工作状态。
基于单片机的温度控制系统设计及实现
基于单片机的温度控制系统设计及实现温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，在很多领域都有广泛的应用。
本文将以基于单片机的温度控制系统设计与实现为主题，依次介绍系统设计和功能实现的相关内容。
一、系统设计1. 概述：本文所设计的基于单片机的温度控制系统旨在实现对温度的监测和控制，具有高精度、稳定性和可靠性。
2. 系统结构：温度控制系统包括温度传感器、单片机、执行机构和显示部分。
温度传感器负责采集环境温度数据，单片机进行数据处理和控制算法的实现，执行机构根据控制命令实时调整环境温度，显示部分将实时温度显示给用户。
3. 硬件设计：- 选型：根据系统需求和经济因素选择适合的单片机和温度传感器。
- 电路连接：将温度传感器连接到单片机的模拟输入引脚，执行机构连接到单片机的输出引脚，液晶显示器连接到单片机的数字输出引脚。
- 电源设计：为系统提供稳定的电源供电，保证系统的正常运行。
4. 软件设计：- 入口函数设计：设置系统初始化参数和变量，配置单片机的引脚输入输出。
- 温度采集：根据采样频率，读取温度传感器的模拟数值，并转换为真实温度值。
- 温度控制算法设计：根据温度数据和设定的控制策略，计算得到控制命令。
- 控制命令输出：将控制命令经过电平转换后输出到执行机构，实现对环境温度的调控。
- 显示设计：将实时温度值显示在液晶显示器上，方便用户观察和调试。
二、功能实现1. 温度采集功能：系统能够实时采购环境温度，通过温度传感器将模拟数值转化为数字信号，以便后续处理。
2. 控制算法实现：根据采集到的温度数据和设定的控制策略，系统能够计算得到相应的控制命令，并及时将命令传输到执行机构。
3. 温度控制功能：执行机构能够根据系统传输的控制命令实时调整温度，保持环境温度在设定范围内。
4. 温度显示功能：系统能够将实时温度值显示在液晶显示屏上，方便用户查看和监控。
5. 报警功能：当温度超出设定范围时，系统能够发出报警信号，以提醒用户注意环境温度的异常情况。
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基于单片机的温度控制系统设计
""介绍以格州电 子 的 ?+ 位 单 片 机 @&A 系 列 BC1??++ 芯 片为核心部件#实现电热水器的恒温控制$设计了温度检 测部分%单片机 "!= 运算部分 及 电 源 部 分 的 硬 件 电 路 和 软 件实现方法$该系统具有性能稳定%成本较低和安全系数 较高的优点$
温度传感器检测的信号经放大后采用单片机进 行采样控制"为了保证单片机的安全#检测输出部 分设计了一个对单片机的保护环节"
). 单片机系统设计 单片机采用格州电子5A 位 iEG 系列 O<L55AA 芯片#主板!扩展板分离设计#通过并口连接#使 用灵活方便"主板上集成了数码管!发光二极管! J]J 键 盘 模 块!S7"FW> 及 独 立 的 蜂 鸣 器 等 电 路#每一 个 管 脚 都 有 插 针 引 出# 方 便 扩 展 其 他 功 能 " 副 板 提 供 了 5AD7 液 晶 模 组 !FH7G7 通 信 模 块 ! FHJ<=模块!PN$NP! 红 外 发 射 接 受 模 块 和 温 度 检测模块#资源丰富可以实现各种功能的集成" 单 片 机 由 P$N 采 样 检 测 装 置 输 入# 并 进 行 "!N 处理#再通 过 N$P 输 出 电 压 信 号 给 电 源 装 置 的 #IJCJ#达到控制输出电压的效果" 4. 电源电路设计 采用直流降压电路"直流降压电路与升压电路 相比主要缺点在于电路的功率不可能像升压电路一 样大#可是降压也有它的优点"首先就电压来说# 输出电压 在 GA M 以 下# 属 于 人 体 安 全 电 压 范 围# 不易发生安全事故%同时由于在电路设计的过程中 最 大 地 考 虑 了 效 率 的 问 题# 带 负 载 效 率 可 达
C56AGY#加 热 功 率 也 不 低# 经 试 验 测 定 可 达 7JG6A 9" 对 于 >WH 管 )R0不 超 出 ^7D! \7DM 的 要 求# 我 们 将 常 规 的 >WH 管 接 到 电 源 的 正 极# 由占空比 可调的 "9> 波控 制 >WH 的 开关# 在 电 路设计中进行了一定 的 创 新# 将 >WH 管 经 过 电 感 电容分压 之 后 接 到 >WH 管 的 漏 极" >WH 管 的 源 极接地#门级接驱动输出"经过理论分析与实验验 证最终采用了该方案"
俞 欣 滢 " 曾 志 强 " 孙 仪 彬／上 海 大 学 机 电 工 程 及 其 自 动 化 学 院
""温度测控在工业领域具有广泛的应 用!随着传感器技术和单片机技术等不 断发展!为智能温度测控系统精度的提 高和稳定性改善等提供了条件"本文介 绍了一种基于单片机的温度闭环控制装 置!通过 对 机 内 数 字 "!N 参 数 的 设 置! 达到对不同受控对象的不同温度要求进 行高精度控制"
$收稿日期&7DDC DC 5A!!"
软件系统的设计
-. 主程序 主程序流程图如图7所示"
图 )" 主 程 序 流 程 图
).BE@ 控制算法子程序 &5’"!N 算法的比较和选用 5’ 采用传统 "!N" 位 置 式 和 增 量 式 算 法# 其 特点是结构简单#实现相对容易#缺点是有超调和 温度上升不够快"
$$$6"/0"61%2613
"$!
! 冶 金 电 气 !)**+ 年 第 ), 卷 第 )* 期
图 5" 算 法 子 程 序 流 程 图
参考文献
)5* 潘 永 湘# 杨 延 西# 赵 跃c 过 程 控 制 与 自 动 化 仪 表 )>*c 北 京 & 机 械 工 业 出 版 社 #7DDOc
)7* 陶永华# 等c 新 型 "!N 控 制 及 其 应 用 )>*c 北 京& 机 械 工 业 出 版 社 #5CC<c
通过比较 选 用 分 段 "!N 算 法" 模 拟 系 统 结 构 图如图G所示"
图 4" 系 统 结 构 图
$7!"!N 控制算法子程序 "!N 控制算法子程序流程图如图J所示"
结束语
本设计是基于格州学习板 iEG系列<L55AA芯 片开发 而 来# 通 过 三 个 模 块& 检 测 模 块’ 单 片 机 "!N 模 块 和 电 源 模 块 来 实 现 恒 温 控 制" 采 用 "#5DDD温度传感 器 进 行 温 度 检 测# 精 度 高’ 线 性 好且灵 敏 度 高# 在 液 体 中 的 表 现 非 常 稳 定( 采 用 "!N 控制算法实现恒温控制#使系统 精 度高# 准确 度和稳定度都令人满意"
硬件电路的设计
俞 欣 滢／本Leabharlann 科电热水器的恒温控制系统硬件电路 由温度检测#单 片 机 "!N 运 算 和 输 出 电 源三个模块组成"系统总体结构框图如 图5所示"
关 键 词!!"#$%&’( 温度控制"
单片机" "!= 算法"
电源"
图 -" 系 统 总 体 结 构 框 图
检测模块作为闭环的反馈实时检测
要的环节!温度检测直接影响着系统的精 度!所以设计精密的温度检测电路是十分 重要的"
%5& 检测元件的比较和选用 5& 采用热 敏 电 阻" 热 敏 电 阻 体 积 小! 价格便 宜! 易 于 通 过 接 触 测 试 固 体 温 度" 但是对 于 测 量 液 体 温 度 表 现 不 佳" 再 者! 热敏电阻 特 性 的 非 线 性 %或 者 说 近 似 的 分 段线性&给 单 片 机 的 多 点 恒 温 带 来 麻 烦! 要通过大量测试建立温度$电压 %#$M& 表 格!才能实现" 7& 采用 PN=CD"PN=CD具有 精 度 高# 价格低#不需 辅 助 电 源#线 性 好 等 特 点" 在以往的实验中!用起来也颇为方便!但 是 PN=CD输出的是微安级的电流!接 触 水 会显著 地 使 输 出 非 正 常! 测 量 便 不 准 确" 用绝缘胶布包住导线!但是随着水温的升 高!会不可避免的产生湿气且造成影响" G& 采用 "#5DDD" 电 阻 温 度 系 数 分 散 性小!其精度高#线性好和灵敏度比较高" J& 采 用 NH5<37D" 格 州 单 片 机 面 板 上集 成 有 NH5<37D! 各 项 性 能 都 表 现 良 好!但是不易直接用其测水温" 通过 上 述 比 较! 选 用 "#5DDD 传 感 器 检测 温 度""#5DDD 的 精 度 比 较 高! 对 于 温度传感器要使测得的数据精确必须要有 一个 很 高 精 度 的 恒 流 源" 传 感 器 "#5DDD 的检测信号输出很低!所以要对检测信号 进行精密的放大也是比不可少的环节" %7& 温度检测电路设计
水温!并经 P$N 转换把信号传送给单片 机!再通过单片机把处理后的控制信号
通 过 N$P 转 换 传 送 给 电 源 模 块 的 #IJCJ!#IJCJ控 制 电 压 与 锯 齿 波 比 较 输出一 个 占 空 比 可 控 的 "9> 波 形! 进 而对加热器的开关进行控制!以达到输
出可控的效果" -. 温度检测电路的设计 温度检测在整个系统中是一个非常重
)**+ 年 -* 月 下 ! 冶 金 电 气 !
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! 电气控制 -.$/)%’/0",)%".
7! 分段 "!N"在 传 统 "!N 的 基 础 上 有 效 克 服 积分饱和问题#解决系统运行一段时间后会突然急 剧升温的问题"也能按每部分加热要求的不同而灵 活调整达到较好的调温效果"
G!"geea "!N" 根 据 模 糊 控 制 理 论 # 把 ($’! 和 %(%%<#即 ($’!^($’^5!分 别 分 成 = 段 和 G 段#再排列5=种情 况# 加 以 给 定 不 同 的 "!N 参 数 $有一 套 基 准 "!N 参 数!" 根 据 理 论# 这 种 方 法 效 果应当较好#但是需要巨量的试验数据和经验作为 依据#对于我们来说显得要求过高#操作性相对分 段 "!N 来说有所降低"
电源电路利用 #IJCJ生成 3&’8大功率稳压电 路的 控 制 信 号##IJCJ 产 生 一 个 占 空 比 可 控 的 "9> 波作为 最 终 驱 动 X>WH 的 原 始 信 号" 中 间 使用了光耦 AX5GO 实 现 弱 电 控 制 到 高 电 压 功 率 输 出的 电 气 隔 离" 由 于 #IJCJ 的 输 出 信 号 是 一 个 较 小的信号#不能直接用作功率电路的驱动#因此在 光耦电路 中 必 须 对 原 信 号 进 行 放 大# 以 此 来 满 足 X>WH 所 需 的 电 平 要 求 "
信号的放大环节也十分重要#它的精度要求很 高#而且也要求能够有很高的放大倍数#采用的运 算 放 大 器 是 高 精 度! 低 功 耗 的 仪 器 放 大 器 !XP57<"!XP57<的 放 大 倍 数 很 高# 可 以 放 大 很 微弱的信号"这里将温度传感器检测的电压信号放 大 了 5DD 倍 "