【正文】 來(lái)調(diào)節(jié)電熱杯的加熱速度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制?；?PID 算法的水溫控制器系統(tǒng)采用目前性價(jià)比及較高的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20作為檢測(cè)變送器，通過(guò)鍵盤(pán)向單片機(jī)輸入預(yù)設(shè)溫度值，單片機(jī)將溫度偏差進(jìn)行 PID 運(yùn)算后輸出 PWM波。 關(guān)鍵詞 ： PID； 51 單片機(jī)； 溫度傳感器 ； PWM Abstract PID control in the field of industrial control is an important method, PID algorithm is used to 51 SCM for as the core of the control system, can produce excellent control effect. The water temperature controller based on PID algorithm with high cost performance and current system of digital temperature sensor DS18B20 as the test transmitter, through the keyboard input to the single chip microputer preset temperature, single chip microputer temperature deviations PID operation will be after PWM wave output. And by controlling the PWM waves of the solid state relay high time to adjust the heating speed electric mug, and finally achieve the accurate control of the temperature. The whole system hardware circuit is simple, the stability is good. After the actual test, this system overshoot small, no shock, basic can realize the automatic control system stability, accurate, fast three goals. Key words： PID。通常，電阻爐爐溫控制都采用偏差控制法。隨著科學(xué)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展，涌現(xiàn)出許多先進(jìn)的控制方法，然而直到現(xiàn)在， PID 控制仍是最廣泛應(yīng)用的控制方式之一。軟件部分主要負(fù)責(zé)溫度信號(hào)采集、溫度值實(shí)時(shí)顯示驅(qū)動(dòng)、溫度偏差信號(hào)處理。熱電偶利用熱電勢(shì)原理進(jìn)行溫度測(cè)量的。而且輸出量為電壓，需要經(jīng)過(guò)測(cè)量放大器、 AD 轉(zhuǎn)換后才能送入微處理器處理。 方案二 ： 選用固態(tài)繼電器。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。 （ 3） 采用了無(wú)污染能源，保護(hù)環(huán)境。 4 第 3 章 PID 原理解說(shuō) PID 概念及其構(gòu)成 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng) PID 控制，又稱(chēng) PID調(diào)節(jié)。 PID 算法原理 常 規(guī)的模擬 PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 12 所示。控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù) Kp，比例系數(shù) Kp 越大控制作用越強(qiáng)，則過(guò)渡過(guò)程越快，控制過(guò)程的靜態(tài)偏差也就越小 ： 但是越大，也越容易產(chǎn)生振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 積分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用雖然會(huì)消除靜態(tài)誤差，但也會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的超調(diào)量。 微分部分 微分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ： ()()de tKp Td dt? (34) 實(shí)際的控制系統(tǒng)除了希望消除靜態(tài)誤差外，還要求加快調(diào)節(jié)過(guò) 程。它是根據(jù)偏差的變化趨勢(shì) （ 變化速度 ） 進(jìn)行控制。 微分部分的作用由微分時(shí)間常數(shù) Td 決定。 由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)進(jìn)入了控制領(lǐng)域。 由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差計(jì)算控制量，而不能像模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量量，進(jìn)行連續(xù)控制。位置式的特點(diǎn)是每次輸出均與過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)，將過(guò)去的偏差進(jìn)行 累加，對(duì) 于溫度控制系統(tǒng)，比較適合采用位置式控制。 采樣周期的選擇，通常按照過(guò)程特性與干擾大小適當(dāng)來(lái)選取采樣周期 ： 即對(duì)于響 應(yīng)快波動(dòng)大、易受干擾的過(guò)程，應(yīng) 選取較短的采樣周期 ： 反之，當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)慢、滯后大時(shí)，可選取較長(zhǎng)的采樣周期。下面簡(jiǎn)單介紹一下 調(diào)試 PID 參數(shù)的一般步驟 ： （ 1） 確定比例增益 P 確定比例增益 P 時(shí)，首先去掉 PID 的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是 Td=0,Ti=0，使 PID為純比例調(diào)節(jié)。記錄此時(shí)的 Ti 設(shè)定 PID 的積分時(shí)間常數(shù) Ti為當(dāng)前值的 150%180%。 （ 4） 系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至滿足要求。值得注意的一點(diǎn)是單片機(jī)的 31EAVP 腳必須接高電平，否則系統(tǒng)將不 能運(yùn)行 。通過(guò)加一和加十來(lái)設(shè)置好閾 值溫度，并按下確定鍵 進(jìn)入加熱環(huán)節(jié)。由于數(shù)碼管的輝光效應(yīng)，即使溫度更新較快，也可以準(zhǔn)確的讀出溫度值，不會(huì)出現(xiàn)亂碼的情況。 主程序模塊流程圖的搭建 主程序就是真正工作時(shí)候 執(zhí)行的程序，相當(dāng)于軟件系統(tǒng)中的中樞，在本次設(shè)計(jì)中，按照我的編程思路，主程序主要完成初始化，鍵盤(pán)設(shè)定閾值溫度，設(shè)好后進(jìn)入溫度采集模塊，并顯示實(shí)時(shí)溫度，再進(jìn)入 PID 環(huán)節(jié) 進(jìn)行運(yùn)算，來(lái)控制 PWM 波的輸出對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，每執(zhí)行一次都要判斷是否需要返回重新設(shè)置閾值溫度，若是需要，則返回到設(shè)置溫度環(huán)節(jié)，否則 則是重復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程 [8]。如下圖 52 為 PID 環(huán)節(jié)。 如下圖 53 是定時(shí)器中斷的流程 [9]： 14 圖 53 時(shí)器中斷流程圖 軟件模塊的設(shè)計(jì)中心就是圍繞以上三個(gè)大部分，如其他的溫度采集模塊，鍵盤(pán)模塊以及顯示模塊都是作為一種不可少 ， 但是不作為核心來(lái)出現(xiàn) 的，在此處 就不一一論述，總之，軟件是一個(gè)系統(tǒng)的大腦，只有大腦好，整個(gè)系統(tǒng)工作才會(huì)完美 ，對(duì)于一個(gè)合格的系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)講，只有有著嫻熟的編程能力才能勝任系統(tǒng)的完美開(kāi)發(fā) 。 18 第 7 章 結(jié) 論 通過(guò)本次 的設(shè)計(jì)，使我們不僅對(duì)單片機(jī)這門(mén)課程有了更深刻的認(rèn)一識(shí)，懂得 了如何運(yùn)用課本 知識(shí)結(jié)合實(shí)際來(lái)完成定時(shí)器的顯示和編程方法以及數(shù)碼顯示電路的驅(qū)動(dòng)力一法，使我們能夠很快的適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展的需求，同時(shí)也提高了 我們的思維能力和實(shí)際操作能力，為以后更好的走上工作崗位奠定 了 堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 在軟件上，基于 89C51 單片機(jī)的算法的溫度控制系統(tǒng)采用了經(jīng)典的 89C51 單片機(jī)的算法， 從某個(gè)角度上說(shuō)這種算法優(yōu)于傳統(tǒng)的控制算法，有更穩(wěn)定、控制精度更高等優(yōu)點(diǎn)，而控制量的輸出上采用了模擬的 PWM 變 換，免去了一級(jí) D/A 轉(zhuǎn)換器，減小了成本，且簡(jiǎn)單易行。 同時(shí)本系統(tǒng)沒(méi)有采用與上位機(jī)通信的方式，這樣在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)有些不便。 首先， 在本次設(shè)計(jì)中，特別感謝郭老師對(duì)我的幫助，為我提供了 硬件上的幫助，同時(shí)對(duì)我在思路的拓展方面都有點(diǎn)播， 并且不時(shí)的問(wèn)我遇到了什么困難，需要那些幫助，對(duì)于我能夠順利的做好畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的作用 ； 其次 感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間曾經(jīng)在精神上和物質(zhì)上支持的同學(xué)們， 是你們，讓我在最后的大學(xué)生活中感到了溫暖不孤單，真心感謝大家。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! 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