基于LPC2124的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

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1、物理與電子信息學院嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計成績評定表專業(yè)：電子信息工程班級學號：姓名：課題名稱設(shè)計任務(wù)與要求1、設(shè)計任務(wù)：采用Pt100溫度傳感器，測溫范圍0~100℃系統(tǒng)可設(shè)定溫度值設(shè)定溫度值與測量溫度值可實時顯示控溫精度：±0.5℃2、設(shè)計任務(wù)：擬定電路編制軟件流程圖及給出系統(tǒng)軟件主要部分的源程序設(shè)計報告成績評分標準：設(shè)計報告成績：電子作品成績評分標準：電子作品成績：課程設(shè)計成績總成績：指導(dǎo)教師：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2014年1月15日嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告設(shè)計課題：基于LPC2124的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)班級：電信本一班學生姓名：學　　號：　　　　　

2、指導(dǎo)教師：設(shè)計時間：2014年6月基于LPC2124的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)級要求1．設(shè)計要求?采用Pt100溫度傳感器，測溫范圍0~100℃?系統(tǒng)可設(shè)定溫度值?設(shè)定溫度值與測量溫度值可實時顯示?控溫精度：±0.5℃2.設(shè)計任務(wù)?擬定電路?編制軟件流程圖及給出系統(tǒng)軟件主要部分的源程序二、方案設(shè)計與論證方案一：基于ＦＰＧＡ的模糊溫度控制系統(tǒng)設(shè)計，采用以溫度偏差及溫度偏差變化率作為輸入，以５００Ｈｚ調(diào)制信號的占空比為輸出量的二維模糊控制器結(jié)構(gòu)，溫度偏差的模糊化溫度偏差error＝設(shè)定溫度T0－測量溫度Ｔｔ，因為設(shè)定溫度的范圍在40～45℃，而測量溫度的范圍在25～45℃，那么溫

3、度偏差error的基本論域Ｅ為［－5℃，＋20℃］，將其劃分為10個模糊子集。其方寬圖如下：方案二：基于LPC2124的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計，在本溫度測量控制系統(tǒng)中，實際溫度值由鉑熱電阻恒流工作調(diào)理電路進行測量。為了克服熱電阻的非線性特點，在信號調(diào)理電路中加入了負反饋的非線性校正網(wǎng)絡(luò)，調(diào)理電路的輸出電壓由片內(nèi)10位A/D轉(zhuǎn)換后送入LPC2124，在LCD顯示測量的溫度值。輸入的設(shè)定值由兩位的獨立式鍵盤電路進行調(diào)整，可對設(shè)定值進行加1/減1操作，送入LPC2124，仍在LCD上顯示。本系統(tǒng)的模糊控制算法由LPC2124和程序來實現(xiàn)。先由溫度采樣與設(shè)定值一家之言差求出溫度誤差，進一步求出

4、誤差變化率，經(jīng)量化及限幅子程度處理，得到誤差語言變量E和誤差變化率語言變量EC，直接查詢模糊控制表就可獲得控制量U，然后由定時子程序處理，發(fā)出控制信號，從而控制輸出功率。若溫度偏高，則控制風扇使其降溫，達到控制溫度的目的。LCD顯示屏顯示A/D轉(zhuǎn)換LPC2124溫度采集誤差分析電動機調(diào)節(jié)鍵盤按鈕控制三、硬件設(shè)計１）鉑熱電阻測溫調(diào)理電路　　恒流源驅(qū)動電路本系統(tǒng)采用恒流工作調(diào)理電路，鉑熱電阻選用標稱值為１００Ω的Pt100作為溫度傳感器，其物理、化學性能在高溫和氧化性的介質(zhì)中非常穩(wěn)定，在-259.34~630.74℃溫域內(nèi)，可作為溫度標準。A1、A2和A3采用低漂移運放OP07A,由于有電

5、流流經(jīng)鉑熱電阻傳感器，所以當溫度為0℃時，在鉑熱電阻傳感器上有電壓降，這個電壓為鉑熱電阻傳感器的集團電壓，是運放A1輸出電壓的一部分，使恒流工作調(diào)理電路的輸出實際不為0。2）時鐘電路如圖所示，LPC2124芯片內(nèi)部設(shè)有一個反相放大器所構(gòu)成的振蕩器，XRAL1和XRAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部或外部產(chǎn)生，在XRAL1和XRAL2引腳上外接定時器件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。本系統(tǒng)采用的定時器件為石英晶體和電容組成和關(guān)聯(lián)諧振回路。晶振回路。晶振頻率選擇11.0592MHz,C1、C2的電容值取30pF，電容的大小可起頻率微調(diào)的作用。3)鍵盤輸入電路如圖所示，在本

6、系統(tǒng)中，采用獨立式鍵盤。本鍵盤完成的功能為輸入控制系統(tǒng)的設(shè)定值，以便與系統(tǒng)的采樣值比較，求出系統(tǒng)的誤差和誤差變化率。第一個按鍵進行加1操作，第二個按鍵進行減1操作。4）顯示電路顯示電路采用LCD顯示模塊（LM016L），顯示溫度測量值與設(shè)定值。顯示電路如圖所示。LM016L可顯示現(xiàn)行各16個字符的數(shù)據(jù)，內(nèi)嵌控制器HD44780。LM016L引腳功能見表５）溫度控制電路　　本系統(tǒng)中控制核心電路（控制加熱絲加熱電路）采用由過零檢測晶閘管觸發(fā)器件MOC3061組成的觸發(fā)電路，此器件專門用于設(shè)計雙向晶閘管觸發(fā)器。當LED導(dǎo)通發(fā)射紅外線且過零電路檢測輸出端的交流電壓過零時，光控雙向晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)

7、通，否則關(guān)斷?！　OC3061組成的角發(fā)電路圖中MOC3061的輸出端的最大額定電壓是600V，最大重復(fù)浪涌電流為1A，電壓上升率（dU/dt）約為600V/μs,最大可達1500V/μs,輸入和輸出間隔電壓大于7500V，輸出控制電流為15mA。（1）輸入限流電阻RIN。一般來說，當LED中的下身電流IF大于或等于IFT（MOC3061）的IFT=15mA）時，光控雙向晶閘管保證觸發(fā)。在實際設(shè)計中，運行時的IF取IFT與最大IF（60mA）