如何實現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　1、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，用大功率電阻模擬加熱過程，采用自然散熱，用溫度傳感器測量、顯示實際溫度，能夠?qū)囟确€(wěn)定在設(shè)定值上（室溫~45℃）。 2、任務(wù)及要求：（1）基本要求：（a）溫度測量誤差不大于 0.5℃，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后實際溫度與設(shè)定值誤差不大于±1℃。（b）完成溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計、制作、調(diào)試；（c）要求：溫度控制范圍：環(huán)境溫度～45℃，盡量縮短初始值到設(shè)定值的時間，同時盡量減小這一過程中超調(diào)量。（d）用 LCD 模塊顯示溫度實際值和目標(biāo)溫度。（2）發(fā)揮部分：（a）和 PC 機(jī)通信，通過 PC 機(jī)設(shè)定目標(biāo)溫度，采集實際溫度，并在電腦上顯示溫度從初始值變化到目標(biāo)值的過程曲線。（b）利用觸摸屏設(shè)定目標(biāo)溫度，采集實際溫度，并在觸摸屏上顯示溫度從初始值變化到目標(biāo)值的過程曲線。

　　3、設(shè)計方案溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖 1 所示。按鍵 1、按鍵 2 用于設(shè)定目標(biāo)溫度，字符型 LCD 模塊顯示目標(biāo)的實際溫度及溫度設(shè)定值；3W 功率電阻用于實現(xiàn)加熱；溫度傳感器測量實時溫度。CH340G 用作 USB 和單片機(jī) UART 的串行通信接口，可以將實際溫度實時傳送到 PC 機(jī)上；圖中虛線所示的串口 LCD 接口，可以將溫度數(shù)據(jù)傳送到串口 LCD 屏上，這部分功能由于串口屏價格較高，暫不實現(xiàn)。

　　硬件電路設(shè)計分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)克制，溫度控制系統(tǒng)由電源、溫度采集、加熱控制、鍵盤模塊、顯示模塊、USB 轉(zhuǎn)串口通信模塊等構(gòu)成。 3.1.1 電源模塊單片機(jī)的供電電源采用 USB 接口中提供的+5V 電源，PC 機(jī)的 USB 接口所提供的+5V 電源，輸出電流可達(dá) 0.5A，完全可以滿足控制部分的供電需求，3W 的大功率電阻采用 12V/3A 的外部電源供電。 3.1.2 控制模塊采用單片機(jī)作為控制模塊核心。單片機(jī)控制功能強(qiáng)、價格低廉、使用靈活方便。選用具有 ISP 功能的 STC 系列單片機(jī)，為提高系統(tǒng)的集成度、減少外部器件的使用，選用內(nèi)含 PWM 模塊的 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為控制模塊的核心。STC12C5A60S2 中的 PWM 模塊具有 8 位脈寬分辨率，當(dāng)控制 12V 電源對 51 歐姆電阻加熱時，控制的電阻功率分辨率為（12*12/51）/256=0.011W，即 11 毫瓦，完全可以滿足溫度控制精度的要求。 3.1.3 功率加熱控制模塊單片機(jī) PWM 模塊輸出的 PWM 波，通過控制大功率場效應(yīng)管 IRF3205，從而控制 51 歐姆（3W）的加熱。