2019-05-22-温度测量与控制系统-共享版.pdf
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"温度测量与控制系统" 本文总结了温度测量与控制系统的设计和实现,涵盖了Pt热敏电阻的使用、电桥电路的设计、PID控制算法的应用、LCD1602显示屏的使用和TLC1549 AD转换芯片的使用等方面。 一、实验目的 1. 掌握使用Pt热敏电阻测温方法,掌握使用电桥电路进行电阻电压转换的方法。 2. 复习 PID 控制原理,掌握 PID 参数调试方法。 3. 掌握 LCD1602 的初始化和使用方法。 4. 掌握 ADC TLC1549 的使用方法。 二、实验任务 1. 使用Pt热敏电阻及相关电路和单片机实现0°C~100°C范围内的温度测量,测量精度要求±1°C。 2. 利用功率为 400W 的加热器、继电器和单片机相关电路,利用 PID 方法实现温度控制,要求控制精度为±2°C。 3. 要求设置温度和测量温度显示在 LCD1602 屏幕上。 三、实验原理 3.1 系统原理 系统框图如图 1 所示。系统由单片机、Pt热敏电阻、电桥电路、继电器、加热器、LCD1602 显示屏和TLC1549 AD转换芯片组成。单片机通过比较设定温度和测量温度数据,输出占空比为 W 的PWM 信号给继电器,继电器在高电平时控制加热器电源接通,在低电平时控制加热器电源断开,由此调整加热功率𝑃加热 = W ∗ 400 瓦。 3.2 外设简介 3.2.1 LCD1602 LCD1602 是一款一行可以显示 16 个字符,一共有两行的液晶显示屏。LCD1602 的引脚如表一所示。RS 是命令/数据选择引脚,RW 是读/写选择引脚,E 是执行命令的使能引脚。D0—D7 是并行数据输入/输出引脚。 LCD1602 的操作分为四种:读状态、读数据、写命令和写数据。LCD1602 的控制字如图 2 所示。控制字 0x38 设置使用八位数据口和 16 字符×2 行显示,控制字 0x0E 开启显示和设置光标闪烁,控制字 0x06 设置光标右移,控制字 0x81 和 0xC0 设置数据指针。 3.2.2 TLC1549 TLC1549 是一个 10 位串行 AD 转换芯片。TLC1549 的引脚如图 3 所示。REF+/REF- 是参考高/低电平,电路中分别接 Vcc 和 GND 即可。模拟信号从 ANALOG IN 输入,采样量化后的信号在 CS 使能时,在 I/O CLOCK 的上升沿后从 DATA OUT 输出,高位先输出。编程时可软件模拟 I/O CLOCK,然后读取 DATA OUT,重复十次即可获取芯片上一次采样得到的值。 四、结论 本文总结了温度测量与控制系统的设计和实现,涵盖了Pt热敏电阻的使用、电桥电路的设计、PID控制算法的应用、LCD1602显示屏的使用和TLC1549 AD转换芯片的使用等方面。该系统可以实现高精度的温度测量和控制,具有广泛的应用前景。
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