DSP温度控制系统的设计.
基于fpga的智能温度控制系统的设计
基于fpga的智能温度控制系统的设计随着科技的发展，智能控制系统被广泛应用于工业领域和智能家居中，其中智能温度控制系统是其中的一种。
智能温度控制系统能够根据环境温度变化自动控制加热或制冷设备，从而保证环境温度始终在设定值范围内，提高生产效率和舒适度。
本文将介绍一种基于FPGA的智能温度控制系统设计方案。
1. 系统设计该系统由传感器、FPGA、驱动器以及显示器组成。
传感器用于检测环境温度变化，FPGA用于对传感器信号进行处理，驱动器用于控制加热或制冷设备，显示器用于显示系统状态。
系统设计流程如下：1.1 传感器传感器可以选择温度传感器、热敏电阻传感器或热电偶传感器等。
本系统选用温度传感器，将传感器输出的模拟信号转化为FPGA可读的数字信号，从而实现数字信号化。
1.2 数字信号化将模拟信号数字化是实现控制系统的关键所在。
数字信号化是通过模数转换器（ADC）将模拟信号转化为数字信号的过程。
本系统将模拟信号转化为12位数字信号。
1.3 FPGA处理FPGA芯片（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它能够快速地对数字信号进行处理。
FPGA芯片是本系统的核心处理器，它被用来对传感器信号进行处理，根据环境温度的变化决定加热还是制冷，从而保持环境温度在设定范围内。
具体的处理流程如下：（1）读取温度传感器数据。
（2）将传感器输出的模拟信号转变为数字信号。
（3）将数字信号与设定的环境温度范围进行比较，以决定是否需要进行加热或制冷。
（4）对加热或制冷设备进行控制。
1.4 驱动器设计由于加热或制冷设备的控制电源电平和FPGA的电平不一致，需要通过驱动器进行转换。
本系统使用驱动器将FPGA输出的信号转化成能够控制加热或制冷设备的继电器信号。
1.5 显示器设计本系统使用7段LED数码管作为显示器，用于显示当前环境温度以及系统状态。
系统状态包括温度过高、温度过低、正常等状态，以告知用户系统运行情况。
温度控制系统具体源程序
/******************************************************************/
/* 向CH451传输数据 */
ch451_din=1;
ch451_load=1;
ch451_dout=1;
#ifdef USE_KEY
IT1=0; //设置下降沿触发
IE1=0; //清中断标志
#include<reg52.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include<math.h>
#include<INTRINS.H>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define CH451_LEFTCYC 0x0301 //设置移动方式-左循
#define CH451_RIGHTMOV 0x0302 //设置移动方式-右移
#define CH451_RIGHTCYC 0x0303 //设置移动方式-右循
//******************************************************
void Set_temp(void) //设定保温点
{ unsigned char i;
ch451_write(CH451_DIG0|showtemp[0]);//显示原来设定温度
void delay1(uchar MS);
unsigned int ReadTemperature(void);
基于DSP的PID高精度温度控制系统的设计
０． ℃ ． ｌ ｏ ｔｅｅｃ ａａｔｒ ｔ ｓｈ ｖ ｅ ａｉ ｅ ｅｐ ｃｉａ ｑ ｉ ｍｅ ｔ １ Ａ ｌ ｈ ｓ ｈ ｒｃｅｉｉ ａｅｗ ｌｓｔｆ ｔ ｒ ｔ ｌ ｒ ｕｒ ｎ． ｆ ｓｃ ｓｄ ｈ ｉ ａ ｃ ｅ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｄ Ｐ； Ｉ ｇ ｒｔｍ； ＷＭ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｓ Ｐ Ｄ ａ ｏｉ ｌ ｈ Ｐ
（ ｏ ｅｅｏ ｆｒ ｔ ｎａ ｄＥｅｔ ｎｃｒ ｉ ｅｌｇ Ｄ ｌ ｎＭａｉｍｅＵ ｉ ｒｉ ， ａａ １０６ Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ｆｎｏｍａｏ ｎ ｌ ｒ ｉ ￣ｇ ｅｒ ， ａ ａ ｒｉ ｎ ｅｓｙ Ｄ ｌｎ１６２ ， ｈａ ） ｌ Ｉ ｉ ｃｏ ｎ ｎ ｌ ｔ ｖ ｔ ｌ
ｈ ｒ ｗ ｌ Ｉ ｅａ ｏ ｔ ｎ ｔｅ ｓ ｅ ｉ ｔ ｆ ｅｓ ｓ ｍ ｅ ｉ ｎ ｌ ａ ｅ ｔｅ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｌ ｕ ｖ ． ｅ ｅ ｐ ｒ ｎａ ｓ ｌ ｓ ｏ ｓ ａｄ ａ￣．ｔ ｌｂ ｒ ｅ ｏ ｐ ｃａ ｙｏ ｔ ｙ ｔ ｄ ｓ ａ ｄ ａ ｏ ｇ ｖ ｅ ａ ｕ ｅ ｃ ｎｒ ｌ Ｃ ｒｅ Ｔ ｘ ｅ ｉ ｔｌｒ ｕｔ ｈ ｗ ＇ ａｄ ｈ ｌ ｈ ｅ ｎ ｇ ｓ ｈ ｅ ｏｅ ｄ ｈ ｍｅ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｔ ｕ ｅ ｅ ｉｎｏ ｈｇ － ｒ ｃｓ ｎｔｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｌ ｓｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓ ｃ ：ｎｒ ｃ ｄ ａｄ ｓ ｆ ｉｈ ｐ ｅ ｉ ｏ ｅ ｅａ ｅｃ ｎｒ ｙ ｔ ｒ ｄ ｅ ｇ ｉ ｕ ｏ ｍ ａ ｅ ｎＤＳ Ｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ａ ｐ￣ ＤＳ ＭＳ ２ Ｉ－ ４ Ｔ Ｐ． ｈ ｙ ｔ ａ ｏ ｔ ｅ ＰＴ ３ ０． ２ ｆ Ａ ｋ
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基于DSP的PID温度控制系统
ｕＫｉ ｉｐ＋ ＝［ ｅ
＋（ ｅ１＋ ５ Ｋｉ －］。（ Ｔｅ ｉ）ｕ ） ｄ－
一ห้องสมุดไป่ตู้
图 ３ 系统 硬 件 组 成 框 图
ＰＤ控制 中的 比例 增益 、 分 增 益 和微 分 增 益 Ｉ 积
Ｔ ２ ２＋ Ｐ０ 中图分类 号
等原因 ， 仅使用传统算法寻找一组合适的 ＰＤ参数 Ｉ
１ 引言
ＰＤ控制是发展最早 、 Ｉ 应用最广 的一种控制策 略，由于其算法 简单 、 鲁棒性较好 、 可靠性高 ， 被 制器参数直接影响着控制效果 的好坏 ， 一般用于温 控系统 的 ＰＤ算法大多在经验和实验基础上试凑 Ｉ 得到 ， 开发周期长 ， 系统响应时间慢 ， 超调量大。 本文着重研究 ＰＤ控制器参数 的整定与最优 Ｉ 化问题 ， 充分利用数字信号处理器能够快速进行数
器 为 Ｐ Ｓ ， 中参 数 Ｋ 、 ｉＫ （ ）其 ｐ Ｋ 、 ｄ待定 。
Ｊ ｍｎＩｔ ｍｎ ｔ ｔ ＝ ｉ ｄ ＝ ｉ（ｆ ０ — ）
南
３ ＰＤ算 法 Ｉ
３ １ ＰＤ算 法 ． Ｉ 由于本 系统 复杂性 ， 量 间 的关 联性 和 非线性 变
（ 约束条件 ： ｉｔ Ｉ Ｉ （） ≤１） ｕ 要 求最 优 控制是 ：ｕ（） ＝１ ｉ ，， ） Ｉｉｔ Ｉ （ ＝１２ …
核 心控 制 部 分 。Ｔ ３０ ５ Ｘ是 Ｔ 公 司 Ｔ ３０ ＭＳ２ Ｃ ４ Ｉ ＭＳ２
标准的 ＰＤ控制器数学模型为 ： Ｉ
ｕ）Ｋ（＋ｉ （ｄ Ｋ （＝ｐｔ Ｋｆ下下 ｔ ｅ） ）＋ ｅ
积 分 、 分 三项之 和给 出 。 微
（ ４ ）
对于本系统而言都是显著的提高 Ｊ 。 系统硬件结构如 图所示． 向通道 为温度 采 前 集 ， 向通道为功率控制 ， 后 键盘 和数码显示构成人 机交互 通 道 。
基于TMS320F2812的DSP最小系统设计毕业设计论文
题目：基于TMS320F2812的DSP最小系统设计要求：TMS320F2812的DSP最小系统设计包括两个模块，即硬件设计模块和软件检测模块。
硬件设计模块包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAC接口设计等。
软件检测模块需要编写测试程序。
用Protel软件绘制原理图和PCB图。
从理论上分析，设计的系统要满足基本的信号处理要求。
DSP主要应用在数字信号处理中，目的是为了能够满足实时信号处理的要求，因此需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快。
这就决定了DSP的特点和关键技术。
适合数字信号处理的技术：DSP包涵乘法器，累加器，特殊地址发生器，领开销循环等；提高处理速度的技术：流水线技术，并行处理技术，超常指令等。
DSP对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小；容易实现集成；VLSI 可以时分复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；可用于频率非常低的信号。
关键词： TMS320F2812，CCS3.3，Protel99SE软件目录第1章绪论第2章系统设计2.1系统方案介绍2.2 系统结构设计第3章硬件电路设计3.1 TMS320F2812芯片介绍3.2电源及复位电路设计3.3 时钟电路设计3.4 DSP与JTAG接口设计3.5 DSP的串行接口设计3.6 通用扩展口设计3.7 总体电路原理图设计第4章软件设计4.1 程序设计4.2 仿真调试总结参考文献附录1：总体电路图附录2：程序代码第1章绪论数字化已成为电子、通信和信息技术的发展趋势与潮流。
在这种趋势与潮流的推动下，数字信号处理的理论与实现手段获得了快速的发展，已成为当代发展最快的学科之一。
而DSP芯片作为数字信号处理，尤其是实时数字信号处理的主要方法和手段，自20世纪70年代末、80年代初诞生以来，无论在性能上还是在价格上，都取得了突破性的迅猛发展。
dsp百度百科
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器（芯片）的其他通用功能相对较弱些。
DSP优点
对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；
目录
DSP广告平台
DSP微处理器
DSP的开发工具
DSP系统的设计过程
DSP技术的应用
DSP原理与应用知识总结
上海电力学院题目：DSP原理与应用大报告院系：计算机与信息工程专业年级：2008071学生姓名：王涛学号：20081938TMS320LF240x芯片概述TMS320系列包括：定点、浮点、多处理器数字信号处理器和定点DSP控制器。
TMS320系列DSP的体系结构专为实时信号处理而设计，该系列DSP 控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案。
主要特性：灵活的指令集；内部操作灵活性；高速的运算能力；改进的并行结构；有效的成本。
定点系列TMS320C2000、TMS320C5000，浮点系列TMS320C6000（也有部分是定点DSP）。
TMS320系列同一产品系列中的器件具有相同的CPU结构，但片内存储器和外设的配置不同。
派生的器件集成了新的片内存储器和外设，以满足世界范围内电子市场的不同需求。
通过将存储器和外设集成到控制器内部，TMS320器件减少了系统成本，节省了电路板空间，提高了系统的可靠性。
TMS320LF240x DSP的特点：采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗；30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到33ns（30MHz），提高了控制器的实时控制能力。
基于TMS320C2000 DSP的CPU核，保证了TMS320C240x DSP代码和TMS320系列DSP代码的兼容。
片内有32K字的FLASH程序存储器，1.5K字的数据/程序RAM，544字双口RAM（DARAM）和2K字的单口RAM（SARAM）。
两个事件管理器模块EVA和EVB，每个包括：两个16位通用定时器；8个16位的脉宽调制（PWM）通道。
可扩展的外部存储器（LF2407）总共192K字空间：64K字程序存储器空间；64K字数据存储器空间；64K字I/O寻址空间。
看门狗定时器模块（WDT）。
10位A/D转换器最小转换时间为500ns，可选择由两个事件管理器来触发两个8通道输入A/D转换器或一个16通道输入的A/D转换器。
基于STM32单片机的智能温度控制系统的设计
01 引言
03 系统设计
目录
02 研究现状 04 （请在此处插入系统
整体架构设计图）
目录
05 实验结果
07 结论与展望
06
（请在此处插入实验 数据记录表）
基于STM32单片机的智能温度控 制系统设计
引言
随着科技的不断发展，智能化和精准化成为现代控制系统的两大发展趋势。其 中，智能温度控制系统在工业、农业、医疗等领域具有广泛的应用前景。 STM32单片机作为一种先进的微控制器，具有处理能力强、功耗低、集成度高 等特点，适用于各种控制系统的开发。因此，本次演示旨在基于STM32单片机 设计一种智能温度控制系统，以提高温度控制的精度和稳定性。
实验结果
为验证本系统的性能，我们进行了以下实验：
1、实验设计
选用一款典型的目标物体，设定不同期望温度值，通过本系统对其进行智能温 度控制，记录实验数据。
2、实验结果及分析
下表为实验数据记录表，展示了不同期望温度值下系统的实际控制精度和稳定 性：
（请在此处插入实验数据记录表）
通过分析实验数据，我们发现本系统在智能温度控制方面具有较高的精度和稳 定性，能够满足大多数应用场景的需求。
结论与展望
本次演示成功设计了一种基于STM32单片机的智能温度控制系统，实现了对环 境温度的实时监测与精确控制。通过实验验证，本系统在智能温度控制方面具 有一定的优势和创新点，如高精度、低功耗、良好的稳定性等。然而，系统仍 存在一些不足之处，需在后续研究中继续优化和改进。
展望未来，我们将深入研究先进的控制算法和其他传感技术，以提高系统的性 能和适应各种复杂环境的能力。我们将拓展系统的应用领域，如医疗、农业等， 为推动智能温度控制技术的发展贡献力量。
温度控制实验
PID
PROC NEAR MOV AX,UR MOV BL,ADZ MOV BH,0 CLC SBB AX,BX MOV SI,OFFSET E0 MOV [SI],AX MOV BX,KP IMUL BX MOV SI,OFFSET PPK MOV [SI],AX MOV [SI+2],DX MOV SI,OFFSET E0 MOV AX,[SI] MOV BX,KI IMUL BX MOV SI,OFFSET PIK1
data ends
CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,ds:data START: mov ax,data mov ds,ax PUSH DS MOV DX,MY8255_MODE ;初始化8255工作方式 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,MY8255_b MOV AL,0H OUT DX,AL cli mov al,1ch mov ah,35h int 21h ;取中断矢量 ;初始化8255工作方式 ;工作方式0，A口输出，B口输入 ;工作方式0，A口输出，B口输入
MOV AL,36H
OUT DX,AL
MOV DX,PC8254_COUNT0; 系统时钟CLK=1.041667MHz MOV AL,69H; 2D69H = 11625B 11625/CLK=11.16ms OUT DX,AL; MOV AL,2DH OUT DX,AL PPP0: sti CALL PICKAD PPP: CMP CNT,250 JE RP1 JMP PPP RP1: MOV CNT,0 CALL PICKAD mov ax,data mov ds,ax 应该为 28B0
用户利用int1ch定时执行的特点改变int1ch的中断矢量使之指向用户编写的定时操作程序即可使cpu在运行主程序过程中定时完成指定的操作如图346所示
基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统
基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统作者：徐兴建, 袁自钧, 赵永礼, 高峰来源：《现代电子技术》2010年第09期摘要:传统的温度控制系统是以热敏电阻为温度传感器件,辅以风冷或水冷来达到目的的,存在体积大,噪音大且精度有限的缺点。
介绍了利用数字温度传感器(DS18B20)与DSP芯片(TMS320F2812)组成的温度测量系统,结合模糊PID算法(Fuzzy-PID),利用DSP的脉宽调制控制通过半导体制冷器的电流大小,达到温度控制的效果,体积小且精度达到0.1 ℃。
给出DSP与DS18B20的接线图,并且介绍了利用CCS(代码编辑工作室)进行软件开发。
该系统已经运用在LD温度控制方面,取得了很好的效果。
关键词:DSP; 温度传感器; 温度控制; 模糊PID; 脉宽调制中图分类号:TP23 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)09-0129-03System of Temperature Control Based on DSP and Digital Temperature SensorXU Xing-jian1, YUAN Zi-jun1, ZHAO Yong-li2, GAO Feng1(1. Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)Abstract: Traditional temperature control system took thermal resistance as the temperature sensor, combined with air-cooled or water to achieve the purpose, size large, noisy and the accuracy is limited. The temperature measurement system composed of digital temperature sensor(DS18B20) and the DSP(TMS320F2812), the DSP pulse-width modulation is used to control the current of the TEC combined with fuzzy PID algorithm(Fuzzy-PID), to achieve the effect of temperature control, small size and 0.1 accuracy. The wiring diagram of DSP and DS18B20, the use of CCS(code editing studio)and has gained very good results.Keywords: DSP; temperature sensor; temperature control; fuzzy-PID; pulse width modulation0 引言20世纪60年代以来,数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)伴随着计算机和通信技术得到飞速发展,应用领域也越来越广泛。
毕业设计247以DSP为主控制器,对电阻炉的温度进行监测和控制
目录第一章绪论 (3)第二章方案论证 (5)2．1 模拟控制系统 (5)2．2 以微处理器为核心的控制系统 (5)2．3 以可编程DSP控制器为核心构成的控制系统 (6)2．4DSP芯片型号的选择 (6)第三章硬件设计 (8)3．1系统概述 (8)3．2 TMS320F240简介 (8)3．3前向通道的设计 (10)3．3．1 温度检测和变送器 (10)3．3．2ADC（模拟/数字转换器） (11)3．4TMS320F240的通用定时器 (14)3．4．1 中断系统 (14)3．4．2 事件管理器 (16)3．4．3 通用定时器 (17)3．5后向通道的设计 (18)3．5．1 后向通道电路工作原理 (19)3．5．2 过零检测电路 (19)3．5．3 光电隔离 (20)3．5．4 驱动电路 (20)3．5．5 调功器电路设计 (20)3．6人-机接口 (21)3．6．1接口电路的概述 (21)3．6．2LED显示 (21)3．6．3键盘 (23)3．6．4HD7279A简介 (23)3．6．5HD7279A的工作原理 (24)3．6．6 HD7279A在系统中的应用 (29)3．7报警装置 (30)第四章温度控制算法 (32)4．1 PID算法概述 (32)4．2 改进PID算法 (33)4．3 数字PID参数的整定 (34)第五章软件设计 (36)5．1 设计概述 (36)5．2软件编程语言的选择 (36)5．3软件编程的步骤及注意事项 (36)5．4主程序 (37)5．5GPT1中断服务程序 (39)5．6子程序 (40)结束语 (44)参考文献 (45)附录 (46)第一章绪论在工业生产中，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、机械制造和食品加工等领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行监测和控制，采用数字量对它们进行控制，控制方便、简单、灵活，而且可以提高被控温度的指标，从而提高产品的质量和数量。
天津工业大学信息学院2010届本科生毕业答辩
天津工业大学信息学院2010届本科生毕业答辩答辩第一小组组长：王金海成员：高华、高强、段晓杰、徐伟秘书：徐伟地点：主楼A501时间：2010年6月21号下午13：30（周一）时间：2010年6月22号下午13：30（周二）时间：2010年6月23号上午8：00（周三）答辩第二小组组长：唐新宇成员：王豪、李金桐、荣峰、张艳丽秘书：张艳丽地点：主楼A座414时间：2010年6月21号上午8：00（周一）时间：2010年6月21号下午13：30（周一）时间： 2010年6月22号下午13：30（周二）时间：2010年6月23号上午8：00（周三）答辩第三小组组长：郑羽成员：任智华、冯永茂、张诚、周勇秘书：周勇地点：主楼A座417时间：2010年6月21号上午8：00（周一）时间：2010年6月21号下午13：30（周一）时间：2010年6月22号下午13:30（周二）时间：2010年6月23号上午8：00（周三）答辩第四小组组长：苗长云成员：邢林海、潘崧、夏靖、刘敏秘书：夏靖地点：教六308时间：2010年6月21号上午8：00（周一）时间：2010年6月21号下午14：00（周一）时间：2010年6月22号下午14：00（周二）时间：2010年6月23号上午8：00（周三）答辩第五小组组长：郭翠娟成员：缪竟鸿、王学静、石博雅、武志刚秘书：石博雅地点：主楼A座1102时间：2010年6月21号上午8：00（周一）时间：2010年6月21号下午14：00（周一）时间： 2010年6月22号下午14：00（周二）时间：2010年6月23号上午8：00（周三）答辩第六小组组长：李现国成员：宋培林、李建雄、李杰、黄伟志秘书：李杰地点：主楼A座514时间：2010年6月21号上午8：00（周一）时间：2010年6月21号下午14：00（周一）时间：2010年6月22号下午14：00（周二）时间：2010年6月23号上午8：00（周三）答辩第七小组组长：张隆成员：徐妮妮、郭文平、耿磊秘书：龙帮强地点：教六 511答辩第八小组组长：吴骏成员：王巍、林志贵秘书：徐秀知地点：主A51711答辩第九小组组长：肖志涛成员：吴涛、韩晓军秘书：刘丽杰地点：教六-50812答辩第十小组组长：李鸿强成员：王中伟、李晓云、刘宏伟秘书：张芳地点：主楼A51113答辩第十一小组组长：牛萍娟成员：于莉媛、田海涛、高铁成、张建新秘书：邢海英地点：主楼A40514答辩第十二小组组长：卢克清成员：付贤松、杨广华、曲丹、田会娟秘书：王莎莎地点：主楼A506时间：2010年6月21日上午8：301516。
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基于DSP的微通道温度控制器设计
制器 按控 制规 律输 出特定 的控 制信 息 ，控 制有 源 功率 驱 动 器 执行 输 出热 流 。实 时 地 调 节 被 控 对 象 的 温 度 或 热 流 ，以满 足控 制 目标 的要 求 。系 统 控 制 框 图如 图 １所 示 。整 个 系统 分 为控 制 模 块和 微 通道 结 构 的 换 热模 块 。 系统 控 制器根 据 温度 传感 器实 时采 集 的电子 芯 片 、外 界 环境 以及 热 电模块 冷端 、热 端 温度 。对微 泵 电压 和热 电
３ 软 件 流 程
系统初 始 化后 即进 行数 据 采集 。根 据采 集 的温度 数
据 判 断是否 符 合预 期 的温度 要 求 ，若 符 合则 继续 采集 数 据 ，循 环判 断 ，直 到 不符 合要求 时 ，计算 达 到控 制 目标
最 优 的控 制规 律 ，控制 执行 机 构实施 ；执 行 过程 中采 集 的数 据依 然送 人 Ｄ Ｐ，实 时对 控制 规 律进 行修 正 ，根 据 Ｓ 微 通道 结构 的 速度 场 和压力 分 布 ，计 算 系统 管道 、微 通 道 等部 件 的沿程 阻 力和 局部 阻力 ，求 出换 热 系统 的最 佳 工 况点 ， 定 了系 统必 需 的微泵 工作 性 能参 数囹 确 。对于 热 电模 块 都制 冷过 程 ，在 给定 的可 获得 较大 制冷 系 数 的条 件 下 ，热 电器 件 冷却 采用 最小 电流控 制技 术 可获 得较 高 的制冷 效 率 、 算热 电模块 参 数【 解 ４ Ｊ 程序 的 流程 如 图 ５ 。主
２ 硬 件 设 计
为 了精 确 控制 温 度 的范 围 ，达 到 对制 冷 、加 热模 块 以及热 电换 热泵 的精 确控 制 ，本 文 以 ＤＳ Ｐ作 为控 制 电路 的核心 ，采 用 数字 温度 传 感器 采集 温 度信 号 并送 入 Ｄ Ｐ Ｓ 中运算 ，得 到 微泵 和热 电模 块 控制 信 号 的变 化规 律 ，确
电加热炉温度自动控制系统
电加热炉温度自动控制系统一、任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。
系统的示意图如图1所示。
电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。
根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。
炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。
图1 温度自动控制系统示意图二、要求⒈基本要求（1）温度可调节范围为60℃～200℃，最小设定分度为1℃。
（2）温度显示功能，分辨率为0.1℃。
（3）当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在±2℃以内。
要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。
（4）当设定的调节温差为15℃时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟，稳定状态下的温度波动在±2℃以内。
⒉发挥部分（1）当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在±1℃以内。
（2）当设定的调节温差为15℃时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。
（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于2℃。
（4）其他。
三、说明（1）炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表（测评时自带）。
（2）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。
（3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。
（C3）智能窗系统一、任务对下雨等情况进行自我监测，并自动控制窗户关闭。
当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户，通风换气。
二、要求⒈基本要求1）防盗报警功能如果有人要强行从窗户进入室内，智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦，在*单元*号”，连续播放5分钟。
2）防毒报警功能室内的煤气、天然气等可燃气体或烟雾的浓度超标时，智能窗便会报警，并开启窗户，启动排风扇，让有毒气体散发到室外，可有效防止中毒或火灾事故的发生，确保室内空气清新，身体不受伤害。
实验34-温度控制系统的开环控制和闭环控制
实验三十四 温度控制系统的开环控制和闭环控制（自动控制理论—检测技术综合实验）一、 实验原理1．温度控制问题温度是一个极易受环境、负载变化而变化的物理量。
温度控制应用很广，从温室的温度、冶炼时的炉温、化工产品生产制造工艺过程对恒温的需要，到家用电器的温度控制（如电磁炉温度控制）、等等，都需保持温度为恒定值，或按照一定规律变化。
扰动导致的输出（温度）偏离希望值可以通过闭环控制得到抑制。
温度控制系统除了受到负载扰动（如电加热炉的水温控制中，热水因供水需要不断减少和不断补充加入的冷水）的影响外，与其它物理量（如转速、电压、电流等）的控制不同的是，被控的温度容易受到环境温度的影响；此外，温度控制对象（如电炉）具有滞后的特性，即除了一般系统的惯性)1(1+Ts 外，还有一个明显滞后的环节，构成了具有滞后特性的一阶(或二阶)环节：s e τ−1)(+=−Ts e K s G sp τ (34-1) 其中τ远大于T 。
由开环系统的Nyquist 图分析可知，当被控对象不存在滞后特性，即控制系统的开环传递函数为)1()(+=Ts K s G p 时，其Nyquist 图（图34－1）不包围（-1，j0）点，无论增益K 为多大，对应的闭环系统总是稳定的。
而对象具有滞后特性（式（34-1））时，对应的Nyquist 图如图34-2，由于纯滞后环节的相频特性加上τωτωj e j −=∠−)1(+Ts K 的滞后相频特性，相位比仅有)1(+Ts K 环节时更加滞后，Nyquist 图与负实轴有无穷多个穿越点。
当增益K 增大到一定程度时，Nyquist 图顺时针包围（-1，j0）点，系统不稳定。
图34-2 具有滞后特性的惯性环节的Nyquist 图Re Im 图34-1 惯性环节的Nyquist 图因此，温度的控制控制，不能简单地采用普通的PI 控制，或PID 控制，或其它的超前－迟后控制。
从闭环特征方程0)()(1=+s G s G p c 上看，特征方程所对应的相位延迟很大；而控制器（校正环节）的传递函数∏∏==−−=1111)()()(n i ic m j j c c c p s zs K s G (34－2) 中，校正环节中的PI 控制特性或校正网络极点仍具有迟后特性，会导致系统的不稳定性更严重；而其中的超前环节（零点）相对于滞后环节而言时间常数太短（电子元件构成的校正环节不可能产生足以补偿温度对象这样的纯滞后环节的时间常数），因此对系统存在的不稳定性无任何改善作用。
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基于DSP的温度控制系统的设计根据题目要求设计基于DSP勺温度控制系统。
通过选择合适的DSP芯片型号, 传感器和外围电路，如复位电路，电源电路，时钟电路，信号采集电路等，实现对温度信号的采集，信号处理及温度的控制。
关键DSP芯片；温度信号米集；温度传感器；时钟电路1设计目的通过选择合适的DSP芯片型号，传感器和外围电路，如复位电路，电源电路，时钟电路，信号采集电路等，实现对温度信号的采集，信号处理及温度的控制。
2设计要求控制室内温度恒定为设定值（土3C）,室内温度采样点为5个点，要求系能对室内温度进行实时采集、处理，并根据设定值通过空调设备进行相应控制（制冷或加热）。
根据设计题目的要求，选择确定DSP芯片型号、温度传感器型号，完成系统硬件设计，实现对温度数据的实时采集和处理。
3设计内容3.1理论依据（1）温度是过程控制中主要的被控量，对温度信号的采集与处理已经广泛应用于工业领域和其他的领域中。
目前的温度控制系统多采用单片机进行控制，由于单片机的运算速度慢，在处理一些实时性强、数据运算量大的控制系统过程中，难以实现实时控制。
随着微处理器的发展，数字信号处理器（DSP以其强大的运算能力，逐步成为控制领域的主流选择。
TI公司的TMS320LF24型DSP 微控制器以其处理能力强，外设功能模块集成度高及存储器容量大等特点广泛应用于数字化控制与通信领域，可满足对信号的快速、精确和实时处理。
（2）基于DSP设计的温度控制器利用DSP强大的高速运算能力，以及其片内集成的丰富的控制外围部件和电路，从而简化了电路的硬件设计，可以实现各种控制算法和控制策略，并通过异步串行通信接口来读取用户所需要的数据，便于用户分析实验结果。
此外，还具有脱离DSP的高温硬件保护功能.可消除由于DSP系统意外失控所造成的系统超温危险，提高了温度控制系统工作的可靠性和使用安全性。
信号采集电路是温度控制系统的重要组成部分. 其对温度测量的精确性直接影响整个温度控制系统的精度。
3.2信号特征分析由温度传感器所测量的温度可以看做是连续信号，即在时间上和幅度上分别连续的信号。
而DSP处理的数据是离散的，所以要对连续的温度信号进行数字化，即采样，量化等。
此过程由DSP内部的模数转化模块来完成。
数字化后的信号输入DSP后，经过分析处理，输出控制信号，如高低电平等，来控制空调设备进行制冷后加热。
由于在温度测量过程中，不可避免的由于外界因素的干扰而造成温度信号的上下波动，从而造成测量结果的不准确。
所以温度测量电路采用差分测量电路，通过两者相减来减小误差。
3.3方案设计空调设备复位电路串行通信电路温度信号采集及放大电路：温度用温度传感器来测量，信号采集电路是温度控制系统的前向通道，所采集温度数据的精确性决定了温度系统的精度。
本系统采用五个温度传感器采集五路温度信号，再对这五路信号取平均值。
DSP芯片：数字信号处理器(DSP)得到了高速发展，性价比不断提高,广泛应用于各个领域,例如通信、语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等方面，并且日益显示出巨大的优越性。
数字信号处理器利用专门或者通用的数字信号处理电路，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小以及可靠性高的特点，可满足对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。
时钟电路：DSP芯片工作是需要外部提供合适频率的时钟信号，给DSP芯片提供时钟一般有两种方法：一种是利用DSP芯片内部提供的晶振电路，另一种方法是采用外部振荡源。
复位电路：当芯片工作时遇到问题时或工作结束时需要复位，对于实际的DSP应用系统，特别是产品化的DSP系统，可靠性是一个不容忽视的问题。
实际上DSP系统的时钟频率较高，在运行时极有可能发生干扰和被干扰的现象，严重时系统可能会出现死机现象。
为了克服这种情况，除了在软件上做一些保护措施外，硬件上也必须做相应的处理。
电源电路：DSP芯片工作时需要具有合适稳定电压的电源来供电。
串行通信接口设计：TMS320F24的串行通信接口(SCI)为其内部的可编程异步串行通信模块，它是标准的异步串行数字通信接口，可以实现半双工或者双工通信及多机之间的通信。
光电隔离及放大电路：为了保证DSP芯片与空调设备之间的绝缘，输出信号不影响输入端，所以采用光电耦合器件，其工作原理就是在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
3.4器件选型温度传感器选择：本系统选用性能稳定应用广泛的PT1000铂电阻传感器作为温度测量的敏感元件。
金属铂电阻温度系数大、感应灵敏，其电阻值随温度变化基本呈线性关系，在测温范围内性能稳定、长期复现性好、测量精度高。
PT100温度传感器的电阻温度系数为3.9 X 10 —3/C,电阻变化率为0.3851 ?/C，线性度小于0.5%。
本系统的信号采集电路采用差动对称式电桥电路实现温度信号的测量，PT1000温度传感器和精密电阻R1、R2及R3组成测量电桥。
由于采集的温度信号是较弱的电压信号，因此在A/D 转换之前需要经过放大电路，使其满足TMS320LF2407片内A/D转换器的输入信号要求。
为了提高系统的采集精度，电桥采用美国模拟器件公司的高精度基准电压源AD586供电，并在电桥前加限流电阻R0，使其流过PT1000的电流小于10mA 减小PT1000在工作时产生的自身热效应对采集信号的影响。
DSP芯片选择：TMS320F240为TI公司所出品的定点式数字信号处理器芯片，具有强大的外围(64k I/O space、10 bit A/D Co nverter、Digital l/Operipheral) ，芯片内部采用了加强型哈佛架构(En ha need HarvardArchitecture)，由三个平行处理的总线一程序地址总线(PAB)、数据读出地址总线(DRAB)及数据写入地址总线(DWAB)使其能进入多个内存空间。
由于总线之操作各自独立，因此可同时进入程序及数据存储器空间，而两内存间的数据亦可互相交换，使得其具有快速的运算速度，几乎所有的指令皆可在50ns周期时间内执行完毕，内部的程控以管线式的方式操作(Pipeline operation)，且使用内存映像的方式，使其整体的效能可达到20MIPS因此非常适用于实时运转控制，而对于速度较慢的外围亦提供了wait-states 的功能。
TMS320F240单芯片硬件架构上的一些特性对于高速信号处理及数字控制上的应用是必须且重要的，其使用次微米CMOSJ术制程使其功率散逸降至最低。
其与传统的微处理机单芯片相较之下其具有下列的优点：(1)执行速度快，整体效能佳，可达到真正的实时控制。
(2)特殊的硬件及指令设计，适用于高性能的控制。
(3)容易增加附属功能，很容易扩展外围。
(4)具有实时中断的看门狗定时器模块，可监控程序之运作。
(5)使用4层的Pipeline 的程序运作及设计有指令延迟之功能。
TMS320F24将DSP的高速运算能力和高效控制能力集于一体,其主要特点如下：(1)核心CPU包括32位的中央算术逻辑单元(CALU)、32位累加器、16位X 16 位并行乘法器、3个定标移位寄存器和8个16位辅助寄存器,指令周期为50 ns(20 Ml/s)，多数指令为单周期指令；(2)片内带有544 Bxl6位的数据/程序RAM和16 KBxl6位的掩模ROM或FLASH EEPRCIM外部存储器接口具有16位地址总线和16位数据总线,224 KBxl6位的最大可寻址寄存器空间；(3)双10位模数转换器可实现双路信号同时采样，转换时间可以根据需要编程设置•最短转换时间为6. 1 us ;(4)6个外部中断，包括电源驱动保护中断、复位、非屏蔽中断NMI和3个可屏蔽中断。
a 丄LLLLLLLUl 丄电源芯片选择：德州仪器公司生产的电源芯片TPS7333可以提供2.5v,3v3.3v,4.85v 和5v 的稳定电压输出，监视电压的输出，并且可以接受200ms宽度的复位信号。
需要的电流非常小，最大为 0.5uA 。
复位脚与DSP 复位脚相连 接，当电源电路出现波动时，其复位脚可以输出 200ms 的复位信号，保证DSP 芯9 i13iC1舛1 44 |4：4a3" w4：4Z *$11L ■JI■ 1 Ln -16▼ZLX ：'LT7-'；-C ：二心■ £； : M 二4CAMvancs_AJ -4)orc _rxBr.eu^iomrwMi 二二'匚 X >M : 严:;Z ：T ； ；：'：£, TIT'A MT1C2 :? J ：；E3HrWM72CUMaM4 Tj ；-,r . ^IT ：C2：； ；L7EJ T 2益泊丫办7 ^2J ：J ：；E*匚二二卫時 u 二：二 :;^=r Ju::■ l ；ZLEl ：i詩：STS 鶴F■一科衣A H M-■曇二空娶-二.nK >£i» S M券 xi>sH3eAFTM ： Offt 阿 M2 CMK 7W343 CM» 7'T . ?J4 二3 ；'L A '.li C ：二WFTM£ CMM*■>■二T> <工>二-■>:HAU XT 心二工••'片复位U1GND RESETEN SENSEIN OUTIN OUTTPS7333光电耦合器件选择：为了保证DSP芯片与空调设备之间的绝缘，输出信号不影响输入端，所以采用光电耦合器件，其工作原理就是在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
本次课程设计采用现在被广泛使用的6N137,具有工作稳定可靠，相应速度快等特点。
81NC VCC27AN EN63CAT OUT4sNC GND|「| 6N137 ] 1串行通信芯片选择：TMS320F24的串行通信接口(SCI)为其内部的可编程异步串行通信模块，它是标准的异步串行数字通信接口，可以实现半双工或者双工通信及多机之间的通信。
SCI模块是8位片内外设，通过DSP的16位外部数据总线的低8位与外部设备通信，有独立的发送器和接收器。
发送器和接收器均是双缓冲的.并且都有独立的使能位和中断位。
通信传输速率即波特率可以通过SCI的2个16位的波特率选择寄存器编程来确定。