【正文】 ........................................................ 9 顯示模塊的設計 ............................................................................................................ 10 溫度采集模塊的設計 ................................................................................................. 10 第 5 章 軟件系統(tǒng)的設計 ..................................................................................................... 12 主程序模塊流程圖的搭建 ......................................................................................... 12 PID 模塊流程圖的搭建 .............................................................................................. 13 定時器模塊流程圖的搭建 ........................................................................................ 13 第 6 章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................. 15 溫度時間變化曲線的繪制 ........................................................................................ 15 分析曲線并獲得相應結(jié)論 ............................................................................................ 16 第 7 章 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 18 致 謝 ...................................................................................................................................... 19 參考文獻 .................................................................................................................................. 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、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文） 題目： 基于 PID 算法的水溫控制器設計 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 摘 要 PID 控制是工業(yè)控制領域的一個重要方法 ,將 PID算法應用到以 51單片機 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)、機械制造和食品加土等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。 本設計源自工業(yè)現(xiàn)場，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。但熱電偶測量需要溫度補償。驅(qū)動加熱采用固態(tài)繼電器，在實行控制的時候不像其它采用 D/A轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個固態(tài)繼電器，通過內(nèi)部改變定時器的中斷時間來 調(diào)節(jié)一個周期內(nèi)電子開關(guān)的導通和斷開時間?？梢詫⒉蓸宇l率提高到很多的水平，使控制結(jié) 果更準確，實時性、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)實際控制的具體要求來確定 Ti。但微分的作用對輸入信號的噪聲很敏感，對那些 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輸入信號進行濾波。 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)采樣周期應根據(jù)具體情況來選擇。 （ 2） 確定積分時間常數(shù) Ti 比例增益 P 確定后，設定一個較大的積分時間常數(shù) Ti 的初值，然后逐漸減 小 Ti,直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，逐漸加大 Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。如圖 單片機最小系統(tǒng)有復位電路和振蕩器電路。鍵盤模塊如圖 42所示： 10 圖 42 鍵盤模塊 顯示模塊的設計 本次設計由于用的是實驗室的實驗板，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，顯示應用動態(tài)顯示原理，通過循環(huán)輸出，由于人眼誤差，從而來實現(xiàn)顯示的溫度值可以讀出的目的。在本程 序中，以閾值溫度與實時檢測溫度的差值作為偏差給定 ek，根據(jù) PID 算法求出控制量 uk，本次設計中在根據(jù) uk 的變化去調(diào)節(jié)輸出 PWM 波的占空比，從而來實現(xiàn)加熱快慢，達到控制溫度的目的。 （ 1） 首先可以 實現(xiàn)按鍵設定溫度，用五位數(shù)碼管顯示實時溫度； （ 2）溫度控制范圍為 0~100 度，測量誤差為士 度； （ 3）恒溫控制并且可以快速達到預設溫度且?guī)缀鯚o超調(diào)； 綜上三點，本系統(tǒng)都完美的實現(xiàn)了，本次設計可以說是比較成功的，但相對也有不足之處，如調(diào)節(jié)時間還有些偏慢， 過渡時間過長， PID 參數(shù)還可以進一步的優(yōu)化，來更加快速準確的達到閾值溫度，并 且仍然無超調(diào)， 所以，作為本系統(tǒng)仍有很大發(fā)揮之處 ， 17 但是就目前來看，用這款打片機只有達到這樣的目標，也是很好的完成了設計之初的目的，可以達到要求的控制效果 。在選擇 STC89C51 單片 機的控制器時用了速度相對較 慢的 單片 機，若采用速度更快的單時鐘周期系列的單片機，提高采樣頻率，控制精度將會更高。（ ek15）） //當溫差在 10 度 內(nèi)進行 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： //求取累計偏差 uk=kp*ek+ki*eksum+kd*（ ek1ek2） ： if（ uk80） uk=80： //幾乎所有離散量的 PID 表達式 } if（（ ek0） ||（ ek==0）） //當偏差值在 1 度內(nèi)可以認為已經(jīng)穩(wěn)定就關(guān)閉 pwm輸出并讓蜂鳴器報警 {EA=0： pwm=1： wending=0： } } //主函數(shù) void main（） { chushihua（） ： kp=3： ki=： kd=0： while（ 1） {mubiaowendu（） ： //看是否設置好目標溫度才可以開始測量 while（ flag） {EA=0： //先關(guān)掉中斷 chongshewendu（） ： delay（ 3） ： read_temp（） ： //讀取當前溫度值 bcd（ temp） ： //將當前溫度轉(zhuǎn)化為各位以方便顯示 pid（） ： //進行 pid 操作來調(diào)節(jié) uk 值 display（） ： //顯示當前溫度值 delayms（ 10） ： } 25 } } 內(nèi) 部資料 請勿外傳 9JWKf wvGt YM*Jgamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc UE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! 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