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1、四川理工學(xué)院2011屆本科生優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要基于單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)電容環(huán)境溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：自動(dòng)化與電子信息學(xué)院學(xué)生：李戶林專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化2007.1指導(dǎo)教師:譚飛(副教授)張澤厚(高工)摘要[摘要]：本課題的核心在于基于單片機(jī)的恒溫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的溫度采樣部分使用了高精確度的溫度傳感器Pt1000，高性能的AD轉(zhuǎn)換ICL7135將傳感器采集到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，并將數(shù)字量以BCD碼的形式并行輸出。再由單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和處理，結(jié)合自整定的PID控制器來(lái)控制加熱絲工作，最終使恒溫槽內(nèi)的溫度在±0.03℃范圍內(nèi)變化。將高精度的標(biāo)準(zhǔn)電容器置于精確恒溫的恒溫槽內(nèi)
2、，從而減小了環(huán)境溫度對(duì)電容量的影響。[關(guān)鍵詞]：?jiǎn)纹瑱C(jī)；Pt1000；A/D轉(zhuǎn)換；PID；恒溫；電容器Microcontroller-BasedTemperatureControlSystemofTheStandardCapacitorABSTRACT:Theissueliesintheconstanttemperaturecontrolsystembasedonsinglechip,thetemperatureofthesamplingpartofthesystemusinghigh-precisiontemperaturesensorPt1000,hig
3、h-performanceADconverterICL7135willsensortothevoltagesignalintodigital,thenthemicrocontrollerComputingandprocessing,combinedwithadvancedPIDcontrolmethodtocontroltheheatingwireand,ultimately,thetemperatureoftheheatedtankinthe±0.03℃range.Capacitorsplacedinthecriteriaforaccuratehigh-p
4、recisionthermostattank,therebyreducingtheenvironmentalimpactoftemperatureonthecapacity.Keywords:MCU;Pt1000；A/DConversion；PID；ConstantTemperature;Capacity1.引言因工作單位的科研項(xiàng)目所需，本課題研究的內(nèi)容為高精度單值溫控型標(biāo)準(zhǔn)電容器。深入地研究影響高精度電容器電容值的因素，精選優(yōu)質(zhì)的電容器電極材料，采用金屬全密封結(jié)構(gòu)，消除濕度及電磁干擾的影響；同時(shí)，結(jié)合本專業(yè)的自動(dòng)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)出高精度的恒溫控制系統(tǒng)，將標(biāo)準(zhǔn)
5、電容器置于該恒溫環(huán)境中，以消除溫度變化的影響；精心設(shè)計(jì)引出端子，盡可能地減小殘電容的影響，從而達(dá)到項(xiàng)目指標(biāo)要求。2.方案論證2.1.單片機(jī)芯片的選擇方案和論證采用AT89S52,片內(nèi)ROM全都采用FlashROM；能以3V的超底壓工作；與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KBROM，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于修改錯(cuò)誤程序或拓展功能新增程序時(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。所以決定采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)。2.2.顯示模塊的選擇方案和論證采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED數(shù)
6、碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字最合適,而且采用串口顯示法與單片機(jī)連接,占用的單片機(jī)口線少。所以決定采用LED數(shù)碼管作為顯示。四川理工學(xué)院2011屆本科生優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要2.3.A/D轉(zhuǎn)換模塊的選擇方案和論證采用德州儀器公司生產(chǎn)的ICL7135，此芯片是一塊“四位半”的A/D轉(zhuǎn)換芯片，分辨率為1/19999，模擬輸入量為0.1mV～2V，在四位半的數(shù)字三用表中應(yīng)用較為廣泛，最大的優(yōu)勢(shì)在于可以將數(shù)字量以BCD碼并行輸出。所以決定采用ICL7135作為A/D轉(zhuǎn)換器。2.4.E2PROM模塊的選擇方案和論證采用ST93C46作為片外存儲(chǔ)器，E2PROM是一種掉電后數(shù)據(jù)不
7、會(huì)丟失的存儲(chǔ)芯片，ST93C46是儲(chǔ)存空間為1K的串行E2PROM，將計(jì)算得到的比例增益Kp、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td存儲(chǔ)在此芯片中，下次上電時(shí)，系統(tǒng)無(wú)需再次進(jìn)行整定計(jì)算，加快了控制器相應(yīng)的時(shí)間。所以選擇此方案。2.5.抗干擾模塊的選擇方案和論證采用MAX705組成看門狗電路，此芯片是CMOS工藝的集成電路，主要用作監(jiān)視微控制器的工作狀態(tài)。它可以提供一個(gè)獨(dú)立的看門狗，如果1.6S內(nèi)單片機(jī)沒(méi)有向MAX705發(fā)送高電平(喂狗信號(hào))，它將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，從而使單片機(jī)復(fù)位。所以選擇此方案。2.6.溫度傳感器的選擇方案和論證采用鉑熱電阻Pt1000搭制電橋，此期間
8、在0℃時(shí)它的阻值為1000Ω。300℃時(shí)約為2120
