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温度控制系统这个题目算是课程设计和毕业设计中常见的题目了本期阿目动手设计了一个简单的基于PID的温度控制系统并带有上位机显示实时的波形。下面就分享下这个题目的电路、下位机以及上位机的设计思路吧
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首先介绍下硬件设计思路本次选取的单片机是STM32F103C8T6这是一款常用的单片机了设计上的资料也是非常的多温度传感器是DS18B20加热器是常见的恒温加热片制冷器件选择的是半导体制冷元器件见下图 半导体制冷器件需要安装散热器和风扇因为其工作时散热面会散发大量的热散热效果好的话制冷效果会更好因此设计中加入了风扇和散热片然后就是电路的控制电路了本设计使用NMOS管NCE2060K控制加热片和制冷器的工作然后还添加了一个oled模块用于显示调试信息这个比较重要通常下位机有一个显示设备可以让调试更加方便与上位机通信的用的是USB转TTL模块电源模块是AMS117-3.3的ldo稳压芯片以上元器件都是可以在某宝购买的哦有问题欢迎后台留言~
下面都看下主要的功能电路吧 单片机的最小系统非常常见不再详述。 加热模块和制冷模块的设计使用了光耦进行信号隔离使用二极管作为续流作用保护功率器件。 电源电路AMS117的典型设计电路~~ 展示一下全部电路~~
下面叙述下下位机的设计。下位机主要实现温度的采集然后通过串口将数据发送到上位机并从上位机接收目标温度信息。 一上来先初始化外设主要串口温度传感器、OLED、PWM和PID。 PID的数值这里可以先凭经验设置后续再调试。pid的实现的话是采用的增量式的pid控制的实现代码详见源程序了~ 温度采集程序就是DS18B20的实现可详见程序。接收数据后按字节发送到上位机~~ 处理上位机的数据其实就是发来的目标温度会设置pid中的目标温度。这里的数据来自于串口中断函数所以是需要在串口中断函数中处理接收到的数据的这里我们把数据放在了一个rev_dat数组里面。
上位机的讲解在上一期的《用python写一个简单的带波形的串口上位机》中关注公众号【阿目分享嵌入式】。
下面看下实物的展示吧~ 供电是焊接的一个type C接口所以可以直接用手机充电线给板子供电~ 采集到的温度变化曲线~上位机实现了温度的显示和目标温度的设定以及历史数据的回放。
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