【正文】 ........................................................ 9 顯示模塊的設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 10 溫度采集模塊的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 10 第 5 章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 12 主程序模塊流程圖的搭建 ......................................................................................... 12 PID 模塊流程圖的搭建 .............................................................................................. 13 定時(shí)器模塊流程圖的搭建 ........................................................................................ 13 第 6 章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................. 15 溫度時(shí)間變化曲線的繪制 ........................................................................................ 15 分析曲線并獲得相應(yīng)結(jié)論 ............................................................................................ 16 第 7 章 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 18 致 謝 ...................................................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 20 附 錄 ........................................................................................................................................ 21 1 第 1 章 前 言 在現(xiàn)代化的上業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題目： 基于 PID 算法的水溫控制器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 摘 要 PID 控制是工業(yè)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要方法 ,將 PID算法應(yīng)用到以 51單片機(jī) 為核心的控制系統(tǒng)中 ,能產(chǎn)生良好的控制效果。例如 ： 在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力上程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加土等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。 本設(shè)計(jì)源自工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，以鍋爐水 溫水溫控制器建立模型，包括硬件和軟件兩部分，硬件部分包含 溫度設(shè)定模塊、溫度采集變送模塊、溫度偏差處理模塊 （ 即 PID 控制模塊 ） 、溫度顯示模塊 、電爐加熱模塊。但熱電偶測(cè)量需要溫度補(bǔ)償。驅(qū)動(dòng)加熱采用固態(tài)繼電器，在實(shí)行控制的時(shí)候不像其它采用 D/A轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個(gè)固態(tài)繼電器，通過(guò)內(nèi)部改變定時(shí)器的中斷時(shí)間來(lái) 調(diào)節(jié)一個(gè)周期內(nèi)電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)間。可以將采樣頻率提高到很多的水平，使控制結(jié) 果更準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性、控制效果更好。偏差一旦產(chǎn)生控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向 減少偏差的方向變化。所以必須根據(jù)實(shí)際控制的具體要求來(lái)確定 Ti。但微分的作用對(duì)輸入信號(hào)的噪聲很敏感，對(duì)那些 噪聲較大的系統(tǒng)一般不用微分，或在微分起作用之前先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波。 數(shù)字式 PID 控制算法可以分為位置 式 PID 和增量式 PID 控制算法。實(shí)際采樣周期的選擇還要受到多方而因素的影響，不同的系統(tǒng)采樣周期應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)選擇。 （ 2） 確定積分時(shí)間常數(shù) Ti 比例增益 P 確定后，設(shè)定一個(gè)較大的積分時(shí)間常數(shù) Ti 的初值，然后逐漸減 小 Ti,直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過(guò)來(lái)，逐漸加大 Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。如圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)有復(fù)位電路和振蕩器電路。鍵盤(pán)模塊如圖 42所示： 10 圖 42 鍵盤(pán)模塊 顯示模塊的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)由于用的是實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)板，上面帶有八位數(shù)碼管，所以顯示模塊就選用數(shù)碼管顯示即可，顯示應(yīng)用動(dòng)態(tài)顯示原理，通過(guò)循環(huán)輸出，由于人眼誤差，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示的溫度值可以讀出的目的。在本程 序中，以閾值溫度與實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的差值作為偏差給定 ek，根據(jù) PID 算法求出控制量 uk，本次設(shè)計(jì)中在根據(jù) uk 的變化去調(diào)節(jié)輸出 PWM 波的占空比，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱快慢，達(dá)到控制溫度的目的。 （ 1） 首先可以 實(shí)現(xiàn)按鍵設(shè)定溫度，用五位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度； （ 2）溫度控制范圍為 0~100 度，測(cè)量誤差為士 度； （ 3）恒溫控制并且可以快速達(dá)到預(yù)設(shè)溫度且?guī)缀鯚o(wú)超調(diào)； 綜上三點(diǎn)，本系統(tǒng)都完美的實(shí)現(xiàn)了，本次設(shè)計(jì)可以說(shuō)是比較成功的，但相對(duì)也有不足之處，如調(diào)節(jié)時(shí)間還有些偏慢， 過(guò)渡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)， PID 參數(shù)還可以進(jìn)一步的優(yōu)化，來(lái)更加快速準(zhǔn)確的達(dá)到閾值溫度，并 且仍然無(wú)超調(diào)， 所以，作為本系統(tǒng)仍有很大發(fā)揮之處 ， 17 但是就目前來(lái)看，用這款打片機(jī)只有達(dá)到這樣的目標(biāo)，也是很好的完成了設(shè)計(jì)之初的目的，可以達(dá)到要求的控制效果 。在選擇 STC89C51 單片 機(jī)的控制器時(shí)用了速度相對(duì)較 慢的 單片 機(jī)，若采用速度更快的單時(shí)鐘周期系列的單片機(jī)，提高采樣頻率，控制精度將會(huì)更高。（ ek15）） //當(dāng)溫差在 10 度 內(nèi)進(jìn)行 pid 調(diào)節(jié) { EA=1： ek2=ek： //防止下一次裝入新的 ek 而把上次的丟失要先裝入 ek1 中去 ek1=ek： 24 eksum+=ek： //求取累計(jì)偏差 uk=kp*ek+ki*eksum+kd*（ ek1ek2） ： if（ uk80） uk=80： //幾乎所有離散量的 PID 表達(dá)式 } if（（ ek0） ||（ ek==0）） //當(dāng)偏差值在 1 度內(nèi)可以認(rèn)為已經(jīng)穩(wěn)定就關(guān)閉 pwm輸出并讓蜂鳴器報(bào)警 {EA=0： pwm=1： wending=0： } } //主函數(shù) void main（） { chushihua（） ： kp=3： ki=： kd=0： while（ 1） {mubiaowendu（） ： //看是否設(shè)置好目標(biāo)溫度才可以開(kāi)始測(cè)量 while（ flag） {EA=0： //先關(guān)掉中斷 chongshewendu（） ： delay（ 3） ： read_temp（） ： //讀取當(dāng)前溫度值 bcd（ temp） ： //將當(dāng)前溫度轉(zhuǎn)化為各位以方便顯示 pid（） ： //進(jìn)行 pid 操作來(lái)調(diào)節(jié) uk 值 display（） ： //顯示當(dāng)前溫度值 delayms（ 10） ： } 25 } } 內(nèi) 部資料 請(qǐng)勿外傳 9JWKf wvGt YM*Jgamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc UE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! 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