發(fā)布時間：2017-09-12 04:19

  本文關(guān)鍵詞：紅色外黑體溫控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：溫度的測量和控制對于新產(chǎn)品的開發(fā)、促進(jìn)自動化水平的提高都具有重要的意義。黑體是紅外制導(dǎo)、雷達(dá)測試等控制系統(tǒng)的主要校準(zhǔn)和檢測鑒定的儀器,目前專門為之設(shè)計的小型化、高精度的控制器產(chǎn)品比較少,本論文根據(jù)企業(yè)需求研發(fā)了一套針對紅外黑體的高精度、小型化以及專用化的溫控系統(tǒng),具有穩(wěn)定性好、超調(diào)小、響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)誤差小的特點。本論文在分析對比多種溫控方案的基礎(chǔ)上,設(shè)計了三線制PT100橋式測溫電路和PID變參數(shù)控制的總體方案,研制了專用于紅外黑體的溫度控制系統(tǒng)。論文主要工作如下。在系統(tǒng)硬件方面,采用了嵌入式技術(shù),以微控制器ARM為核心,利用STM32F103ZET6高度集成了豐富的片上外設(shè)資源的特點,以較小的硬件成本,低功率、有限的電路空間,實現(xiàn)了通道選擇、溫度測量、差分放大、溫度控制目標(biāo)值的設(shè)定以及PID控制變參數(shù)的整定等多種功能。在軟件設(shè)計上,采用RealView MDK的開發(fā)環(huán)境編譯程序,并通過JLINK V8下載器將系統(tǒng)的各部分程序載入微控制器,完成了仿真調(diào)試和下載,各子程序之間相互獨立,程序的可讀性與可維護(hù)性較高。對整個溫控系統(tǒng)進(jìn)行了實驗測試和實驗結(jié)果分析,實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)的控制精度約為0.2℃,穩(wěn)定性約為0.2℃,控溫范圍約為30～60℃。所研制的溫控系統(tǒng)能滿足紅外黑體溫度控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求。
【關(guān)鍵詞】：黑體 PID控制 STM32微控制器 三線制鉑電阻
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-16
• 1.1 序言10
• 1.2 研究背景與意義10-12
• 1.3 溫控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 溫控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展12-13
• 1.3.2 當(dāng)前溫控系統(tǒng)的局限性13
• 1.4 研究內(nèi)容13-15
• 1.5 本文基本框架結(jié)構(gòu)15-16
• 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計16-24
• 2.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)及特點16-17
• 2.1.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)16
• 2.1.2 系統(tǒng)性能特點16-17
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計思路17-18
• 2.3 紅外黑體結(jié)構(gòu)設(shè)計18-20
• 2.3.1 黑體的結(jié)構(gòu)設(shè)計18-19
• 2.3.2 輻射板加熱器功率19-20
• 2.4 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案20-22
• 2.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案22-24
• 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)24-42
• 3.1 處理器最小系統(tǒng)24-32
• 3.1.1 電源模塊設(shè)計26-29
• 3.1.2 復(fù)位模塊設(shè)計29
• 3.1.3 時鐘模塊設(shè)計29-31
• 3.1.4 JTAG仿真模塊設(shè)計31-32
• 3.1.5 啟動配置模塊設(shè)計32
• 3.2 測量及調(diào)理電路設(shè)計32-39
• 3.2.1 溫度傳感器的選擇32-35
• 3.2.2 測溫及調(diào)理電路設(shè)計35-39
• 3.3 電加熱膜驅(qū)動電路設(shè)計39
• 3.4 串行通信接口電路設(shè)計39-42
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)42-58
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境43-44
• 4.2 系統(tǒng)控制原理框圖44
• 4.3 系統(tǒng)整體軟件流程圖44-45
• 4.4 PID控制算法設(shè)計45-50
• 4.4.1 PID控制理論簡介46-48
• 4.4.2 PID控制器的參數(shù)整定48-49
• 4.4.3 紅外黑體PID參數(shù)整定49-50
• 4.5 模塊化程序設(shè)計50-55
• 4.5.1 主程序控制模塊50-51
• 4.5.2 采集處理程序模塊51-52
• 4.5.3 PID控制程序模塊52-53
• 4.5.4 脈寬調(diào)制程序模塊53-54
• 4.5.5 串口通信程序模塊54
• 4.5.6 界面顯示程序模塊54-55
• 4.6 溫控程序在線仿真和程序下載55-58
• 4.6.1 在線仿真55-56
• 4.6.2 程序下載56-58
• 5 系統(tǒng)調(diào)試與實驗結(jié)果分析58-70
• 5.1 系統(tǒng)的調(diào)試58
• 5.2 實驗數(shù)據(jù)分析58-69
• 5.3 遇到問題與解決方法69-70
• 6 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果76-80
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集80

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