基于msp430的溫控系統(tǒng)

第一個(gè)是PID算法的改進(jìn)，由于溫度控制是一個(gè)只能加熱不能制冷的控制，所以我們只用了PI。首先通過P讓溫度加到一個(gè)離設(shè)定溫度較近的溫度，然后利用I逼近設(shè)定溫度。

程序如下：

voidpid()

{

if(set_t-now_t>13)

e2=0;

e1=set_t-now_t;//設(shè)定值和實(shí)際值之間的誤差

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

//wr_float(0,1,e2);

e2=e1+e2;

e3=e1-e4;

e4=e1;

if(uk>speed)//防止升溫過快

uk=speed;

if(uk<0)

uk=0;

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

}

第二個(gè)是時(shí)間控制的線性算法

在時(shí)間控制中要求溫度從40°均勻加熱到60°，并且時(shí)間任意可設(shè)。

本程序?qū)崿F(xiàn)的方法是：設(shè)定時(shí)間set_time是以s為單位，把40°到60°的這20°溫差平均分成set_time份。然后在控制周期中，每一個(gè)周期讓時(shí)間段time_m自加1，然后根據(jù)平均的公式算出該時(shí)間段應(yīng)該達(dá)到的溫度，公式如下：

因?yàn)榭刂茣r(shí)間輸入set_time是以s為單位，而控制周期是100ms，所以上面要除以10。

具體的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

control_m_value=(float)time_m/set_time;

control_m_value=control_m_value/10;//時(shí)間的控制以100ms為單位，時(shí)間的設(shè)定是以1s為單位

control_m_value=40+20*control_m_value;

set_t=control_m_value;

pid();

CCR1=control_value*12000;//調(diào)節(jié)PWM的占空比12000為PWM周期

4、軟件流程圖：（貼入各程序流程圖）

程序是整個(gè)系統(tǒng)中很重要的一個(gè)組成部分，它在硬件的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)著整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)硬件部分的一同工作，控制著整個(gè)溫控系統(tǒng)的一舉一動(dòng)。軟件的主要功能包括有：

（1）傳感器信號(hào)的采集、處理

（2）加熱絲的PWM輸出

（3）加熱的溫度和速度控制

（4）溫控系統(tǒng)運(yùn)行流程控制：程序初始化、溫控的啟動(dòng)與結(jié)束、液晶顯示模塊控制

（5）溫控信息顯示與參數(shù)設(shè)定：狀態(tài)顯示、控制算法參數(shù)設(shè)定等

上面的幾個(gè)能中，除了程序的初始化在主函數(shù)中執(zhí)行，其他的各個(gè)部分都是在中斷函數(shù)中執(zhí)行的，其中鍵盤檢測(cè)和數(shù)據(jù)輸入是在鍵盤中斷中執(zhí)行，其他的數(shù)據(jù)采集、處理、控制等都是在定時(shí)器5ms中斷中執(zhí)行的。單片機(jī)平時(shí)處于低功耗模式，降低功耗。

程序的流程圖如下：

圖5程序流程圖

5、測(cè)試方法描述：（含模塊與系統(tǒng)測(cè)試方法）

（1）電源模塊：輸入8V直流電壓，通過測(cè)試各點(diǎn)電壓輸出，保證5V的供電電源和4.2V的參考電壓的正確輸出。

（2）測(cè)量模塊：測(cè)量pt100兩端的電阻，然后計(jì)算橋臂的理論電壓值，測(cè)量?jī)蓚€(gè)橋臂的電壓，與理論值進(jìn)行對(duì)

比。測(cè)量?jī)x表放大器的輸入，對(duì)比理論計(jì)算經(jīng)過儀表放大器的電壓和實(shí)際儀表放大輸出。通過在這些對(duì)比檢查測(cè)量電路是否正常工作。

（3）輸出控制模塊：焊接完后，在控制口上加5V和0V電壓，看電路是否正常通斷。

（4）燈選模塊：通過人為的給選擇端加高低電平，看燈是否正常亮阻值為135歐姆的固定電阻接在pt100處，然后測(cè)橋電路輸出，運(yùn)放輸入及輸出

6、測(cè)試數(shù)據(jù)：（列表說明）

測(cè)試數(shù)據(jù)表格如下表1

	V（參）
	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的橋臂輸出。V-表示另一路橋臂輸出。ΔV表示儀表放大輸出。Vo表示儀表放大器的輸出。V（參）表示AD和橋電路的參考電壓。

7、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論：（含測(cè)試數(shù)據(jù)分析、結(jié)論等）

（1）計(jì)算公式如下：

測(cè)得的V+和V-都可以通過電路參數(shù)計(jì)算來(lái)衍生是否正確，ΔV的值可以通過V+和V-的差值來(lái)驗(yàn)證，儀放的增益

也可以通過電路參數(shù)來(lái)驗(yàn)證

（2）結(jié)論分析

測(cè)得的數(shù)據(jù)和用電路上各參數(shù)計(jì)算所得的理論值之間有一定的誤差，但誤差在可以接受的范圍內(nèi)。由于電阻

等的實(shí)際值與標(biāo)稱值之間是存在誤差的，故最終我們是以測(cè)得的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)?yè)Q算溫度的值的，但我們會(huì)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)綜合一下以盡量減小誤差。

8、總結(jié)

這次的電信實(shí)訓(xùn)我們選做的還是上次參加電設(shè)的題目——溫度的測(cè)量與控制，只是這次相較于之前做了些該進(jìn)。為減小誤差，Pt100采用3線式的、運(yùn)放也改成了精密性及穩(wěn)定性更高的儀放；加熱裝置也從空心瓷電阻改成了易于控制的加熱絲；大噪聲、反應(yīng)慢的繼電器也改成了MOS管；軟件上也做了一定的優(yōu)化。經(jīng)過這10天的努力我們成功的完成了實(shí)訓(xùn)要求的所有指標(biāo)，對(duì)減少硬件電路設(shè)計(jì)誤差有了更深的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)MSP430單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)和局限性有了一定的認(rèn)識(shí)。

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