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单片机温度控制系统设计

摘要：本文介绍了一种基于 MSP430 单片机的温度测控装置。该装置可实现对温度的测量，并能根据设定

值对环境温度进行调节，实现控温的目的。控制算法基于数字 PID 算法。

引言

温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具

有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广

泛的应用[1]。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量及控制方面，控制简单

方便，测量范围广，精度较高。

本文设计了一种基于 MSP430 单片机的温度测量和控制装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给

定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。

1 整体方案设计

单片机温度控制系统是以 MSP430 单片机为控制核心。整个系统硬件部分包括温度检测系统、信号放大

系统、A/D 转换、单片机、I/O 设备、控制执行系统等。

单片机温度控制系统控制框图如下所示：

温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通

滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再

进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息及设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值及

测得值的差值按 PID 控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，

则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温

度的目的。

2 温度信号检测

本系统中对检测精度要求不是很高，室温下即可，所以选用高精度热敏电阻作为温度传感器。热敏电阻

具有灵敏度较高、稳定性强、互换精度高的特点。可使放大器电路极为简单, 又免去了互换补偿的麻烦。

热敏电阻具有负的电阻温度特性,当温度升高时,电阻值减小,它的阻值—温度特性曲线是一条指数曲线,非

线性度较大。而对于本设计，因为温度要求不高，是在室温环境下，热敏电阻的阻值及环境温度基本呈线

性关系[2]，这样可以通过电阻分压简单地将温度值转化为电压值。

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