单片机_温度控制_课设报告

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1、.单片机温度控制系统摘要:该实验设计基于飞思卡尔MC9S12DG128开发板平台,根据实验任务要求,完成了水温自动控制系统的设计,该系统的温度给定值可由人工通过键盘进行设定,测量温度经过A/D转换由数码管显示,通过PID控制算法对温度进行调节,使温度输出值在给定值上下波动,控制该系统的静态误差为1℃,用LED灯模拟加热强度,并用串口将输出的水温随时间的变化数值发到PC机上。关键字:飞思卡尔单片机水温控制MC9S12DG1281、设计题目与设计任务要求:1温度连续可调范围是30-150摄氏度;2超调量;3.温度误差;4尝试使用能预估大

2、滞后的方法,如史密斯预估,或大林算法;也可用PID及改进算法。内容:1.根据题目的技术要求,画出系统组成的原理框图;2.给出系统硬件电路图;3.确定温度控制方案;4.给出控制方法及控制程序;5.整理设计数据资料,课程设计总结,撰写设计计算说明书。2、前言:随着电子技术和计算机的迅速发展,计算机测量控制技术拥有操作简单、控制灵活、使用便捷以及性价比较高的优点,从而得到了广泛的应用。单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件,只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信息的处理和控制,因此,单片机广泛应用于现

3、代工业控制中。利用单片机对温度测量控制会大大提高系统的可靠性和准确性。该设计实验是在实验室完成,实验任务是设计制作一个水温自动控制系统,控制对象为1L净水,容器为搪瓷器皿。水温由人工通过4*4的键盘设定,并能在环境温度改变时实现对水温的自动控制,采用PWM技术控制电阻丝的加热,加热强度由8个LED小灯模拟,以保持设定的温度基本不变,测量温度经过A/D转换在4位数码管上显示(保留一位小数),并将温度每秒钟向计算机发送一次。...一、系统设计的功能该系统的闭环控制系统框图如图1.1所示。输出给定温度值电阻丝执行器D/A转换控制器-检测变

4、送A/D转换图1.1水温控制系统结构框图单片机对温度的测量控制是基于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。在闭环过程控制系统中,过程的实时参数由传感器和A/D转换器来进行实时采集,并由单片机自动记录、处理并控制执行机构来进行调节和控制。MC9S12DG128驱动电路数码管显示晶振电路前置放大电路Pt100SSR继电器电阻丝A/DPWM复位电路键盘电路电源电路BDM接口电路图1.2系统功能框图1.电源电路:提供HCS12MCU的芯片内部电压,I/O端口和外部供电电压。...2.复位电路:响应各种外部或侦测到的内部系统故障

5、时进行系统复位。3.晶振电路:产生总线时钟。4.BDM接口电路:背景调试模式(BDM)是由Freescal半导体公司自定义的片上调试规范[1]。5.键盘:用于设定温度。6.数码管:显示模拟的外界环境温度值。7.Pt100:热电阻传感器,检测温度。8.SSR:过零导通继电器,通过继电器的闭合断开对电阻丝进行加热或是不叫热。二、硬件设计原理及内容...图2.1实验电路原理图...本系统软件设计包括两个部分:管理程序和控制程序。管理程序包括LED显示动态刷新、控制指示灯、处理键盘的扫描和响应、执行中断服务操作等等。控制程序包括A/D转换、

6、数据采样、数字处理、PID计算等等。2.1单片机:单片机是整个控制系统的核心,在此我们用MC9S12DG128可以提供系统控制所需要的I/0口、中断、定时以及存放中间结果的RAM电路。2.2电源电路:电路图如图2.2所示。图2.2电源电路电源电路部分的C21和C22构成的滤波电路,可以改善系统的电磁兼容性,降低电源波动对系统的影响,增强电路工作的稳定性。2.3复位电路:电路图如图2.3所示。图2.3复位电路正常工作时,复位引脚通过4.7k电阻接到电源征集,所以应为高电平。若按下复位按钮RST1,则复位引脚为低电平,芯片复位。2.4晶

7、振电路:电路图如图2.4所示。...图2.4晶振电路2.1键盘设置电路:电路图如图2.5所示。图2.5键盘电路用4*4键盘设计温度输入,如上图所示,4条行线分别接P口的PP7~PP4,4条列线分别接P口的PP0~PP3,用扫描法获取键值,例如识别“1”键,编程时将PP0~PP3定义为输入并有上拉电阻,PP4~PP7定义为输出,那么当键按下时对应键值11101110,同理2键对应的键值11011110……编程实现当图中A键按下时,进入温度设定状态,设定完成后,按下B键,确定设定温度[2]。2.2数码管显示电路:电路图如图2.6所示。.

8、..图2.6数码管显示电路数码管的a、b、c、d、e、f、g、DP分别接A口的PA0~PA7,上图中的3引脚作为片选线号引脚,外加驱动电路,驱动电路的输入接T口的PT0~PT3,七段式数码管,每一段相当于一个二极管,当PT0为高电平时

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