单片机温度控制系统

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1、单片机温度控制系统一．设计目的通过基于单片机的温度控制系统大型实验，能综合应用“微机原理”、“计算机控制技术”、“单片机的原理及应用”，“电子技术”以及“自控理论”等课程的基础知识。初步掌握DDC系统和硬件设计、控制器算法设计及应用程序的设计、调试及系统调试。为毕业设计及今后DDC系统开发、研制打下了良好基础。二．设计要求设计基于单片计算机的温度控制器。用于控制电加热炉的温度。具体要求如下:1.温度连续可调，范围为30℃~150℃2.超调量σ%≤20%3.温度误差≤±0.5℃4.人-机对话方便5.控制算法采用PID或改进的PID或其他算法.三.所需设备1.电加热炉2.DDC控制器四

2、.系统原理框图五.单片机硬件系统框图六.硬件原理图七.硬件印刷板布置图八.元器件明细表九.元器件数据资料（一）BS(4位共阴超高亮LED)（二）LM331V/F变换器（三）TD62783达林顿驱动器（8路）（四）AD590电流型集成温度传感器1、AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：①.流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：（μA/K）1=TIr式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为μA；T—热力学温度，单位为K。②.AD590的测温范围为-55℃～+150℃。③.AD590的电源电压范围为4V～30V

3、。电源电压可在4V~6V范围变化，电流Ir变化1μA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。④.输出电阻为710MΩ。⑤.精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃2、AD590的基本应用电路图（a）是AD590的封装形式，（b）是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kΩ时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电

4、路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使VO=273.2mV。或在室温下(25℃)条件下调整电位器,使VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整可保证在0℃或25℃附近有较高精度。（五）常用数字电路引脚74LS06为OC门，高压输出74LS145为BCD—十进制译码器，每一路输出晶体管可吸收高达80mA的电流。(六）驱动电子器件——双向晶闸管一、单向晶闸管晶闸管习惯上称可控硅(整流元件)，英文名为SiliconControlledRectifier，简写为SCR.这是一种大功率的半导体器件。它既有单向导电的整流作用,又有可以控制的开关作

5、用.利用它可用较小的功率控制较大的功率。在交、直流电动机调速系统，调功系统，随动系统和无触点开关等方面均获得广泛的应用。如图所示，它的外部有三个电极：阳极A、阴极C、控制极（门极）G。与二极管不同的是当两端加上正向电压而控制极不加电压时，晶闸管并不导通，其正向电流很小，处于正向电流阻断状态；当加上正向电压，且控制极上（与阴极间）也加上一个正向电压时，晶闸管便进入导通状态，这时管压降很小（1V左右），这时即使控制电压消失仍能保持导通状态。所以控制电压没有必要一直存在。通常采用脉冲形式,以降低触发功耗。它不具有自关断能力。要切断负载电流,只有使阳极电流减小到维持电流以下,或加上反向电压

6、实现关断。若在交流回路中应用，当电流过零和进入负半周时，自动关断，为了使其再次导通,必须重加控制信号。二、双向控制开关晶闸管应用于交流电路控制时，如图所示，采用两个器件反并联，以保证电流能够沿正反两个方向流通。如果把两只反并联的SCR制作在同一块硅片上，便构成双向可控硅，控制极共用一个，使电路大大简化，其特性如下：控制极G上无信号，A1，A2之间呈高阻抗，管子截止。VA1A2>1.5V时，不论极性如何，便可利用G触发电流控制其导通。工作于交流电时，当每一半周交替时，纯电阻负载一般能够恢复截止；但在感性负载情况下，电流相位落后于电压。电流过零，可能反向电压超过转折电压，使管子反向导通

7、。所以要求管子能够承受这种反向电压，而且一般要加上RC吸收回路。A1，A2可以调换使用，触发极性可正可负，但触发电流有差异。双向可控硅经常用做交流电调压,调功，调温和无触点开关。过去其触发脉冲一般都用硬件电路产生。故检测和控制都不够灵活，而在单片机控制应用系统中则经常可以利用软件产生触发脉冲。三、光耦合双向可控硅驱动器这种器件是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件。它由输入和输出两部分组成，输入部分是一砷化镓发光二极管。该二极管在5~15mA正向电流作用下发