室温监测系统的设计 (2)

室温监测系统的设计 摘要 单片机在检测和限制系统中得到了广泛的应用,温度是一个系统常常须要测量限制和保持的量,而温度是一个模拟量,不能干脆与单片机交换信息,采纳适当的技术将 模拟的温度量转化为数字量在原理上虽然不困难但成本较高,还会遇到其它方面的问题。因此对单片机温度限制系统的探讨有重要目的和意义。 本文主要介绍了以MSP430系列单片机2274、MC14433、AD590等芯片组成的温度检测电路,模/数转换电路,键盘/LCD显示电路,报警电路,信号放大电路；在描述了外围硬件电路的同时,还做了大量的软件工作,包括数据处理软件,PID限制算法。本设计有效的提高了限制系统的实时性和限制精度大大改善了炉温限制的自动化程度,具有较高的好用价值。 关键词 MSP430单片机 PID算法 温度采样 目 录 引 言3 第一章 绪论4 1. 1 选题背景4 其次章 方案的比较和论证5 2. 1 温度传感器的选择6 2. 2 信号采集通道的选择6 第三章 系统总体设计7 3．1 信号采集8 3.1.1 温度传感器8 3.1.3 多路开关12 3．2 信号分析与处理13 3.2.1 A/D转换13 3. 3 显示与报警的设计17 3.3.1 显示电路17 3.3.2 报警电路17 3.4 MSP430 单片机的发展18 3.4.1 MSP430 单片机的特点19 3.4.2 MSP430 系列与 89C 51 系列的比较21 3.4.3 MSP430 系列的内部结构概述22 3.5 PID限制设计18 3.5.1 PID限制的基本原理 19 3.4.2 PID限制的算法21 3.5.3 PID限制的技术指标 19 3.4.4 PID限制的应用21 第四章 软件设计25 4.1.1 主程序流程图26 4.1.2 T0中断流程图27 4.1.3 报警子程序流程图28 4.1.4 温度采样子程序流程图29 4.1.5 键扫描程序流程图30 结束语31 致谢32 参考文献32 附录33 引 言 室温监测系统针对室温环境下的温度监控，如大型机组的轴温，大型变压器油温，化学反应过程，环境测试等。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都须要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和限制。采纳MSP430单片机来对温度进行限制，不仅具有限制便利、组态简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的限制问题是一个工业生产中常常会遇到的问题。本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。 第一章 绪论 1. 1 选题背景 单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业限制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度限制中的应用。 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都须要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和限制。采纳MSP430单片机来对温度进行限制，不仅具有限制便利、组态简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的限制问题是一个工业生产中常常会遇到的问题。在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变更和化学反应过程都与温度亲密相关，因此温度限制是生产自动化的重要任务。对于不同生产状况和工艺要求下的温度限制，所采纳的加热方式，燃料，限制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能驾驭温度有着肯定的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 第三章 系统总体设计 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以MSP430基本系统为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。 MSP430单片机 LCD显示 CD5051多路开关 MC14433A/D转换 AD590 温度检测 报警电路 图3-1 系统总体框图 本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 （一） 信号采集 由AD590及多路开关； （二） 信号分析 由A/D转换器、单片机MSP430基本系统组成； （三） 信号处理 由串行口LCD显示器和报警系统等组成。 3．1 信号采集 3.1.1 温度传感器 集成温度传感器AD590 是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。 一． 主要特性 AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所须要的温度值。依据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图3-2所示，它采纳金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V＋；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图3-2所示。 图3-2 AD590外形（图1）及电路符号（图2） 1、 流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即I T/T1μA /K式中IT 流过器件（AD590）的电流，单位μA。T热力学温度，单位K。 2、 AD590的测温范围-55℃- 150℃。 3、 AD590的电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围变更，电流IT变更1μA，相当于温度变更1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 4、输出电阻为710MΩ。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～150℃范围内，非线形误差0.3℃。 6、 AD590的工作