自动化综合实训.docx

自动化综合实践报告 一、设计项目简介 1.1 项目简介 在人们的生产生活中，温度扮演着极其重要的角色。特别是在冶金、医药、 食品制造和化学制造业等行业尤其显得重要，在适当的温度下生产的产品质量、 产量和合格率会大大的提高。 随着社会生产力和科学技术的发展， 工农业生产和 生活中对于温度的要求会越来越高， 因此能够检测温度变化的温度检测设备出现 在人们的视线中。 恒温控制系统应用于各种工业或者民用领域， 如何精确地控制 温度成为一个非常重要的研究问题。 本系统需要利用 STM32来控制各器件的工作 情况，使传感器维持在一个固定的温度上。 本文所研究的课题是基于嵌入式的恒温控制系统设计， 实现了温度的实时监测与控制。温度控制部分，提出了用 DHT11、STM32F103ZET6和 LCD的硬件电路完成对室温的实时检测及显示， 利用 DHT11与嵌入式系统连接由软件与硬件电路配合来实现对加热片和散热风扇的实时控制。 从 DHT11读出或写入 DHT11信息仅需要一根数据线， 其读写及其温度变换功率来源于数据线， 该总线本身也可以向所挂接的 DHT11提供电源，不需要额外电源。 DC5V 散热风扇的实时控制也仅仅需要一根口线， 由开发板供电， 不需要外加电源。 而且本次的设计主要实现温度监测，超温报警，温度控制， 超过设定的门限值时自动启动加热和散热装置等功能。而且还要以 STM32开发板为主机， 使温度传感器通过一根信号线与嵌入式开发板相连接，再加上温度控制部分和人机交互部分来共同实现温度的监测与控制。 1.2 实现的功能 （1）能够连续测量环境的温度值，用 LCD屏幕来显示环境的实际温度。 （2）能够设定恒温的温度范围，初始范围是 29℃。 （3）能够实现温度自动控制，如果设定温度在 30℃～ 33℃，则能使温度保持恒定在 30℃～ 33℃。 （4）使用嵌入式 STM32F103ZET6控制，通过按键来选择 LCD屏显示的个人信息界面和温度控制界面，通过程序输入来控制恒温范围的设定值，数值采用LCD屏幕显示 , 并且能够实时显示降温风扇的输出特性曲线。 （5）温度超出范围时能够自动调节降温风扇的转速， 达到恒温控制的目标。。 二、总体设计 2.1 系统功能设计 该设计主要由 STM32单片机系统模块， 温湿度采集模块、 显示模块和键盘模块，降温模块等构成，以 STM32F103ZET6芯片作为核心处理器。 主要完成的功能有以下几点： 对室内温度进行实时检测采集、 可按照指令改变控制参数、检测的温度显示出来， 通过 PID 控制算法保持设定温度的恒定， 温度出 现偏差时可通过降温风扇实时调节，并将输出特性显示在 LCD屏上。 2.2 系统方案论证 电路总体可以分为温度采集模块、 单片机 STM32最小系统模块、 电机驱动模块、按键模块以及显示模块等。 以 STM32单片机最小系统作为核心控制电路， 传感器采集温湿度作为 STM32的输入 , 电机驱动模块、 TFTLCD2.8寸液晶屏，以及按键模块作为 STM32的输出。采集温度方面由 DHT11温度传感器来完成，它是 一个数字温度传感器、内置模数转换，可直接与单片机相连接。而 TFTLCD2.8 寸液晶显示屏是插针式， 也可以直接与单片机相连接。 通过 DHT11传感器采集当前的温湿度值、经单片机将其处理后的数据送到 TFTLCD液晶显示屏来进行显示，主要显示测得的实时温度与设定的温度上下限。 利用键盘设置温度阈值， 如果当前采集的实时温度不在设定的温度阈值范围之内， 则由 STM32单片机发出指令来 控制电机驱动模块，使电机正常工作来实现室内温度控制。 2.3 系统功能框图 按照系统能的具体要求， 在保证实现其功能的基础上， 尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图 1.1 所示 晶振电路 LCD 显示 复位电路 STMF103ZET6 电机驱动 控制器 按键电路 DHT11 图 1.1 功能模块框图 三、硬件设计 3.1 控制芯片选择 方案一：选用 STM32F103ZET6单片机 该单片机有 144 个引脚，为 32 微处理器 M3内核，最大时钟频率可达到 72MZhz,处理速 度快， 效率高。 其内部有 8 个定时器，内个能输出 4 路 PWM波，且有六个能能配置 4 个通道 的捕获。同时内部还有多路 AD、DA等，配置有 SPI、I2C 接口等，内部资源极为丰富，用该 [5] 方案二：选用 STM32F103RCT6单片机 该单片机有 64 个引脚，跟上述的 STM32ZET6功能极为相似，同样也有多路 PWM、输入 捕获、 AD、DA，配有 SPI 、 I2C 等接口，内部资源较为丰富。但是相比 STM32ZET6，该单片 机体积小，引