瓷器烧制加热炉自动温控系统设计

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1、目录1前言11.1研究意义11.2国内外研究现状22总体方案设计33硬件电路设计与实现43.1中央处理器模块43.1.1MSP430微控制器介绍43.1.2中央处理模块设计63.2温度采集模块73.2.1PT10073.2.2温度采集模块设计93.3信号放大模块103.4加热驱动模块113.5电源模块123.6显示模块124算法设计134.1卡尔曼滤波134.1.1设计目的134.1.2卡尔曼滤波介绍144.1.3卡尔曼滤波设计144.1.4卡尔曼滤波在本系统中的具体实现154．2PID控制174.2.1设计目的174.2.2PID算法简介174.2.3PID算法

2、设计184.2.4PID控制算法在本系统中的具体实现205软件部分设计225.1PWM产生225.2AD采样与转换246开发与调试267结论26参考文献27致谢27附录28附录1MSP430G2553主控板C语言代码29瓷器烧制加热炉自动温控系统设计学生：张权指导老师：康江（湖南农业大学工学院，长沙410128）摘要：加热系统中，恒温控制是一个至关重要的问题。本系统采用PT100铂电阻作为温度检测传感器，基于MSP430G2553微控制器的解决方案。使用到控制器的AD模块，SPI模块，定时器等模块。MCU的开发采用C语言程序设计。系统包含了传感器的采样电路，放大电

3、路，主控电路和驱动电路。为了更直观的了解温度的变化情况，加入了显示部分，以用于人机交互。采用PID调节控制，卡尔曼滤波等算法用以控制系统的稳定及准确。关键词：单片机；温度控制；传感器；PID控制；卡尔曼滤波；Design ofTemperature Control System in CeramicFurnaceStudent：ZhangQuanTutor:KangJiang(CollegeofEnigeering,HunanAgricultureUniversity,Changsha410128,China)Abstract:Temperaturecontrol

4、isacriticalissueheatingsystem.ThesystemusesPT100platinumresistanceasthetemperaturedetectingsensor,basedonMSP430G2553Microcontrollersolutions.UseADmoduletothecontroller,SPImodule,timermodule.ThedevelopmentMCUusingClanguageprogramming.Thesystemincludesasensorsamplingcircuit,amplifyingci

5、rcuit,controlcircuitandthedrivercircuit.Uploadedformoreintuitiveunderstandingofthetemperaturechanges,adisplayportionforuseinhuman-computerinteraction.PIDregulatorcontrol,Kalmanfilteringalgorithmtocontrolthesystemstableandaccurate.Keywords:SCM;TemperatureControlling;Sensor;PIDControl;K

6、almanFilter;1前言1.1研究意义47二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用[1]。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产

7、效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要[2]。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一[3]。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业

8、设备温度测