本篇文章是基于社会工业上对于温度控制的现状以及出现的问题,设计了一款基于ARM的温度控制系统。此方案在微处理器上进行处理设计,实现控制超调和动态误差的目的,更大的目的旨在精确温度减少能耗,这款精密温度控制系统的设计对于传统工业具有现实性的意义。

1.2 温度控制器国内外研究现状

1.2.1 温度控制器国内的研究现状

1.2.2 温度控制器国外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

    本文主要研究的是基于最小系统STM32F103ZET6为核心处理器的温度控制系统。外界温度的获取首先通过DS18B20温度传感器获取温度模拟量,经过转换得到特定的码值直接送到寄存器,通过微处理器读取寄存器里面的码值,ARM芯片对于不同的温度对应不同的码值,将读取到的码值送到液晶显示屏LCD12864上面,液晶显示屏上面可以实时的显示当前环境的温度值,也可以通过按键去设置所需要的环境温度值,当所需要的环境温度值不满足条件时,此温度值可以通过两个继电器去控制加热和制冷系统去控制整个系统的温度,最终达到所需设定的温度值,当系统的温度升高时,系统处于制冷状态,此时可以通过微处理器给继电器发信号使得制冷系统制冷,将温度恢复到设定值的温度范围内,当制冷系统温度下降的过低时,低于系统设定的温度值时,系统处于加热状态,此时可以通过微处理器给继电器发信号使得加热系统加热,将温度恢复到设定值的温度范围内,最终整个系统处于非工作状态。

1.4 论文章节安排

本课题的主要内容是基于ARM精密温度控制器的设计,对某一特定需求的产品进行恒温控制,通过液晶显示恒温值,最终实现智能控制。

第一章主要阐述了本课题的选题目的和意义所在,对国内外在精密温度控制方面做出的成就进行了详细的说明,从而提出了一种可以精确控制温度的系统方案。

第二章温度控制整体方案设计主要是从温度控制系统的整体方案去确定整个系统的设计要求,详细的介绍了温度传感器DS18B20的温度采集原理和LCD12864液晶显示的相关知识。

第三章温度控制算法主要是对PID控制进行介绍,从专家PID控制算法的角度对温度进行精密控制,本章节对PID算法和PID算法的对温度的整定过程进行了详细的介绍。

第四章温度控制器系统硬件设计主要是从整个硬件系统的各个结构分结构进行分别介绍,主要包括硬件平台的选型,温度采集模块,通信模块,输出控制继电器模块,显示模块和其他模块进行了详细的分析和计算,确保系统在此硬件平台的基础之上可以稳定安全的运行。

第五章温度控制器的软件设计主要从系统软件整体结构,在完成系统各个模块程序设计的基础上,将采集到的温度模拟量需要通过A/D进行转换成微处理器可以识别的信号,最后通过显示系统将所需要的信息在液晶上显示出来,完成整个系统软件设计。

第六章总结与展望主要将本文研究的难点和重点知识进行阐述,对本课题的研究成果进行详细的说明,提出本课题研究的不足之处和将来需要改进的地方和未来的期许。

第二章 温度控制整体方案设计

2.1 系统整体框架

 系统整体结构示意图

    系统整体结构框图如图2.1所示,本论文设计的温度控制系统微控制器选型为最小系统STM32F103ZET6,温度传感器选型采用的是比较常见的DS18B20,DS18B20有自己特殊的序列码值,可以将外界的温度值模拟量通过DS18B20的特殊序列码值送到微处理器的寄存器里面,然后微处理器读取寄存器里面的温度值送到液晶显示屏LCD12864,LCD12864液晶实时显示当前的温度值,此系统同时通过继电器配制加热和制冷装置,当当前温度超过设定的温度值时,系统处于制冷状态,启动制冷装置将温度值控制在正常工作状态,(实验过程中的制冷装置就是风扇)当温度低于设定的温度值时,系统处于加热状态,启动加热装置将温度值控制在正常工作状态,(实验过程中的加热装置就是电吹风)此系统可以通过键盘去设定所需要的温度值去满足各种场合的需要,此系统通过液晶LCD12864配有人机交互界面,不管当前处于什么状态我们都可以通过液晶看到当前的状态,并且可以通过液晶调节和设定当前的状态。

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