溫度的測量和控制

2012年湖南省大學(xué)生電子設(shè)計競賽

題號：A溫度的測量與控制

一、系統(tǒng)方案

采用惠斯頓電橋電路，將Pt100隨溫度變化而產(chǎn)生的電阻值的變化轉(zhuǎn)變成微弱的電壓的變化再經(jīng)過差動放大電路后得到一個適合單片機采集范圍的電壓，單片機根據(jù)采集的電壓值換算成對應(yīng)的溫度值，再與預(yù)設(shè)的溫度值進行比較，輸出控制信號通過驅(qū)動電路控制功率負載的加熱，從而達到溫度測量和控制的目的。

PT100是什么？預(yù)設(shè)溫度值采集當前溫度與預(yù)設(shè)的溫度值比較產(chǎn)生控制信號（PWM）控制驅(qū)動電路空心瓷管溫度改變散熱怎樣采集當前溫度，用什么電路實現(xiàn)呢？電源能穩(wěn)定不變嗎？二、溫度采集電路實際中的電阻有這么精確嗎？采用惠斯頓電橋測溫電路，R1,R2，Pt100，R3構(gòu)成測量電橋并且用基準源為壓塊驅(qū)動電橋(其中R1=R2，R3為100歐姆的精密電阻)當Pt100的電阻值和R3是的電阻值不相等時，電橋輸出一個毫伏級的壓差信號。即將電阻的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化。二、溫度采集電路三、差模放大電路三運放差模放大電路特點：1)高輸入阻抗。被提取的信號是不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的微弱信號，為了減少信號源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器輸入阻抗。

2)高共模抑制比。信號工頻干擾以及所測量的參數(shù)以外的作用的干擾，一般為共模干擾，前置級須采用CMRR高的差動放大形式，能減少共模干擾向差模干擾轉(zhuǎn)化。

3)低噪聲、低漂移。主要作用是對信號源的影響小，拾取信號的能力強，以及能夠使輸出穩(wěn)定。放大倍數(shù)的計算：iR7=(u1-u2)/R7uo1-uo2=iR7(R6+R7+R8)

=(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7當R9=R10,R11=R13時uo=-R11/R9(uo1-uo2)=-R11/R9[(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7]所以得到輸出電壓uo正比于輸入電壓(u1-u2)。U1U2Uouo1uo2對電阻的精密度要求高運放溫漂要小，相同還存在些問題呢？采用TI的集成芯片INA128儀表放大器四、單片機采集電壓Msp430g2553單片機內(nèi)部自帶10位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有8個外部輸入通道，通過配置內(nèi)部VCC為參考電壓對外部輸入電壓進行采集轉(zhuǎn)換，將模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。ADC10CTL0|=ENC+ADC10SC+AD10ON;

ADC10CTL1=INCH0;

__bis_SR_register(CPUOFF);AD=ADC10MEM;AD_temp=(int)(((float)AD/1024)*3300);i++; sum_temp+=AD_tem;if(i==10000){i=0;v_temp=sum_temp/10000;}Ad10.pdf五、產(chǎn)生控制信號（PWM波）PID控制

在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，控制參數(shù)相互獨立。PID算法比例項的作用PID算法積分項的作用PID算法微分項的作用intPID(inttemp,intcontrol)//temp是當前溫度，control設(shè)置溫度{floatKp=700;//比例系數(shù)floatKi=12;//積分系數(shù)floatKd=5;//微分系數(shù)ek=(control-temp);P=125-Kp*(ek-ek1)-Ki*Kd*(e2*ek1-k2)-0.050*(control-300);ek2=ek1;ek1=ek;returnP;}P和PWM波什么關(guān)系？PID.txtPWM波的產(chǎn)生定時器G2553單片機具有TimerA,它是一個16位的定時/計時器，最多擁有3個捕獲/比較寄存器。TA可以支持捕獲比較功能、PWM輸出和定時器功能。TA還有擴展中斷的功能，中斷可以由定時器溢出產(chǎn)生或捕獲比較寄存器產(chǎn)生。時鐘配置輸出模式配置PID算法返回的P怎樣控制定時器呢？#include<msp430g2553.h>voidmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//StopWDTP1DIR|=0x01;//P1.0outputCCTL1=CCIE;//CCR1interrupenabledCCR1=50000;TACTL=TASSEL_2+MC_2;//SMCLK,ContmodeBIS_SR(LPM0_bits+GIE);//LPM0/interrupt}#pragmavector=TIMER0_A1_VECTOR__interruptvoidTimer_A(v