单片机温度系统

【单片机温度系统】是一种基于MSP430单片机的温度控制解决方案，它涵盖了温度检测、信号处理、数据转换以及控制执行等多个环节。系统硬件构成包括温度检测系统、信号放大系统、A/D转换模块、单片机、I/O设备以及控制执行系统。 在【温度检测】部分，主要讨论了三种常见的温度检测元件：热电偶、热电阻和热敏电阻。热电偶利用两种不同金属的热电效应进行测温，虽然具有较高的测量准确度和宽广的测温范围，但由于冷端温度影响和线性度问题，不适合作为此系统的首选。热敏电阻因其价格便宜、灵敏度高，但线性度差、稳定性和复现性不足，也不适合本系统的精度要求。相比之下，热电阻，尤其是Pt100热电阻，具有高准确度、高稳定性和良好的热惯性，虽然其电阻值与温度之间的关系是非线性的，但通过计算和适当调整，可以满足0.2℃的精度要求，因此被选为本系统中的温度检测元件。 在【信号放大】环节，热电阻检测到的电阻变化需要转换为电压信号，以便单片机进行采集。采用桥路测量电路，结合调零电阻Rw2和固定电阻R1R2，能够确保上下两支路电流恒定，输出电压可调整。随后通过低频增益可调放大电路，利用NE5532运算放大器，通过调整增益电阻Rw1，实现了增益在150至+∞的范围变化，满足了信号放大的需求。 在【A/D转换】部分，考虑到系统需要0.2℃的精度，传统的8位A/D转换芯片无法满足，因此采用了压控振荡器将电压信号转换为频率信号，然后通过单片机的计数功能转化为数字信号，提高了精度且降低了成本。在高频率时，压控振荡器存在非线性误差，通过FPGA计算脉冲宽度并求倒数，可以消除这一误差。 【控制器】部分，系统采用了单片机与FPGA的组合。单片机负责PID运算和输出控制，FPGA则处理高速信号处理，如接收压控振荡器的信号并计算脉宽，两者协同工作，提升了控制性能。 在【输出驱动电路】中，使用了交流调功电路，通过改变交流电源的开通与断开周波的比例来调节负载的平均功率，实现温度控制。 这个单片机温度控制系统以精准、高效和经济为目标，通过精心选择和设计各个组件，实现了对温度的精确控制。