温度自动控制系统-陈哲（地大）.doc

【温度自动控制系统】是一种自动化设备，用于精确控制特定环境或设备的温度。在这个系统中，中国地质大学机械与电子信息学院的陈哲、朱琳琳和陈鸿吉采用MSP430F169单片机作为核心控制器，结合DS18B20型温度传感器来采集实时温度数据。DS18B20是一款数字温度传感器，能够提供高精度的温度测量。 系统的设计允许用户通过矩阵式键盘设定不同的功能模式和温度设定值，最小温度设定单位为0.1℃。温度显示部分则采用了EDM12864液晶屏，其最小分辨率可达到0.0625℃，提供了清晰的实时温度读数和温度调节曲线。 在硬件设计上，系统采用电压和电流采样电路来监测制冷片的工作状态。电压采样电路运用了TI公司的运算放大器OP2345，以实现电压跟随，确保电压信号的准确传输。而电流采样电路则采用了精密仪表放大器IN122，对电流信号进行放大，以提高测量精度。制冷片的冷却或加热功能切换是通过继电器来控制的。 软件层面，系统设计采用了PID（比例-积分-微分）算法进行温度控制。PID算法是工业控制中常用的反馈控制策略，能够有效调整系统的输出以减小误差，从而实现稳定的温度控制。该系统具备高检测精度和控制稳定性，能适应各种工况变化。 在具体实现中，电流采样部分使用了三个并联的0.1Ω大功率电阻，最大可测量电流达6A。通过仪表放大器INA122将采样电压放大10倍，保持在单片机的A/D转换范围内。电压采样电路则通过分压网络和电压跟随器OPA2340，确保最高12V的电压能在单片机中处理。 滤波电路由电感L、电容C1和制冷片的内阻组成，电感使用磁罐制作以减少干扰。单片机产生的10KHz PWM波通过光电隔离进入系统，电容C1的充放电过程控制着电压的波动，以减小对制冷效果的影响。根据制冷片的电阻范围和要求的电压波动限制，可以计算出电容C1的最小值。 这个温度自动控制系统结合了先进的微控制器、精确的温度传感器和有效的控制算法，确保了对温度的精确控制和高效管理，广泛适用于实验室、工业生产以及科研等多种环境。