文档介绍：
目录
设计任务和方案的第一部分
1、设计题目及要求
2.设计方案分析论证
第二部分的第二部分
1.分析被控对象
2.测量元件的热电阻和前放大电路
3、A/D转换器
4.控制器(单片机)
5.光隔驱动器
数字控制器的第三部分D(Z)的设计
1.数字控制器D(Z)
2.程序流程图设计
分析第四部分的可靠性和抗干扰性
第五部分经验
设计任务和方案
1.1 设计题目及要求
1.温度控制系统和给定的系统性能指标(工程要求相角度裕度为30~60,幅值裕度>6dB);测量范围-50℃~200℃,测量精度0.5%,分辨率0.2℃;
2.计算机控制系统的硬件布线连接图书面设计，并转换为系统结构图；
3.选择控制算法，用软件工程知识编写程序流程图；
4、用MATLAB和SIMULINK模拟分析和验证；
对象确定:K=10*log(C*C-sqrt(C)),rand(‘state’,C), T=rand(1),考虑=0或T两种情况。C学号的后三位数，如C=325,K=115.7,T=0.9824,θ=0或0.4912。
5.分析可靠性和抗干扰性。
1.2 分析论证设计方案
从设计要求分析来看，我们可以设计一个基于单片机的温度自动控制系统来满足设计要求。整个系统以单片机（控制器）为核心，采用光隔驱动驱动电热丝加热，热阻PT100检测，然后通过前置放大电路输入A/D转换器，控制器。因此，闭环控制系统可以根据设定值自动调节温度。
数字量给定
控制器
光隔驱动
被控对象
测温元件
前放大电路
A/D
输出
图1 方案总体框图
二、方案各模块分析
2.1 被控对象分析
大纯度延迟时间的一阶惯性环节()
对象确定:K=10*log(C*C-sqrt(C)),rand(‘state’,C), T=rang(1),
考虑=0或T/2两种情况
C学号的后三位数，如C=325,K=115.7,T=0.9824,θ=0或0.4912
现取C=359,由MATLAB计算得:
c=359;
K=10*log(c*c-sqrt(c))
rand('state',c);
T=rand(1)
>> K =117.6650 T =0.0510 =0或0.0255
所以G(s)= 或
2.2 测量元件(热电阻)电路和前放大电路
2.2.1 测量元件选型
测量元件采用热电阻，热电阻温度计利用金属导体电阻值随温度变化的特性进行温度测量。电阻材料作为测温敏感元件，要求电阻与温度有一定的函数关系，温度系数大，电阻率大，热容量小。在整个温度测量范围内，应具有稳定的化学物理性质，电阻与温度的关系应具有良好的复制性。铂、铜、镍是常见的热电阻材料。成型仪是铠装热电阻。铠装热电阻是将温度检测原件、绝缘材料和导线密封焊接在金属管中，外径小，机械性能好，不怕振动。同时具有响应时间快、时间常数小的优点。铠装热电阻元件外，铠装热电阻还可以制成电缆状结构，可以任意弯曲，适应各种复杂结构场合的温度测量。化工生产中热电阻应用最广泛。其优点：测量精度高，再现性好，多年保持稳定性和准确性；响应时间快；与热电偶相比，不需要冷端补偿。缺点是:价格比热电贵；需要外部电源；热惯性大；避免在机械振动下使用。
本系统选择了热电阻的具体选择PT温度传感器100PT100是一种稳定性好、线性好的铂丝热电阻传感器，可工作-200℃至 650℃该系统所需的测量范围为-50℃~200℃,因此足以满足测量要求。
PT100参数介绍:
Pt正温度系数热敏电阻传感器为100温度传感器，主要技术参数如下：
1) 测量范围:-200℃~ 850℃;
2) 允许偏差值△℃:A级±(0.15 0.002│t│), B级±(0.30 0.005│t│);
3) 最小置入深度：热电阻最小置入深度≥200mm;
4) 允通电流≤ 5mA。
另外,Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、精度高、耐高压等优点。铂热阻线性好，0~最大非线性偏差小于0.5摄氏度。
2.2.2 测量电路和前放大电路
由于PT100温度传感器输出mV因此，在输入之前需要放大电路A/D转换器。
图2 传感器电路
R2、R3、R4和 Pt为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过传感器测量 TL431稳至2.5V。从电桥获得的差异信号在两级放大后输入单片机。电桥的桥臂采用可调电阻R3,通过调节R3可调整输入到运输的差异
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