基于STM32的温度控制系统毕业论文改6

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与电气工程学院专业：自动化学生：往事不堪回首指导教师：完成日期2014年5月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）STM32温度控制系统设计DesignofTemperatureControlSystembySTM32总计：36页表格：4个插图：22幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）STM32温度控制系统设计DesignofTemperatureControlSystembySTM32学院：电子与电气工程学院专业：自动化学生姓名：往事不堪回首学号：指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：南阳理工学院NanyangInstituteofTechnologySTM32温度控制系统设计ISTM32温度控制系统设计自动化专业[摘要]本课题使用STM32单片机控制器和组态王软件，在自制模拟锅炉的硬件设备上进行温度控制系统的设计。论文详细介绍了系统软硬件的设计思路，并给出了通过组态王软件设计上位机监控画面的方法步骤。本次设计主要完成了系统的硬件接线与软件设计，重点是硬件系统实现和软件PID控制算法设计。经过调试运行结果分析，设计的温度控制系统能够实现0~100℃的温度测量显示以及控制调节，满足了设计的要求。论文最后分析了设计中出现的问题以及解决方法。[关键词]STM32单片机；PID控制算法；组态监控；温度控制DesignofTemperatureControlSystembySTM32AutomationSpecialtyAbstract:ThistopicusetheSTM32MCUcontrollerandconfigurationsoftware,temperaturecontrolsystemisdesignedonhomemadeboilersimulationhardwaredevice.Thepaperdescribesthesystemhardwareandsoftwaredesignideas,andgivesthroughtheconfigurationscreenPCmonitorsoftwaredesignmethodstepswiththekingview.Thedesignhascompletedwiringhardwareandsoftwaresystemdebugging,focusedonhardwarecircuitdesignandsoftwarePIDcontrolalgorithmdesign.Aftercommissioningtheresultsofanalysis,temperaturecontrolsystemcanachieve0~100℃temperaturedisplayandadjusttomeetthedesignrequirements.Finally,theanalysisofthedesignproblemsandsolutionsaresloved.Keywords:STM32MCU;PIDcontrolalgorithm;onfigurationsoftware;temperaturecontrolSTM32温度控制系统设计II目录1引言....................................................................11.1系统设计的背景及意义..............................................11.2系统设计的目的....................................................21.3论文的组织结构....................................................22控制系统硬件设计........................................................22.1控制系统硬件总体设计..............................................22.2STM32单片机介绍..................................................32.3硬件接线及其原理介绍..............................................63控制系统软件设计........................................................83.1软件开发环境及其工具..............................................83.1.1C语言编程....................................................93.1.2软件开发工具介绍..............................................93.1.3STM32工程创建与配置........................................103.2软件系统总体设计.................................................113.2.1软件程序结构.................................................113.2.2主程序设计...................................................113.2.3初始化程序设计...............................................113.2.4温度采集程序设计.............................................133.2.5位置式PID控制算法程序设计..................................143.2.6PID控制算法的参数整定与采样周期的选取.......................163.2.7PWM输出程序设计...........................................183.3上位机监控界面的设计.............................................183.3.1上位机监控软件的选取.........................................183.3.2组态王监控界面设计...........................................193.3.3报警和事件窗口设计...........................................214系统的运行结果及问题分析...............................................224.1运行结果及分析...................................................224.2出现的问题及解决方法.............................................22结束语...................................................................23参考文献.................................................................24附录.....................................................................25致谢.....................................................................37STM32温度控制系统设计11引言1.1系统设计的背景及意义国外温度控制系统发展迅速，并且在智能化、自适应、参数自整定等方面都取得了显著成果，以日本、美国、德国等国技术领先。近年来，在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃的发展，温度已成为工业控制对象中一个重要参数，特别是在冶金、化工和机械等各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等。除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其它领域，是用途很广的一类工业控制系统。传统的生产方案已经不满足高精度、高速度的技术要求。近年来随着科学技术的进步而快速发展出现了许多先进的温度控制方式，如：计算机控制、PID控制、模糊控制、神经网络及遗传算法控制等等，这些方法大大的提高了生产控制的精度，提高了生产效率。温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。在工业生产过程中，为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有效的控制，其中温度控制在工业生产过程中占有相当大的比例。温度参数的测控技术与产品质量、生产效率、生产安全、节约能源等重大经济技术指标密切相连。准确地测量和有效地控制温度是保证优质、高产、低耗和安全生产的重要条件，如冶金工业的加热炉、电力工业的锅炉、化学工业的反应炉等设备。日常生活中的微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器也同样需要温度监控，可见温度监控广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的[1]。在工业生产和家居生活过程中常需对温度进行检测和监控。由于许多实践现场对温度的影响是多方面的，使得温度的控制比较复杂，传统的加热器电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，以至于控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。随着微型控制器技术的发展，传统继电器控制技术必然被微型控制器技术所取代。而微型控制器本身优异的性能使温度控制系统变的经济、高效、稳定且维护方便，这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有重要的意义。温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。由于温度自身的一些特点，如惯性大、滞后现象严重、难以建立精确的数学模型等，传统的控制方式由于其控制精度不高、不能及时地跟踪对象特性变化等原因造成控制系统性能不佳。本设计基于这一特点，选用具有高性能而又经济的STM32单片机作为控制器，所用算法为位置型PID控制算法，完成了对系统软件和硬件的设计，并将控制方案成功运用于对实验室电加热水器中水的温度进行控制。由此可见，本课题的设计方案具有可行性和一定的推广性，若能够应用于实际生产生活中，将会对提高企业自动化水平、降低生产STM32温度控制系统设计2成本、减轻工人劳动强度、提高生活质量等方面起到积极的促进作用[2]。1.2系统设计的目的本设计选用STM32单片机作控制器，设计温度单反馈的控制系统，对电加热水器内水的温度进行控制。通过PT100温度传感器实现对水温信号的采集，并利用模拟量前向通道来对水温信号进行处理。利用STM32单片机进行控制输出PWM信号，用此信号控制接触器进而控制电加热水器的电源通断，最终实现对水温的控制。同时用组态软件设计监控界面来实现对水温的控制显示。通过对此课题的设计，能够使自动化的学生对工业过程控制对象具有更进一步的了解，同时熟练掌握自动化控制系统的设计流程，为以后的工作学习打下坚实基础[3]。1.3论文的组织结构本设计以自制模拟锅炉为平台，设计了STM32温度控制系统。本文共分四章，内容的组织如下：第1章：引言。主要介绍了课题研究的背景和意义、温度对象的特点以及本设计的目的和论文的组织结构。第2章：系统的硬件设计。介绍了控制系统硬件设计思路、STM32单片机、硬件连接以及信号处理电路的设计。第3章：系统的软件设计。设计控制系统的软件，主要设计了水温数据采集处理程序、信号控制变换程序、控制算法程序等，然后进行上位机监控画面的设计。第4章