一款基于stm32的毕业设计方案.doc
《一款基于stm32的毕业设计方案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一款基于stm32的毕业设计方案.doc(7页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、一款基于stm32的毕业设计方案设计选用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。一、控制系统硬件设计1、控制系统硬件总体设计温度是一个很重要的变量,需要对其进行
2、准确地控制。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规律变化。闭环控制是温度控制系统中最为常见类型,本设计即为闭环温度控制系统,闭环温度控制方框图如图1所示。温度控制系统由被控对象、测量装置、调节器和执行机构组成。测量装置对被控电加热水器中水温进行测量,控制器将测量值与给定值进行比较,若存在偏差便由控制器对偏差信号进行处理,输出控制信号给执行机构来启动或停止电加热水器工作,最终将温度调节到设定值。被控对象是电加热水器内水的温度。基于上述理论设计出本控制系统,本系统硬件主要有:STM32单片机、PT100温度传感器、开关电源、模拟量前向通道、继电器输出模块、HH52P型固态继电器、
3、CJ20-10型接触器、电加热水器,控制系统硬件结构图如图2所示。2、STM32单片机介绍STM32单片机是整个温度控制系统的核心部分。因为对温度控制器具有较高的要求,例如高执行速度,高控制精度,高稳定性以及高灵敏度等,所以选择一个具有较高性能而又经济的单片机就成为必然。本设计选用属于STM32系列的STM32F103VET6单片机作为控制电路的核心部件,该单片机属于ST意法半导体公司生产的32位高性能、低成本、低功耗的增强型系列单片机,它的内核采用的是ARM公司最新研发的Cortex-M3架构,该内核是专门设计于满足用户对高性能、低功耗和经济实用的要求。ARM Cortex-M3处理器的架构
4、在系统结构上的增强,使得STM32增强型系列单片机受益无穷,其采用的THUMB-2指令集使得其指令效率更高和而且性能更强。STM32F103VET6采用薄型四方扁平式封装技术(LQFP)具有100管脚,片内具有512KB的FLASH,64KB的RAM(片上集成12Bit A/D、D/A、PWM、CAN、USB、安全数字输入输出卡SDIO、可变静态存储控制器FSMC等资源)。1个串行外设接口(SPI)总线控制的M25P16(16MB容量的串行FLASH),用于存储数据、代码、字库及图相等等。1个2.8寸26万色显示屏(TFT 240X320(带触摸屏)接口,利用MCU的FSMC的16位数据接口模
5、式,触摸屏采用ADS7843(4线电阻触摸屏转换接口芯片)芯片用硬SPI接口控制。STM32单片机采用2.03.6V的供电电压,可以工作在-4085的温度范围内,其最高的工作频率是72MHz,其引脚分布如图3所示。STM32F103VET6单片机有3个不同的时钟源可供选择用以驱动系统时钟,分别为HIS振荡器时钟、HSE振荡器时钟和PLL时钟。这些设备还具有2个二级时钟源,分别是40KHz的低速内部RC和32.768KHz的低速外部时钟源,可以用来驱动看门狗时钟和RTC。任何一个时钟源在不被使用时,都可以被独立的关闭或者开启,以实现对系统功耗的优化。单片机由AMS1117-3.3芯片电路供电,输
6、入+5V,提供3.3V的固定电压输出,为了降低电磁干扰,需要经C7-C10滤波后再为CPU供电,R8为DGND与AGND的连接电阻,R9和D5 LED和电源指示连接电阻,电源电路如图4所示。RTC的备份电源采用VBAT 3.3V 锂离子片状电池,RTC的备份电源如图5所示。单片机的外部晶体/陶瓷谐振器(HSE)(P12、P13),Y1是8MHz晶体谐振器,C22、C23 是谐振电容,大小选择22P。系统的时钟经过PLL模块将时钟提高到72MHz。单片机的低速外部时钟源(LSE)(P8、P9),Y2为32.768KHz的晶体谐振器,C20、C21 谐振电容选择22PF。要注意的是根据ST公司的推
7、荐,Y2要采用电容负载为6PF的晶振,否则有可能会出现停振的现象,时钟电路如图6所示目前,STM32单片机已经在很多场合得到应用,研制出了很多性能优良的产品,例如可编程逻辑控制器,打印机,扫描仪,电机控制以及一些数码产品,STM32已成为非常成熟的可应用控制器件,本次设计选用的开发板如图7所示。3、硬件接线及其原理介绍温度控制系统在正常工作的时候,首先由PT100温度传感器检测被控对象电加热水器内水的当前温度信号,将PT100温度传感器的电阻值变化在模拟量前向通道中作变换放大、冷端温度补偿、线性化。然后将模拟量前向通道输出的模拟电压信号送给主控模块的STM32单片机进行处理,经数字化处理后与给
8、定的温度值的数字量进行比较。单片机根据预定的PID控制算法对数据进行处理,并通过显示屏显示当前温度和设定值,程序自动确定系统是否存在异常,如果系统运行正常,将PID运算结果作为输出控制量控制PWM波形的输出,控制执行器的动作,从而达到接通或者断开电阻炉主电路的目的,实现对电加热水器的控制。单片机控制水温的同时可选择连接上位机进行组态监控,将变量的信息传给上位机使用,并将上位机设定的参数下载到控制器STM32,从而达到上位机组态应有的效果。本次设计系统控制回路接线如图8所示模拟量前向通道使用TI公司生产的TLC7135(也可称为ICL7135)芯片,加上前级模拟信号运算放大器的特殊处理, 以及一
9、些其它的基本元器件成功地实现了微弱信号的测量。TLC7135具有以下特性:输入阻抗高,对被测电路几乎没有影响;能够自动校零;有精确的差分输入电路;自动判别信号极性;有超、欠压输出信号;采用位扫描(共5位)与BCD码输出。本次设计应用PT100作为温度传感器,需要接三根信号线,其中两线内部短接,信号经单8通道数字控制模拟电子开关CD4051选通后,经运算放大器后得到温度信号对应的模拟电压值,本次设计选择的处理方法是经运算放大器的6管脚引出此模拟电压信号,直接用单片机实现数字化处理,模拟量前向通道如图9所示6。继电器输出模块主要用来执行STM32输出的PWM控制信号,及时的接通或者断开后边的固态继
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 一款 基于 stm32 毕业 设计方案
链接地址:https://www.31doc.com/p-3363475.html