基於微控制器設計的溫度監控系統設計

2021-10-09 21:08:49 字數 2256 閱讀 3333

引言

隨著「資訊時代」的到來,作為獲取資訊的手段——感測器技術得到了顯著的進步,其應用領域越來越廣泛,對其要求越來越高,需求越來越迫切。感測器技術已成為衡量乙個國家科學技術發展水平的重要標誌之一。因此,了解並掌握各類感測器的基本結構、工作原理及特性是非常重要的。

由於感測器能將各種物理量、化學量和生物量等訊號轉變為電訊號,使得人們可以利用計算機實現自動測量、資訊處理和自動控制,但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。感測器主要用於測量和控制系統,它的效能好壞直接影響系統的效能。因此,不僅必須掌握各類感測器的結構、原理及其效能指標,還必須懂得感測器經過適當的介面電路調整才能滿足訊號的處理、顯示和控制的要求,而且只有通過對感測器應用例項的原理和智慧型感測器例項的分析了解,才能將感測器和資訊通訊和資訊處理結合起來,適應感測器的生產、研製、開發和應用。另一方面,感測器的被測訊號來自於各個應用領域,每個領域都為了改革生產力、提高工效和時效,各自都在開發研製適合應用的感測器,於是種類繁多的新型感測器及感測器系統不斷湧現。溫度感測器是其中重要的一類感測器。其發展速度之快,以及其應用之廣,並且還有很大潛力。

為了提高對感測器的認識和了解,尤其是對溫度感測器的深入研究以及其用法與用途,基於實用、廣泛和典型的原則而設計了本系統。本文利用微控制器結合感測器技術而開發設計了這一溫度監控系統。文中感測器理論微控制器實際應用有機結合,詳細地講述了利用熱敏電阻作為熱敏感測器探測環境溫度的過程,以及實現熱電轉換的原理過程。

本設計應用性比較強,設計系統可以作為生物培養液溫度監控系統,如果稍微改裝可以做熱水器溫度調節系統、實驗室溫度監控系統等等。課題主要任務是完成環境溫度檢測,利用微控制器實現溫度調節並通過計算機實施溫度監控。設計後的系統具有操作方便,控制靈活等優點。

本設計系統包括溫度感測器,a/d轉換模組,輸出控制模組,資料傳輸模組,溫度顯示模組和溫度調節驅動電路六個部分。文中對每個部分功能、實現過程作了詳細介紹。整個系統的核心是進行溫度監控,完成了課題所有要求。

1 設計要求

1.1 控制要求

(1)生物繁殖培養液的溫度要保證在適於細胞繁殖的溫度內,這主要在控制程式設計中考慮。溫度控制範圍為15 ~25,公升溫、降溫階段的溫度控制精度要求為0.5度,保溫階段溫度控制精度為 0.5度 。

(2)微機自動調節 正常情況下,系統投入自動。

(3)模擬手動操作 當系統發生異常,投入手動操作。

(4)微機監控功能 顯示當前被控量的設定值、實際值,控制量的輸出。

1.2 受控物件的數學模型

生物繁殖的培養液主要用於生物的繁殖研究,而溫度是影響生物繁殖的重要因素。本系統要求長時間監視培養液的溫度,並對當前的溫度進行控制。本控制物件為生物繁殖用培養液,採用繼電器進行控制。

2 系統的硬體配置

2.1 微控制器和系統匯流排

微控制器:pic16f877a(pic16f877a為美國micorchip公司生產的帶a/d轉換的8位微控制器)。

顯示系統:商用計算機。

使用者記憶體:256m ram。

系統匯流排:rs-232-c介面(又稱 eia rs-232-c)rs232 c有25條線,,分為5個功能組,包括4條資料線,11條控制線,3條定時線,7條備用線和未定義線。

作業系統:windows 2000。

3 溫度控制系統的組成框圖

採用典型的反饋式溫度控制系統,組成部分見圖3.1。其中數字控制器的功能由微控制器實現。

4 溫度控制系統結構圖及總述

圖4.1溫度控制系統結構圖
圖4.1中溫度感測器和micro chip pic16f877a微控制器中的a/d轉換器構成輸入通道,用於採集培養皿內的溫度訊號。溫度感測器輸出電壓經過a/d轉換後的數字量與培養皿內的溫度給定值數位化後進行比較,即可得到實際溫度和給定溫度的偏差。培養皿內的溫度設定值由micro chip pic16f877a微控制器中程式設定。由micro chip pic16f877a微控制器構成的數字控制器進行比較運算,經過比較後輸出控制量控制由加熱和降溫電路構成的溫度調節電路對培養皿中的培養液溫度進行調節。同時通過電平轉換電路把當前溫度傳輸到商用計算機的串列埠中,由計算機動態的顯示培養皿中的溫度,正常情況下溫度控制由micro chip pic16f877a微控制器自動控制。必要時,計算機也可以通過軟體來強制改變培養皿中溫度。

基於微控制器PID演算法溫度控制系統設計(畢設)

恆溫控制器廣泛應用於工業需要溫度控制的地方,電子產品出貨前也要進行恆溫老化測試,溫度控制器必不可少,而控制溫度的過程中,加入pid演算法,可以避免加熱器的熱慣性,達到恆溫控制的目的 pid pid 存放pid演算法所需要的資料 void pid calc pid計算 pid.ek pid.sv pi...

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基於微控制器模糊演算法溫度控制系統設計(畢設課設資料)

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