基于單片機(jī)溫度測量與控制 畢業(yè)論文

【專家解說】：摘要 本設(shè)計的溫度測量計加熱控制系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心部件，外加溫度采集電路、鍵盤顯示電路、加熱控制電路和越限報警等電路。采用單總線型數(shù)字式的溫度傳感器DSI8B20，及行列式鍵盤和動態(tài)顯示的方式，以容易控制的固態(tài)繼電器作加熱控制的開關(guān)器件。本作品既可以對當(dāng)前溫度進(jìn)行實(shí)時顯示又可以對溫度進(jìn)行控制，以使達(dá)到用戶需要的溫度，并使其恒定再這一溫度。人性化的行列式鍵盤設(shè)計使設(shè)置溫度簡單快速，兩位整數(shù)一位小數(shù)的顯示方式具有更高的顯示精度。建立在模糊控制理論控制上的控制算法，是控制精度完全能滿足一般社會生產(chǎn)的要求。通過對系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)計的合理規(guī)劃，發(fā)揮單片機(jī)自身集成眾多系統(tǒng)及功能單元的優(yōu)勢，再不減少功能的前提下有效的降低了硬件的成本，系統(tǒng)操控更簡便。 實(shí)驗證明該溫控系統(tǒng)能達(dá)到0.2℃的靜態(tài)誤差，0.45℃的控制精度，以及只有0.83％的超調(diào)量，因本設(shè)計具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞：單片機(jī) 恒溫控制 模糊控制 引言 溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。隨著電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。MSP430系列單片機(jī)具有處理能強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，測量范圍廣，精度較高。 溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號后，將電壓信號放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，經(jīng)過低通濾波，濾掉干擾信號送入單片機(jī)。在單片機(jī)中對信號進(jìn)行采樣，為進(jìn)一步提高測量精度，采樣后對信號再進(jìn)行數(shù)字濾波。單片機(jī)將檢測到的溫度信息與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果不相符，數(shù)字調(diào)節(jié)程序根據(jù)給定值與測得值的差值按PID控制算法設(shè)計控制量，觸發(fā)程序根據(jù)控制量控制執(zhí)行單元。如果檢測值高于設(shè)定值，則啟動制冷系統(tǒng)，降低環(huán)境溫度；如果檢測值低于設(shè)定值，則啟動加熱系統(tǒng)，提高環(huán)境溫度，達(dá)到控制溫度的目的。 圖形點(diǎn)陣式液晶可顯示用戶自定義的任意符號和圖形,并可卷動顯示,它作為便攜式單片機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于實(shí)時檢測和顯示的儀器儀表中。支持漢字顯示的圖形點(diǎn)陣液晶在現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一種十分常用的顯示設(shè)備,漢字BP機(jī)、手機(jī)上的顯示屏就是圖形點(diǎn)陣液晶。它與行列式小鍵盤組成了現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的人機(jī)交互界面。 本文設(shè)計了一種基于MSP430單片機(jī)的溫度測量和控制裝置，能對環(huán)境溫度進(jìn)行測量，并能根據(jù)溫度給定值給出調(diào)節(jié)量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的目的。 ━、硬件設(shè)計 1：MSP430系列單片機(jī)簡介及選型 單片機(jī)即微控制器，自其開發(fā)以來，取得了飛速的發(fā)展。單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，在單片機(jī)未開發(fā)之前，電子產(chǎn)品只能由復(fù)雜的模擬電路來實(shí)現(xiàn)，不僅體積大，成本高，長期使用后元件老化，控制精度大大降低，單片機(jī)開發(fā)以后，控制系統(tǒng)變?yōu)橹悄芑?，只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。特別是嵌入式技術(shù)的發(fā)展，必將為單片機(jī)的發(fā)展提供更廣闊的發(fā)展空間，近年來，由于超低功耗技術(shù)的開發(fā)，又出現(xiàn)了低功耗單片機(jī)，如MSP430系列、ZK系列等，其中的MSP430系列單片機(jī)是美國德州儀器（TI）的一種16位超低功耗單片機(jī)，該單片機(jī)