2012年湖南省大學生電子設計競賽

題號：A溫度的測量與控制

一、系統方案

采用惠斯頓電橋電路，將Pt100隨溫度變化而產生的電阻值的變化轉變成微弱的電壓的變化再經過差動放大電路后得到一個適合單片機采集范圍的電壓，單片機根據采集的電壓值換算成對應的溫度值，再與預設的溫度值進行比較，輸出控制信號通過驅動電路控制功率負載的加熱，從而達到溫度測量和控制的目的。

PT100是什么？預設溫度值采集當前溫度與預設的溫度值比較產生控制信號（PWM）控制驅動電路空心瓷管溫度改變散熱怎樣采集當前溫度，用什么電路實現呢？電源能穩定不變嗎？二、溫度采集電路實際中的電阻有這么精確嗎？采用惠斯頓電橋測溫電路，R1,R2，Pt100，R3構成測量電橋并且用基準源為壓塊驅動電橋(其中R1=R2，R3為100歐姆的精密電阻)當Pt100的電阻值和R3是的電阻值不相等時，電橋輸出一個毫伏級的壓差信號。即將電阻的變化轉化成電壓的變化。二、溫度采集電路三、差模放大電路三運放差模放大電路特點：1)高輸入阻抗。被提取的信號是不穩定的高內阻源的微弱信號，為了減少信號源內阻的影響，必須提高放大器輸入阻抗。

2)高共模抑制比。信號工頻干擾以及所測量的參數以外的作用的干擾，一般為共模干擾，前置級須采用CMRR高的差動放大形式，能減少共模干擾向差模干擾轉化。

3)低噪聲、低漂移。主要作用是對信號源的影響小，拾取信號的能力強，以及能夠使輸出穩定。放大倍數的計算：iR7=(u1-u2)/R7uo1-uo2=iR7(R6+R7+R8)

=(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7當R9=R10,R11=R13時uo=-R11/R9(uo1-uo2)=-R11/R9[(u1-u2)(R6+R7+R8)/R7]所以得到輸出電壓uo正比于輸入電壓(u1-u2)。U1U2Uouo1uo2對電阻的精密度要求高運放溫漂要小，相同還存在些問題呢？采用TI的集成芯片INA128儀表放大器四、單片機采集電壓Msp430g2553單片機內部自帶10位ADC模數轉換器，具有8個外部輸入通道，通過配置內部VCC為參考電壓對外部輸入電壓進行采集轉換，將模擬電壓值轉換為數字信號。ADC10CTL0|=ENC+ADC10SC+AD10ON;

ADC10CTL1=INCH0;

__bis_SR_register(CPUOFF);AD=ADC10MEM;AD_temp=(int)(((float)AD/1024)*3300);i++; sum_temp+=AD_tem;if(i==10000){i=0;v_temp=sum_temp/10000;}Ad10.pdf五、產生控制信號（PWM波）PID控制

在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（是應用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現，控制參數相互獨立。PID算法比例項的作用PID算法積分項的作用PID算法微分項的作用intPID(inttemp,intcontrol)//temp是當前溫度，control設置溫度{floatKp=700;//比例系數floatKi=12;//積分系數floatKd=5;//微分系數ek=(control-temp);P=125-Kp*(ek-ek1)-Ki*Kd*(e2*ek1-k2)-0.050*(control-300);ek2=ek1;ek1=ek;returnP;}P和PWM波什么關系？PID.txtPWM波的產生定時器G2553單片機具有TimerA,它是一個16位的定時/計時器，最多擁有3個捕獲/比較寄存器。TA可以支持捕獲比較功能、PWM輸出和定時器功能。TA還有擴展中斷的功能，中斷可以由定時器溢出產生或捕獲比較寄存器產生。時鐘配置輸出模式配置PID算法返回的P怎樣控制定時器呢？#include<msp430g2553.h>voidmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//StopWDTP1DIR|=0x01;//P1.0outputCCTL1=CCIE;//CCR1interrupenabledCCR1=50000;TACTL=TASSEL_2+MC_2;//SMCLK,ContmodeBIS_SR(LPM0_bits+GIE);//LPM0/interrupt}#pragmavector=TIMER0_A1_VECTOR__interruptvoidTimer_A(v