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基于MSP430单片机的温度测控装置的设计.doc
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基于MSP430单片机的温度测控装置的设计.doc
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摘 要
温度是工业控制中主要的被控参数之一,温度的控制在工业、农业及其他诸多的领
域中已成为一个重要的环节, 能否成功地将温度控制在所需的范围内关系到整个活动的
成败。由于控制对象的多样性和复杂性, 导致采用的温控手段的多样性。本文设计了一
种基于 MSP430 单片机的温度测控装置,利用该装置可以实现对温度的监控测量,并且
能够根据设定值对环境温度进行调节,以实现控制温度的目的。控制算法基于数字 PID
算法。
关键词:430 单片机; 温度测控; PID
ABSTRACT
The temperature is the main accused of one of the parameters in industrial control,
temperature control in industry, agriculture and many other areas has become an important
part in the success of the temperature control relates to the activities required withinsuccess or
failure. Control the diversity and complexity of the object, leading to the diversity of the
temperature control means. This paper designs a MSP430 microcontroller-based temperature
measurement and control devices, the device can be achieved on the monitoring of the
temperature measurement, and the ability to adjust settings on the ambient temperature in
order to achieve the purpose of temperature control. The control algorithm is based on a
digital PID algorithm.
Key words: 430 single-chip ;temperature measurement and control;PID
目 录
1 引言 ...................................................................1
2 选题依据 ...............................................................1
2.1 温度控制器的发展概况及现状 ..........................................1
2.2 MSP430 单片机系列简介 ................................................1
2.3 MSP430 单片机的特点 ..................................................2
2.3.1 强大的处理能力...................................................2
2.3.2 超低功耗.........................................................2
2.3.3 系统工作稳定.....................................................2
2.3.4 丰富的片上外围模块...............................................2
2.3.5 方便高效的开发环境...............................................3
2.4 MSP430 系列的内部结构概述............................................3
3 方案设计与论证 .........................................................4
3.1 整体方案设计 .........................................................4
3.2 温度传感器方案 ......................................................5
3.3 信号放大部分设计 ....................................................6
3.3.1 共发射极放大器结构简介...........................................6
3.3.2 共发射极放大器组成原则...........................................7
3.4 提示报警系统方案 ....................................................8
3.4.1 报警模块设计.....................................................8
3.4.2 显示模块设计.....................................................8
3.4.3 系统软件设计.....................................................9
3.5 控制系统设计 .......................................................11
3.5.1 软件设计........................................................11
3.5.2 数字 PID ........................................................13
3.5.3 PID 参数的选择方法 ..............................................14
3.5.4 PID 控制评价 ....................................................16
4 结论 ..................................................................16
参 考 文 献 .............................................................17
致 谢 ..................................................................18
1 引言
温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、
石油等工业中,具有举足轻重的作用。
随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术得到了迅速的发展和
广泛的应用
[1]
。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点,应用在温度测量与
控制方面,控制简单方便,测量范围广,精度较高。
2 选题依据
2.1 温度控制器的发展概况及现状
在工农业生产和日常生活中,对温度的测量及控制占据着极其重要地位。而温度测
控系统也应用于诸多领域之中:在粮食存储过程中对温度要求是特别的严格,装设温度
监控系统以后,能实时检测粮仓中的温度,确保粮仓内合适的温度环境,应用十分方便
和灵活。在其他领域:消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备之过热故障预知
检测,空调系统的温度检测,各类运输工具之组件的过热检测,保全与监视系统之应用,
医疗与健诊的温度测试,化工、机械等设备温度过热检测,装设温度检测控制系统以后
是十分必要的。因此温度测控装置的应用十分广阔。
2.2 MSP430 单片机系列简介
MSP430 系列是一个 16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机,在 1996
年问世,由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段,已成为众多
单片机系列中一颗耀眼的新星。
MSP430 系列由于具有 Flash 存储器,在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出
较明显的优点。这是 TI 推出具有 F1ash 型存储器 MSP430 单片机的开始。
TI 在推出 Flash 系列的同时,开发了基于 Flash 存储器及 JTAG 边界扫描技术的廉
价开发工具 FET430X110, 将国 际 上先 进 的 JTAG 技术 和 Flash 在线 编程技 术引入
MSP430
[2]
。这种以 Flash 技术与 FET 开发工具组合的开发方式,具有方便、廉价、实用
等优点,给用户提供了一种较为理想的样机开发方式。
在 2003 年中,TI 还推出了专门用于电量计量用的 MSP430FW42X 和 M S P 4 3 0 F
E 4 2 X 。我们相信,由于 MSP430 的开放性的基本架构和新技术的应用,新的 MSP430 的
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