首页 > 学术百科

帕尔贴温控

第二章系统的总体方案设计

2.1 系统的总体要求

本课题要求以帕尔贴温控装置为温度测量的对象，以MSP430f5529单片机为温度控制器，设计一个温度检测、控制系统。在测量温度届时光临后,当温度超过设定值时，能自动提示，并且能够启动升温、降温系统对温度进行控制。

2.2 系统的总体结构

系统总体结构图如下图2-1所示：

本系统是由以下六个部分构成，具体的硬件模块分别是：

1. 被控对象：帕尔贴温控装置

2. 温度测量：用温度传感器测量被测物体的温度。

按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按结构不同可分为热电阻温度传感器、热电偶温度传感器、半导体温度传感器（例如：硅二极管）、集成模拟温度传感器（例如：LM35电压输出型）等，输出均为模拟信号，必须通过A/D转换成数字信号后，再接入单片机进行信号处理。另有一种数字式温度传感器（例如：DS18B20），输出直接为数字信号，可直接接进单片机对其进行信号处理。

本课题设计采用热电阻温度传感器PT100，其优点：测量范围宽、精度高、稳定性好等，满足课题设计的要求。其测量范围为-200℃～+850℃。

3. 信号调理：对测量到的温度信号进行运算放大。

4. 信号转换：对温度信号进行转换，为信号即将进入单片机做好前一级准备

包括电压/频率（V/F）转换电路、比较器、A/D转换等。V/F转换使针对像LM35这种类型的

firefox 8温度传感器，测量到模拟输出信号进行V/V转换，转换后通常是以TTL电平脉冲序列传送出去的，再通过对其放大成电流脉冲序列，使其电流0对应于逻辑0电平，而电流20mA对应于逻辑1电平，再进入单片机对其进一步处理。

比较器电路

A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，以便进入单片机对其进行比较、控制处理。

5. 信号处理：信号进入单片机后通过上位机软件编程，对信号的输入、输出进行处。通过单片机对温度进行设定、比较、控制调节，或升温或降温。

6. 液晶显示：将被测温度显示在LED数码管或LCD液晶屏上。

硬件控制方法：有以下几种方法可实现：

1) 可通过控制继电器的通断来实现对温度的升或降；双性同体

2) 可通过对MSP430f5529板上的PWM端口来实现对温度的升或降；

3) 可通过调节程控电压源的控制端电压来控制输出端电压

4) 可通过软件PID算法来控制温度的升或降；

抗干扰电路：在系统的弱电部分的电源入口处对地跨接1个100µf电容与1个0.1µf电容，在系统内部各芯片的电源端对地跨接1个小电容(0.01µf～0.1µf)。

由上图系统框架图可以看出本课题设计是由六个部分组成的，被控对象由温度传感器测量出温度信号，进过信号调理（即信号放大、滤波）、信号转换（即A/D转换、V/F转换、比较器等）、信号处理（即PID算法控制、硬件控制法）控制温度升或降，保证温度再设定范围内，最后LCD液晶显示出当前温度。

整个系统的每个部分都可以有多种方法来实现，学生可有多元化的设计方案，对于开展实验教学有很大益处。

2.3 系统的设计流程

系统工作运行流程图如右图2-2所示：

系统工作运行开始先对单片机内各个部件（液晶屏、键盘等）进行初始化，关闭看门狗，接着通过温度传感器测量温度，对测量来的温度信号进行放大、滤波，将信号接入单片机，开始通过单片机MSP430F5529自带的A/D对其信号进行转换，然后检测当前温度是否再设定值范围内，最后显示当前温度。其中对于检测并判断当前温度是否在范围之内，需将检测到的当前温度与设定值杨政宁相比较，当大于时，控制继电器断开连接、打开风扇，对帕尔贴进行降温处理；当小于时，控制继电器联通，对帕尔贴进行升温处理。

嵌入式单片机系统的硬件部件必须有与其相应的程序设计，才能使其正常运行，以此来达到控制温度的目的。

1、温度控制的算法