嵌入式技术实践报告(基于LPC和铂电阻水温闭环控制系统).docVIP

电气工程与自动化学院 课程设计报告 （嵌入式技术实践） 题 目：基于LPC1114和铂电阻水温闭环控制系统 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 2012年 7 月 4 日摘 要 随着现代化技术的逐渐发展，在很多行业如医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备应用时，都会涉及到高温，高精度等特性，而一般的温度计无法满足。 为了满足现代行业的发展，实现高精度的水温控制，本文重点介绍了一种以LPC1114为控制核心、铂热电阻pt1000为测温原件、以PID为算法控制以及PID参数整定相结合的控制方法来实现的水温控制系统。文章着重介绍核心器件的选择、控制算法的确定、各部份电路及软件的设计。 LPC1114拥有完善的内部结构、优良的性能和强大的中断处理能力，决定了该控制系统：电路结构简单、程序简短、系统可靠性高等特点。该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。本设计实现了水温的智能化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口，系统由前向通道模块（即温度采样模块）、后向控制模块、系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。设计采样使用的是M0特有的AD采样功能，显示模块以TinyHMI为核心，固态继电器控制电加热，超级恒温器为对象的控制。 。 关键词：LPC1114；Pt1000；PID；水温闭环控制；滤波器摘 要 2 第一章 绪 论 2 1.1 课题背景及方向 2 1.2 课题的分析 3 1.3 课题概述 4 1.4 设计要求与技术指标 4 1.5 基本功能与扩展功能 5 第二章 方案的选取 5 2.1 方案设计思路 5 2.2 MCU的选择 6 2.3 温度自控的方法 6 第三章 系统软硬件总体设计 9 3.1 总体设计及框图 9 3.2 外部电路设计 10 3.2.1 温度传感器采集转换电路 10 3.2.2 低通滤波电路 14 3.2.3 水箱控制电路 15 3.2.4 键盘设和显示电路 16 3.3 LPC1114介绍 17 3.4 电源原理图 20 3.5 A/D转换 21 3.6 设计软件介绍 22 3.6.1 Altium Designer 09 22 3.6.2 PCB的绘制过程 22 3.7 软件环境 23 第四章 系统实现 24 4.1 各硬件模块功能 24 4.2 硬件实现 24 4.2.1 PCB板的设计规则 24 4.2.2硬件调试 24 4.3 软件实现 26 4.3.1 软件框图 26 4.3.2 系统代码 26 致 谢 35 附 录 36 参考文献 37 第一章 绪 论 1.1 课题背景及方向 自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，在各行业广泛应用20世纪80年代中后期水平。成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。,它对控制调节器要求较高。温度信号由PT1000和电压放大电路提供。通过PID算法实现对电炉功率和水温控制。SSR固态继电器作执行部件。系统控制对象为,具有较好的快速性与较小的超调该系统为一实验系统，要求系统有，实现对主要可变参数的实时监控。因此系统控制部分使用软件既减少了系统设计的工作量，又提高了系统开发的速度，使用软件还可以提高所设计系统的稳定性，避免了因个人设计经验不足而产生过多的系统缺陷。 设计一个水温自动控制闭环系统，控制对象为精密水温箱，里面有加热制冷功能。水温可以停留在用户设定的点，并能在环境温度改变时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变，并且在系统运行时，用户可以设定温度值。 系统设计具体要求： (1) 温度设定范围为0～100℃。 (2) 采集温度与实际温度误差≤0.5℃。 (3) 采用适当的控制方法，使得水温可以稳定在设置温度而不上下浮动。 (4) 用十进制数码管显示水的实际温度与设定温度。 (5) 在设定温度发生突变时，温度能达到指定温度并维持指定温度。 (6) 波纹0.1℃。 1.5 基本功能与扩