课程设计-- 恒温控制系统设计

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1、 课程设计 题 目： 恒温控制系统设计 院 （系） ： 电气与信息工程学院 班 级： 电气 0813 班 姓 名： 学 号： 2 摘 要 进入 20 世纪 90 年代，嵌入式技术全面展开，其优势及特点得到了越来越多 的好评。飞思卡尔(Freescale)半导体公司 S08 系列的单片机是受到关注的诸多优 异微控制器之一。S08AW 系列是 Freescale 公司推出的新一代 S08 系列微控制器 中的一款增强型 8 位微控制器，它不仅集成度高、片内资源丰富，接口模块包括 SPI、SCI、IIC、A/D、PWM 等，还具有很宽的工作温度范围：-40+125。 在本系统的温度控制中， 采用的是

2、S08AW60 微控制器。 随着单片机的广泛使用， 温度的自动控制已经变成了可能。在本系统中，主要是通过控制电机来达到控制 温度的目的， 当然在一些高级或者要求更高的场合还可以通过控制空调来实现调 温。要控温就要先进行测温，再转换成单片机能读懂的数字信号，进行处理后得 出控制电机的控制值，也就是 PWM 控制中说的占空比，通过改变占空比就可以 达到调速的目的。 关键词： 自动控制系统、S08AW60 微控制器、温度、传感器 目 录 1 引言 4 2 总体方案设计 8 3 2.1 硬件方案论证 8 2.1.1 微控制器的选择 8 2.1.2 温度传感器的选择 9 2.1.3 显示器的选择. 10

3、 2.1.4 键盘的选择. 10 2.2 系统设计方案的方框图. 11 2.3 系统控制算法的设计. 12 3 系统单元电路的设计. 12 3.1 检测电路设计. 13 3.2 微控制器的工作电路设计. 14 3.3 显示电路设计. 14 3.4 电机的驱动电路. 16 3.5 键盘电路设计. 16 4 系统的软件设计. 17 4.1 键盘子程序. 17 4.2 显示子程序 . 15 4.3 温度值判断子程序. 16 4.4 调速子程序 . 20 总结. 21 参考文献. 23 附录：. 24 1 1 引言引言 自动控制系统可以从不同的角度来进行分类，按其结构及控制方式可将其分 为三种：开环控

4、制系统、闭环控制系统和混合控制系统。 1 1开环控制系统开环控制系统 若系统的输出量不被引回来（反馈）对系统的控制部分产生影响，这样的系 4 统称为开环控制系统，如图1-3所示。 例如，数控机床。它由预先设定的指令程序产生相应的控制脉冲，经脉冲放 大器放大后驱动步进电机， 通过精密传动机构再带动工作台对工件进行加工就是 一个开环控制系统。家用电器中的洗衣机也是开环控制系统。 开环控制系统的优点是结构简单，系统稳定性好，成本低。缺点则为：受扰 动因素的影响大，从而影响输出量的稳定。 若扰动因素已知，并能直接或间接地检测出，那么也可以利用扰动信号来产 生一种补偿，以抵消扰动的影响。这种控制方式称为

5、扰动控制。扰动控制原理如 图1-4所示。 图1-4 扰动控制系统框图 在这种系统中，输出量对系统的控制作用无影响，影响控制的是扰动量，因 此仍属于开环控制系统。 2闭环控制系统 若系统的输出量通过反馈环节作用于控制部分，形成闭合环路，这样的控制 系统称为闭环控制系统，又称反馈控制系统。 如图1-5所示的由晶闸管可控整流装置供电的直流电动机调速稳速系统， 控制 对象是电机 M、被控量是转速 n，Ug 是给定量。测速电机 TG 将输出量 n 转换成 电压 Ufn 反馈到输入端去，形成一个闭环。系统的调速稳速原理可用下列顺序表 示： nUfnu=Ug- Ufn Udn(补偿了 n) 这种系统的输出量

6、参与控制，直接影响系统的控制过程，所以是闭环控制系 统。 5 由于输出信号要返回输入端参与控制，所以信号传递有两个通道：主通道将 控制信号送至被控对象；反馈通道将输出信号反馈到输入端。 闭环控制系统一般采用差值控制。差值所产生的控制作用是使系统向减少或 消除偏差的方向变化，所以有利于克服惯性和干扰而维持给定的控制，因此也称 这种控制为偏差控制。 反馈控制系统无论采取哪种量反馈，包围在反馈环内的各种干扰量所引起的 输出量变化都能被减小或消除，使系统具有良好的动态和静态控制精度，所以获 得了广泛应用。 3复合控制系统复合控制系统 将闭环控制系统和开环控制系统结合在一起， 构成开环-闭环相结合的控制系 统称为复合控制系统，也称为混合控制系统。例如，可以将扰动控制(开环)和偏 差控制(闭环控制)相结合而形成复合控制系统。 复合控制系统兼有闭环和开环的优点，控制精度高，控制反应快，但结构复 杂。 微型计算机控制系统与其所控制