毕业设计整体方案by路

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1、贵州大学毕业设计整体方案by路（电气工程学院自动化081）前言温度控制已成为工业生产、科研活动重很重要的一个环节，能否成功地将温度控制在所需要的范围内关系到整个活动的成败。由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性。为达到温度控制要求，根据工作中的情况，采用PID控制原理研制成适合用于小功率半导体器件的温度控制器。该控制器能够达到很好的控制效果，若精心选择PID的各种参数，温度控制的精度可以达到±0.05℃，完全可以保证器件的正常工作。本设计是基于计算机控制技术的课程报告，应用PIC系

2、列单片机作为控制器来解决温度控制问题。单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，既可以测量电信号，又可以测量温度、湿度等非电信号。由单片机构成的温度检测、温度控制系统可广泛应用于很多领域。控制方案控制方案如图1.1所示，整个系统由控制核心（即控制器，本设计中控制其选PIC单片机）、A/D和D/A转换电路、测量变送环节和调节器（即热电偶冷却器）组成。其温度的控制过程为：经过测量变送环节，将测量值与给定值的偏差送到控制器中，通过控制器输出控制量给调节器，由调节器在调节温度。单片机的接口信号是数字信号，要想用

3、单片机获取温度等非电信号的信息，必须使用温度传感器将温度信号转换为电流或电压信号输出。如果转换后的电流或电压信号输出是模拟信号，还必须进行A／D转换，以满足单片机接口的需要。图1.1设备选型PIC单片机PIC16F877 PIC16F877是美国微芯公司的一款中端产品，它的程序存储器是Flash型的，内置了EEPROM，而且这个EEPROM存取并不是使用I2C通信模式，而是以存储器映像寄存器的方式来控制存取的，使用更加方便。在A／D转换方面，分辨率提高到了1Obit，而SSP模块是完整的MSSP，它

4、的好处就是支持I2c通信模式下作为主控制器件时的硬件控制能力。微芯公司还专门为PIC16F87X系列单片机设计了一套小巧廉价的在线调试工具套件，4贵州大学毕业设计整体方案by路（电气工程学院自动化081）即MPLAB．ICD。借助于这套在线调试工具，不需要购买其他昂贵的仿真器和烧写器，就能使用户实现实时仿真和程序烧写，还保留了一块用户可以随意焊接一些元器件的布满焊孔的电路板空间。温度传感器DS18B20 DS18B20是美国达拉斯(Dallas)公司的单线数字温度传感器芯片，与传统的热敏电阻不同，D

5、S18B20可直接将被测温度转换为串行数字信号供单片机处理。测温范围从一55～125oC，且在一l0～85℃之间精度为士0．5℃，可以程序设定9～12bit的分辨率。DS18B20通过一个单线接口发送或接收信息，因此在单片机和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)，用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无须外部电源。另外，每片DS18B20都有一个独特的片序列号，所以多片DS18B20可以同时连载到一根单线总线上，这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程检测和控

6、制等方面非常有。DS18B20的核心功能部件是数字温度传感器，其分辨率可配置为9、10、11和l2bit，对应的温度值分辨率分别为0．5、0．25、0．125和0．0625。默认设置为12bit分辨率，在本系统中采用默认的l2bit分辨率，对应的温度值分辨率为0．0625，可在最多750ms内把温度值转换为数字且实现12bit分辨率。单总线技术 单片机与外设之间数据传输常用的是I2C总线(采用同步串行两线：时钟线、数据线)和SPI总线(采用同步串行三线)。DS18B20采用单总线技术，既可以传输时钟

7、，又可以双向传输数据。单总线技术适用于单主机系统，单主机能够控制多个从机设备，它们之间的控制和数据交换都由这根线完成。由于只有一根线通信，所以必须采用严格的主从结构，只有当主机呼叫从机时，从机才能应答，主机访问每个单线期间必须严格遵循单线命令的序列，如果命令序列混乱，单线器件不会响应主机。温度控制原理在一定的控制系统中，首先将需要控制的被测参数（如温度）由传感器转换成一定的信号后再与预先设定的值进行比较，把比较得到的差值信号经过一定规律的计算后得到相应的控制值，将控制量送给控制系统进行相应的控制，不

8、停地进行上述工作，从而达到自动调节的目的。当控制对象的精确数学模型难以建立时，比较成熟且广泛使用的控制方法时采用按差值信号的比例、积分和微分进行计算控制量的方法，即PID算法PID控制原理常规的控制系统框图如图2.1所示，系统主要由控制器和被控对象组成。作为一种线性控制器，它根据给定值和实际输出值构成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称控制器。4贵州大学毕业设计整体方案by路（电气工程学院自动化081）在连续控制系统中，P