文档介绍：第二章系统的总体方案设计系统的总体要求本课题要求以帕尔贴温控装置为温度测量的对象,以MSP430 f5529 单片机为温度控制器,设计一个温度检测、控制系统。在测量温度后,当温度超过设定值时,能自动提示,并且能够启动升温、降温系统对温度进行控制。系统的总体结构系统总体结构图如下图 2-1 所示: 本系统是由以下六个部分构成, 具体的硬件模块分别是: :帕尔贴温控装置 :用温度传感器测量被测物体的温度。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按结构不同可分为热电阻温度传感器、热电偶温度传感器、半导体温度传感器(例如:硅二极管)、集成模拟温度传感器(例如: LM35 电压输出型)等,输出均为模拟信号,必须通过 A/D 转换成数字信号后,再接入单片机进行信号处理。另有一种数字式温度传感器(例如:DS18B20 ),输出直接为数字信号,可直接接进单片机对其进行信号处理。本课题设计采用热电阻温度传感器 PT100 ,其优点:测量范围宽、精度高、稳定性好等,满足课题设计的要求。其测量范围为-200 ℃~+850 ℃。 :对测量到的温度信号进行运算放大。 :对温度信号进行转换,为信号即将进入单片机做好前一级准备包括电压/频率(V/F )转换电路、比较器、A/D 转换等。V/F 转换使针对像LM35 这种类型的温度传感器,测量到模拟输出信号进行 V/V 转换,转换后通常是以TTL电平脉冲序列传送出去的,再通过对其放大成电流脉冲序列, 使其电流 0 对应于逻辑 0 电平,而电流 20mA 对应于逻辑 1 电平,再进入单片机对其进一步处理。比较器电路 A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号,以便进入单片机对其进行比较、控制处理。 :信号进入单片机后通过上位机软件编程,对信号的输入、输出进行处。通过单片机对温度进行设定、比较、控制调节,或升温或降温。 :将被测温度显示在 LED 数码管或 LCD 液晶屏上。硬件控制方法:有以下几种方法可实现: 1)可通过控制继电器的通断来实现对温度的升或降; 2)可通过对 MSP430f5529 板上的 PWM 端口来实现对温度的升或降; 3)可通过调节程控电压源的控制端电压来控制输出端电压 4)可通过软件 PID 算法来控制温度的升或降; 抗干扰电路:在系统的弱电部分的电源入口处对地跨接 1个100 μf电容与 1 μf 电容,在系统内部各芯片的电源端对地跨接 1 个小电容( μf~ μf)。由上图系统框架图可以看出本课题设计是由六个部分组成的,被控对象由温度传感器测量出温度信号,进过信号调理(即信号放大、滤波)、信号转换( 即 A/D 转换、 V/F 转换、比较器等)、信号处理(即 PID 算法控制、硬件控制法)控制温度升或降,保证温度再设定范围内,最后 LCD 液晶显示出当前温度。整个系统的每个部分都可以有多种方法来实现,学生可有多元化的设计方案,对于开展实验教学有很大益处。系统的设计流程系统工作运行流程图如右图2-2 所示: 系统工作运行开始先对单