基于嵌入式的多段温度控制系统设计

２０１２正　

第３期　仪表技术与传感器　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｓｅｎｓｏｒ　２０１２　

Ｎｏ．３　

基于嵌入式系统的自适应窑温控制器设计　

蔡黎　，代妮娜　，朱家奎　

（１．重庆三峡学院电子与信息工程学院，重庆４０４０００；２．重庆市万州区民安砖厂，重庆４０４０００）　

摘要：提出了一种基于０Ｋ６４１０一Ｂ嵌入式开发平台的嵌入式自适应窑温控制器设计方法。该装置以自适应Ｓｍｉｔｈ算　

法为核心，采用传感器加嵌入式主板的硬件结构，红外线温度传感器负责温度采样，嵌入式主板负责参数计算和控制信号　

输出。在设计自适应Ｓｍｉｔｈ算法传递函数、进行硬件设备选型和连接后，还具体阐述了设备软件模块的实现方法。按该　

方案设计的控制器已得到实现，模拟仿真和工程实用证明：此种设计方案高效可靠，消除滞后时间和抗参数失配能力强，　

能够满足窑温控制的要求。　

关键词：嵌入式；自适应；窑温控制　

中图分类号：ＴＱ２；ＴＰ３０１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—１８４１（２０１２）０３—０１００—０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｋｉｌｎ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＣＡＩ　Ｌｉ　．ＤＡＩ　Ｎｉ．ｎａ　．ＺＨＵ　Ｊｉａ—ｋｕｉ　

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｔｈｒｅｅ　Ｇｏｒｇｅｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　

４０４０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｍｉｎ－Ａｎ　Ｂｒｉｃｋ　Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０４０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｋｉｌｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ＯＫ６４１０　

基于51单片机的温度控制系统设计

引言：

随着科技的不断进步，温度控制系统在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。特别是在一些需要精确控制温度的场合，如实验室、医疗设备和工业生产等领域，温度控制系统的设计和应用具有重要意义。本文将以基于51单片机的温度控制系统设计为主题，探讨其原理、设计要点和实现方法。

一、温度控制系统的原理

温度控制系统的基本原理是通过传感器感知环境温度，然后将温度值与设定值进行比较，根据比较结果控制执行器实现温度的调节。基于51单片机的温度控制系统可以分为三个主要模块：温度传感器模块、控制模块和执行器模块。

1. 温度传感器模块

温度传感器模块主要用于感知环境的温度，并将温度值转换成电信号。常用的温度传感器有热敏电阻、热敏电偶和数字温度传感器等，其中热敏电阻是最常用的一种。

2. 控制模块

控制模块是整个温度控制系统的核心，它负责接收传感器传来的温度信号，并与设定值进行比较。根据比较结果，控制模块会输出相应的控制信号，控制执行器的工作状态。51单片机作为一种常用的嵌入式控制器，可以实现控制模块的功能。

3. 执行器模块

执行器模块根据控制模块输出的控制信号，控制相关设备的工作状态，以实现对温度的调节。常用的执行器有继电器、电磁阀和电动机等。

二、温度控制系统的设计要点

在设计基于51单片机的温度控制系统时，需要考虑以下几个要点：

1. 温度传感器的选择

根据具体的应用场景和要求，选择合适的温度传感器。考虑传感器的测量范围、精度、响应时间等因素，并确保传感器与控制模块的兼容性。

2. 控制算法的设计

根据温度控制系统的具体要求，设计合适的控制算法。常用的控制算法有比例控制、比例积分控制和模糊控制等，可以根据实际情况选择适合的算法。

3. 控制信号的输出

根据控制算法的结果，设计合适的控制信号输出电路。控制信号的输出电路需要考虑到执行器的工作电压、电流等参数，确保信号能够正常控制执行器的工作状态。

《工业控制计算Ｅ｝２０１０年２３卷第１期　３７　

基于嵌入式Ｌｉ　ｎ　ｕｘ的高低温湿热控制系统　

Ｈｉｇｈ——Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ——Ｈｕｍｉｄｉｔｙ　Ｔｅｓｔ　Ｃｈａｍｂｅｒｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　

杨小峰　康　东　（成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都６１００５９）　

郭秋艳　（四川丹甫制冷压缩机股份有限公司，四川青神６１２４６０）　

摘　要　根据工业产品的高低温湿热可靠性试验标准，介绍了一种基于Ｌｉｎｕｘ的高低温湿热试验箱控制系统。该控制系统以基　于ＡＲＭ９２０Ｔ内核的嵌入式芯片Ｓ３Ｃ２４４０为控制核心，并以ＭｉｎｉＧＵＩ库开发图形用户界面。整个系统采用分层设计思想，　通过移植嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统，实现底层温湿度传感器、ＬＣＤ触摸屏等模块驱动及上层图形用户应用程序，以达到系统控　

制目的。性能测试表明，该控制系统响应迅速、稳定性好、易于操作。　

关键词：嵌入式，Ｓ３Ｃ２４４０，Ｌｉｎｕｘ，Ｍ　ＧＵ｝　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｏｎ　Ｈｉｇｈ—Ｌｏｗ　ＴｅｍＤｅｒａｔｕｒｅ—Ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔａｋｅｓ　ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ￥３Ｃ２４４０　ｗｈｉｃｈ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｋｅｒｎｅｌ　ＡＲＭ９２０Ｔ　ａｓ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｓ　ＧＵＩ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭｉｎｉＧＵｌ　ｌｉｂｒａｒｙ．Ｔｈｅ　ｅｎｔｉｒｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｓ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｄｅａｓ，ａｎｄ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｓ　Ｌｉｎｕｘ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ＭｉｎｉＧＵＩ　ｌｉｂｒａｒｙ　Ｓｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｍｏｄｕｌｅ　ｄｒｉｖｅｒｓ，　ＭｉｎｉＧＵＩ　ｐｒｏｇｒａｍ　ａｎｄ　ｓｈｅｌｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｇｒａｍｓ　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｍｂｅｄｄｅｄ，Ｓ３Ｃ２４４０　Ｌｉｎｕｘ，ＭｉｎｉＧＵＩ　

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- . -word资料- 基于单片机的多点无线温度监控系统设计

前言

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。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，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检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。

单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工业控制中。

随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重-