【正文】 河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）單片機溫度控制及PID控制程序的設(shè)計 學(xué)生姓名： ＿ 系 （部）：電子信息工程系 專 業(yè)：電氣自動化 指導(dǎo)教師： 2008 年 5 月 16 日摘 要隨著生產(chǎn)的發(fā)展，自動化程度越來越高，熱電設(shè)備對溫度的控制要求也越來越高。隨著人們生活水平的提高，對日常用品的自動化也提出了更高的要求，單片機的不斷更新?lián)Q代，既要滿足了上述的要求，又要達到提高自動化品質(zhì)的目的。因此設(shè)計出此溫度控制系統(tǒng)。本溫度控制系統(tǒng)的對象是一熱水電磁爐的水溫，深入日常生活，要求所設(shè)計的系統(tǒng)具有軟硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、可靠性高（即不易出錯）等特點。關(guān)鍵字: 單片機 PID A/D反饋 并行I／O口AbstractWith the development of the production, in industry, the equipment to control temperature rising demand, as people39。s living standards improve, the automation of daily necessities also a higher demand, the continuous upgrading of SCM, Meet the above requirements, to achieve the purpose of quality control. The temperature control system is the object of a hot water resistance furnace, for daily life, requested by the design of hardware and software systems with simple, lowcost, high reliability (that is, less errorprone), and other characteristics. The design of the system while these characteristics for the purpose of the design.Keyword: MCU PID A / D feedback LPT I / O port目 錄第一章 緒論 1第一節(jié) 引言 1第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計的宗旨 1第二章 系統(tǒng)概述 2第一節(jié) 系統(tǒng)簡介 2第二節(jié) 系統(tǒng)主要硬件簡介 3一、MCS51系列8051單片微機簡介 3二、ZLG7289A（串行接口8 位LED 數(shù)碼管及64 鍵鍵盤智能控制芯片） 3第三章 測溫及控制執(zhí)行電路的設(shè)計 5第一節(jié)測量電路 5第二節(jié) 控制執(zhí)行電路 6一、MOC3041工作原理 6二、執(zhí)行電路 7第四章 采用PID控制算法的原因 8第一節(jié)PID控制器的應(yīng)用 8第二節(jié) PID調(diào)節(jié)溫度的分析 9一、溫度控制的基本方法 9二、PID參數(shù)的確定 11第三節(jié) 抗干擾的設(shè)計 11一、產(chǎn)生干擾的原因以及結(jié)果 11二、抗干擾的措施 12第五章 分析與結(jié)論 15參考文獻 16致 謝 17附 錄 1 18第一章 緒論第一節(jié) 引言隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計算機的功能也不斷增強，許多高性能的新型機種不斷涌現(xiàn)出來。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，稱為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大?！ID控制具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性能好、可靠性高等優(yōu)點，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。在控制理論和技術(shù)飛速發(fā)展的今天，工業(yè)過程控制領(lǐng)域仍有近90％的回路在應(yīng)用PID控制策略。PID控制中一個關(guān)鍵的問題便是PID參數(shù)的整定。但是在實際的應(yīng)用中，許多被控過程機理復(fù)雜，具有高度非線性、時變不確定性和純滯后等特點。在噪聲、負載擾動等因素的影響下，過程參數(shù)甚至模型結(jié)構(gòu)均會隨時間和工作環(huán)境的變化而變化。這就要求在PID控制中，不僅PID參數(shù)的整定不依賴于對象數(shù)學(xué)模型，并且PID參數(shù)能夠在線調(diào)整，以滿足實時控制的要求。智能控制是一門新興的理論和技術(shù)，它是傳統(tǒng)控制發(fā)展的高級階段，主要用來解決那些傳統(tǒng)方法難以解決的控制對象參數(shù)在大范圍變化的問題，其思想是解決PID參數(shù)在線調(diào)整問題的有效途徑。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機更是起到了不可替代的核心作用。本溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的對象是一熱水電磁爐，用單片機控制對電磁爐水溫的調(diào)節(jié)，達到想要的溫度，要求所設(shè)計的系統(tǒng)具有軟硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、可靠性高（即不易出錯）等特點。第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計的宗旨1. 用于電磁爐的溫度控制結(jié)構(gòu)精簡2. 盡量降低成本3. 可靠性高（抗干擾性能好）本文將分析應(yīng)用單片機中的PID調(diào)節(jié)程序?qū)﹄姶艩t的控制，以及其測控電路。第二章 系統(tǒng)概述第一節(jié) 系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)是通過PID方法來調(diào)節(jié)電磁爐的溫度，PID算法通過在MCS51中編程來實現(xiàn)，整個系統(tǒng)的框圖如下：電 磁 爐測溫電路執(zhí)行電路鍵盤輸入和顯示驅(qū)動電路溫度控制PIDMCS51A/D圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示：當(dāng)整個系統(tǒng)啟動后，通過鍵盤輸入需要穩(wěn)定的溫度，同時控制程序也啟動：測溫電路將電磁爐的當(dāng)前溫度通過A/D反饋到單片機中，即控制程序中，控制程序?qū)?dāng)前的溫度和設(shè)定值比較輸出控制信號，到執(zhí)行電路，以達到控制電磁爐溫度的目的。其中測量電路通過Pt100熱電阻來傳遞溫度，通過測量電路將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，在通過A/D將信號輸送到MCS51單片機內(nèi)部，以備控制程序的使用。而執(zhí)行電路采用可控硅調(diào)節(jié)方式。雙向可控硅在50HZ 交流電源和加熱絲電路中，只要在給定周期里改變可控硅的接通時間，就能達到改變加熱功率的目的，從而實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。 主程序電路圖見附錄1 第二節(jié) 系統(tǒng)主要硬件簡介 圖22 MCS51 引腳圖一、MCS51系列8051單片微機簡介　8051單片微機封裝形式為雙排直列式結(jié)構(gòu)（DIP），引腳共40個。MCS－51單片機的典型芯片是8051，其內(nèi)部基本組成為：一個8位的中央處理器（CPU），256byte片內(nèi)RAM單元，4Kbyte掩膜式ROM，2個16位的定時器／計數(shù)器，四個8位的并行I／O口（P0，P1，P2，P3），一個全雙工串行口5個中斷源，一個片內(nèi)振蕩器和時鐘發(fā)生電路。這種結(jié)構(gòu)特點決定了單片機具有體積小、成本低、可靠性高、應(yīng)用靈活、開發(fā)效率高、易于被產(chǎn)品化等優(yōu)點，使其具有很強的面向控制的能力，在工業(yè)自動化控制、家用電器、智能化儀表、機器人、軍事裝置等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。二、ZLG7289A（串行接口8 位LED 數(shù)碼管及64 鍵鍵盤智能控制芯片）ZLG7289A 是一片具有串行接口的可同時驅(qū)動8 位共陰式數(shù)碼管或64 只獨立LED的智能顯示驅(qū)動芯片該芯片同時還可連接多達64 鍵的鍵盤矩陣單片即可完成LED 顯示﹑鍵盤接口的全部功能ZLG728