基于PID控制算法的自动恒温系统的设计

设计说明书部分资料如下

设计摘要:

本文介绍了一种基于STM32单片机的自动恒温系统设计。该系统以STM32单片机为核心控制器,通过集成多种传感器和执行器,实现了温度的自动检测、控制和显示。系统分为中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用STM32单片机,负责获取输入数据并进行处理,进而控制输出部分。主机输入部分包括热敏电阻、独立按键、供电电路和蓝牙模块,分别用于温度检测、用户交互、系统供电和数据传输。主机输出部分包括OLED显示屏和N-MOS管控制,用于显示实时温度和控制加热。从机输入部分包括独立按键和供电电路,用于用户交互和系统供电。从机输出部分包括OLED显示屏、蜂鸣器和蓝牙模块,用于显示实时温度、报警和数据传输。通过蓝牙模块,主机与从机之间实现了数据的双向传输,确保了系统的实时性和可靠性。该设计在温度控制领域具有广泛的应用前景,能够满足不同场景下的恒温需求。

关键词:STM32单片机,自动恒温系统,温度控制,蓝牙通信,OLED显示屏

字数:9000+

目录:

摘 要

ABSTRACT

1 引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2 系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源方案的选择

2.4 显示方案的选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 主控电路设计

3.3 显示模块

3.5 蓝牙模块

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 主机按键功能图

4.4 主机显示函数流程图

4.5  从机按键函数流程图

4.6  从机显示函数流程图

4.7  从机处理函数流程图

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2设置维持温度阈值

5.3 PID算法维持到想要温度实物测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2设置维持温度仿真测试

6.3  PID算法维持到想要温度仿真测试

结  论

参考文献

致  谢

1 、引 言

1.1 选题背景及实际意义

随着科技的进步和工业自动化的发展,温度控制技术在各个领域中的应用越来越广泛。传统的温度控制系统存在精度低、响应慢、维护复杂等问题,而基于STM32单片机的自动恒温系统以其高性能、低功耗、丰富的外设接口和强大的处理能力,能够实现高精度的温度检测和控制,避免了传统模拟电路的误差和漂移问题,提高了系统的稳定性和可靠性。通过集成多种传感器和执行器,系统可以根据不同的应用场景进行灵活配置,并通过蓝牙等无线通信技术实现远程监控和数据传输,进一步提高了系统的灵活性和实用性。此外,数字化的控制系统减少了机械部件的使用,降低了系统的维护成本和故障率,延长了系统的使用寿命。在工业生产中,精确的温度控制是保证产品质量和生产效率的关键,基于STM32的自动恒温系统可以广泛应用于各种加热、冷却过程,提高生产自动化水平,降低人工操作的风险和成本。在智能家居领域,恒温系统是提高居住舒适度的重要设备,基于STM32的自动恒温系统可以通过集成传感器和无线通信技术,实现智能化的温度控制,为用户提供更加舒适和便捷的生活环境。综上所述,基于STM32单片机的自动恒温系统在提高温度控制精度、增强系统灵活性、降低维护成本、促进工业自动化和推动智能家居发展等方面具有重要的实际意义。

1.2 国内外研究现状

在国内外,基于STM32单片机的自动恒温系统研究已经取得了显著进展。国内如清华大学、上海交通大学等高校的研究团队开发了基于STM32的高精度温度控制系统,集成多种传感器和执行器,实现复杂控制逻辑和用户交互功能,而华为、小米等企业则在智能家居领域推出了基于STM32的恒温设备,通过蓝牙和Wi-Fi等无线通信技术实现远程监控和数据传输。国外如德国的西门子和美国的霍尼韦尔等公司开发了基于STM32的高精度温度控制系统,广泛应用于工业生产中的加热、冷却过程,Nest Labs和Ecobee等初创公司在智能家居领域推出了基于STM32的恒温设备,通过集成传感器和无线通信技术实现智能化的温度控制。未来的研究趋势将更加注重高精度与高可靠性、智能化与网络化、低功耗与长寿命、多传感器融合以及人工智能与机器学习等方面的发展,以提高系统的性能和可靠性,满足工业自动化和智能家居的需求。

1.3 课题主要内容

本设计是基于STM32的自动恒温系统,主要实现以下功能:

 

可通过主机设置温度

从机控制加热片通过PID算法加热并维持温度

温差2℃蜂鸣器报警

通过显示屏显示数据

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