基于msp430的温控系统

作者：时间：2016-11-28 来源：网络收藏

3、算法数学描述：（含算法的数学表达式、符号说明等）

本文主要采用两种算法实现题目要求：

第一个是PID算法的改进，由于温度控制是一个只能加热不能制冷的控制，所以我们只用了PI。首先通过P让温度加到一个离设定温度较近的温度，然后利用I逼近设定温度。

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/201611/322848.htm

程序如下：

voidpid()

{

if(set_t-now_t>13)

e2=0;

e1=set_t-now_t;//设定值和实际值之间的误差

uk=kp*e1+ki*e2+kd*e3;

//wr_float(0,1,e2);

e2=e1+e2;

e3=e1-e4;

e4=e1;

if(uk>speed)//防止升温过快

uk=speed;

if(uk<0)

uk=0;

control_value=1-uk;//pid输出的控制量即PWM的占空比

}

第二个是时间控制的线性算法

在时间控制中要求温度从40°均匀加热到60°，并且时间任意可设。

本程序实现的方法是：设定时间set_time是以s为单位，把40°到60°的这20°温差平均分成set_time份。然后在控制周期中，每一个周期让时间段time_m自加1，然后根据平均的公式算出该时间段应该达到的温度，公式如下：

因为控制时间输入set_time是以s为单位，而控制周期是100ms，所以上面要除以10。

具体的实现代码如下：

control_m_value=(float)time_m/set_time;

control_m_value=control_m_value/10;//时间的控制以100ms为单位，时间的设定是以1s为单位

control_m_value=40+20*control_m_value;

set_t=control_m_value;

pid();

CCR1=control_value*12000;//调节PWM的占空比12000为PWM周期

4、软件流程图：（贴入各程序流程图）

程序是整个系统中很重要的一个组成部分，它在硬件的基础上协调着整个系统各个硬件部分的一同工作，控制着整个温控系统的一举一动。软件的主要功能包括有：

（1）传感器信号的采集、处理

（2）加热丝的PWM输出

（3）加热的温度和速度控制

（4）温控系统运行流程控制：程序初始化、温控的启动与结束、液晶显示模块控制

（5）温控信息显示与参数设定：状态显示、控制算法参数设定等

上面的几个能中，除了程序的初始化在主函数中执行，其他的各个部分都是在中断函数中执行的，其中键盘检测和数据输入是在键盘中断中执行，其他的数据采集、处理、控制等都是在定时器5ms中断中执行的。单片机平时处于低功耗模式，降低功耗。

程序的流程图如下：

图5程序流程图

5、测试方法描述：（含模块与系统测试方法）

（1）电源模块：输入8V直流电压，通过测试各点电压输出，保证5V的供电电源和4.2V的参考电压的正确输出。

（2）测量模块：测量pt100两端的电阻，然后计算桥臂的理论电压值，测量两个桥臂的电压，与理论值进行对

比。测量仪表放大器的输入，对比理论计算经过仪表放大器的电压和实际仪表放大输出。通过在这些对比检查测量电路是否正常工作。

（3）输出控制模块：焊接完后，在控制口上加5V和0V电压，看电路是否正常通断。

（4）灯选模块：通过人为的给选择端加高低电平，看灯是否正常亮阻值为135欧姆的固定电阻接在pt100处，然后测桥电路输出，运放输入及输出

6、测试数据：（列表说明）

测试数据表格如下表1

	V（参）
	4.2V	4V	3.8V
V+	117.20mv	86.09mv	81.45mv
V-	90.12mv	111.84mv	106.23mv
ΔV	26.98mv	25.62mv	24.9mv
Vo	3.872v	3.682v	3.573v

其中V+表示含有pt100的桥臂输出。V-表示另一路桥臂输出。ΔV表示仪表放大输出。Vo表示仪表放大器的输出。V（参）表示AD和桥电路的参考电压。

7、数据分析与结论：（含测试数据分析、结论等）

（1）计算公式如下：

测得的V+和V-都可以通过电路参数计算来衍生是否正确，ΔV的值可以通过V+和V-的差值来验证，仪放的增益

也可以通过电路参数来验证

（2）结论分析

测得的数据和用电路上各参数计算所得的理论值之间有一定的误差，但误差在可以接受的范围内。由于电阻

等的实际值与标称值之间是存在误差的，故最终我们是以测得的数据为标准来换算温度的值的，但我们会多测几组数据综合一下以尽量减小误差。

8、总结

这次的电信实训我们选做的还是上次参加电设的题目——温度的测量与控制，只是这次相较于之前做了些该进。为减小误差，Pt100采用3线式的、运放也改成了精密性及稳定性更高的仪放；加热装置也从空心瓷电阻改成了易于控制的加热丝；大噪声、反应慢的继电器也改成了MOS管；软件上也做了一定的优化。经过这10天的努力我们成功的完成了实训要求的所有指标，对减少硬件电路设计误差有了更深的认识，同时也对MSP430单片机的优势和局限性有了一定的认识。

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