张华伟-基于STM32F4ARM单片机精确温控的设计与实现(5)

制作与调试

5 制作与调试

在keil软件中调试执行系统各部分实现的功能，制作实物并测试完成所需要的功能。 5.1 软件调试

在keil软件中主程序调试运行如图5-1所示，读取PT100检测温度程序调试如图5-2所示，A/D转换程序调试如图5-3所示，数码管显示功能调试如图5-4所示。通过查看寄存器的值判定各部分功能调试正常。

图 5-1 主程序调试

图 5-2 PT100检测温度功能调试

图 5-3 A/D转换程序调试

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图 5-4 数码管显示功能调试

5.2 实物制作

焊接完成后实物硬件电路如图5-5所示。为方便焊接在焊接时首先焊接电容电阻，然后焊接各类插件。最后将各部分连接到主板上进行调试，温度设置如图5-6所示，调试结果如图5-7所示。

图 5-5 焊接完成实物图

图 5-6 温度值设置

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图 5-7 检测的当前温度值

5.3 测试与总结

在硬件制作好后，根据功能设计的要求进行模块化调试。首先调试控制输出模块的运行正常，根据半桥电路驱动的原理，将单片机通过定时器的PWM模式产生的PWM输入到半桥模块，来控制输出的电压的大小，根据示波器检测单片机PWM输出引脚可以看到PWM模式正常输出，使用万用表测量半桥两端的电压差可以检测出是否驱动或停止了加热模块工作。其次是测量PT100工作是否正常，PT100的温度值是基于硬件的设计来实现的，通过硬件的差分放大电路来获取PT100的内阻，根据内阻与温度值的转换关系求得当前温度值，通过ST-LINK连接主板，设置断点单步调试的方式查看寄存器的值来判断当前PT100 的工作是否正常。最后是显示模块的测试，通过改变PT100测试温度值来改变当前显示值测试显示模块是否正常功能。

测试过程中遇到的问题通过软件调试和检测硬件的工作状态解决。调试时加热模块的工作不正常，半桥驱动使加热模块不停得工作，不能加热到一个温度并保持当前温度，通过不断的调试和检查最后找到原因是PT100工作不稳定，使得PID根据当前温度和测量温度来控制PWM输出出现延迟，使得半桥达不到最初设计的要求，最后通过滤波算法稳定PT100的值解决了这个问题。显示模块工作正常，最后调试完成整体工作正常。

另外在设计整个硬件电路和软件程序设计中，遇到了很多问题也学习了很多，充分发挥了自主学习、分析问题、解决问题的能力，将课堂上学到的东西在实物中展现出来。在设计硬件电路的过程中，分析论证了各种方案，并查找各种相关的元器件，最终完成了硬件电路设计。在软件程序设计过程中，先画出了程序流程图，并模块话的实现了各个功能，最后进行整体设计完成了软件程序设计。

本设计完成了根据当前设定的温度使被控物体加热到设定温度并保持。本设计使

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用的是PT100技术实现温度数据采集。本设计采用PID算法对加热模块的工作进行控制。本设计完成了设置温度、显示温度、加热被控物体到设定温度并保持的功能。

另外，由于时间仓促、资金等原因，本设计还存在诸多不完善的地方，如未能使系统更好的扩展留出总线接口等。因此，本设计还有待进一步研究和改善。

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参考文献

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