温度的测量和控制

2012年湖南省大学生电子设计竞赛

题号：A温度的测量与控制

一、系统方案

采用惠斯顿电桥电路，将Pt100随温度变化而产生的电阻值的变化转变成微弱的电压的变化再经过差动放大电路后得到一个适合单片机采集范围的电压，单片机根据采集的电压值换算成对应的温度值，再与预设的温度值进行比较，输出控制信号通过驱动电路控制功率负载的加热，从而达到温度测量和控制的目的。

PT100是什么？预设温度值采集当前温度与预设的温度值比较产生控制信号（PWM）控制驱动电路空心瓷管温度改变散热怎样采集当前温度，用什么电路实现呢？电源能稳定不变吗？二、温度采集电路实际中的电阻有这么精确吗？采用惠斯顿电桥测温电路，R1,R2，Pt100，R3构成测量电桥并且用基准源为压块驱动电桥(其中R1=R2，R3为100欧姆的精密电阻)当Pt100的电阻值和R3是的电阻值不相等时，电桥输出一个毫伏级的压差信号。即将电阻的变化转化成电压的变化。二、温度采集电路三、差模放大电路三运放差模放大电路特点：1)高输入阻抗。被提取的信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗。

2)高共模抑制比。信号工频干扰以及所测量的参数以外的作用的干扰，一般为共模干扰，前置级须采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。

3)低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输出稳定。放大倍数的计算：iR7=(u1-u2)/R7uo1-uo2=iR7(R6+R7+R8)

=(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7当R9=R10,R11=R13时uo=-R11/R9(uo1-uo2)=-R11/R9[(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7]所以得到输出电压uo正比于输入电压(u1-u2)。U1U2Uouo1uo2对电阻的精密度要求高运放温漂要小，相同还存在些问题呢？采用TI的集成芯片INA128仪表放大器四、单片机采集电压Msp430g2553单片机内部自带10位ADC模数转换器，具有8个外部输入通道，通过配置内部VCC为参考电压对外部输入电压进行采集转换，将模拟电压值转换为数字信号。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、产生控制信号（PWM波）PID控制

在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，控制参数相互独立。PID算法比例项的作用PID算法积分项的作用PID算法微分项的作用intPID(inttemp,intcontrol)//temp是当前温度，control设置温度{floatKp=700;//比例系数floatKi=12;//积分系数floatKd=5;//微分系数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波什么关系？PID.txtPWM波的产生定时器G2553单片机具有TimerA,它是一个16位的定时/计时器，最多拥有3个捕获/比较寄存器。TA可以支持捕获比较功能、PWM输出和定时器功能。TA还有扩展中断的功能，中断可以由定时器溢出产生或捕获比较寄存器产生。时钟配置输出模式配置PID算法返回的P怎样控制定时器呢？#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