【正文】 溫度范圍：200 +200℃；基準電壓值（0℃）：690710mV；電壓溫度系數(shù)： mV/℃。故不予采納 方案二：采用HN11型線性溫度傳感器HN11型線性溫度傳感器是一種新型半導體溫度敏感器件，它是一種負溫度系數(shù)溫度電壓轉(zhuǎn)換元件。具有2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換鑒于上面分析，本設(shè)計采用方案二。方案二：采用51系列單片機STC12C5A60S2進行控制。采用AT89C51 進行控制比較簡單，成本低但是AT89C52處理速度慢，不自帶A/D功能。4方案論證與選擇方案一：采用AT89C51 單片機進行控制。它能敏感出誤差的變化趨勢,可在誤差信號出現(xiàn)之前就起到修正誤差的作用, 有利于提高輸出響應的快速性,減小被控量的超調(diào)和增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 （3）微分（D ）控制圖34微分（D ）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。積分控制作用始終施加指向給定值的作用力，有利于消除靜差，其效果不僅與偏差大小有關(guān)，而且還與偏差持續(xù)的時間有關(guān)。因此，比例+積分 (PI) 控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。Kp1時：與Kp1時，對系統(tǒng)性能的影響正好相反。但單純的比例控制存在穩(wěn)態(tài)誤差不能消除的缺點。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。式中各系數(shù)由反復實踐后確定，實驗證明，這種控制方式可以加快系統(tǒng)階躍響應、減小超調(diào)量，并具有較高的精度。以上公式稱為位置式算法。但是如果采樣周期T取得足夠小，采用數(shù)值計算的方法逼近可相當準確，被控過程與連續(xù)控制十分接近。圖 31 PID 控制結(jié)構(gòu)圖 PID控制算法 PID是一種在單片機控制中常用的算法, PID控制由于其具有控制方法簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高和易于現(xiàn)場調(diào)試等優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)過程控制。另外，外接一個時鐘芯片DS1302產(chǎn)生時鐘信號送入到單片機中進行處理控制，并將時間顯示出來，以實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)控。C，經(jīng)測量電路采樣后輸出05V電壓，經(jīng)STC12C5A60S2自帶的10位AD功能進行轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字量后送入單片機STC12C5A60S2進行分析處理，控制雙向可控硅控制模塊。2總體方案設(shè)計電加熱爐控制系統(tǒng)主要包括：微處理器模塊、溫度采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、按鍵、時鐘模塊、顯示模塊、電源模塊。文中對每個部分功能、實現(xiàn)過程作了詳細介紹。設(shè)計后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活移植性強等優(yōu)點。本設(shè)計應用性比較強，設(shè)計系統(tǒng)可以作為溫度測量顯示系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、生產(chǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。本文利用單片機結(jié)合溫度傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一溫度測量系統(tǒng)。其發(fā)展速度之快，以及其應用之廣，并且還有很大潛力。另一方面，傳感器的被測信號來自于各個應用領(lǐng)域，每個領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時效，各自都在開發(fā)研制適合應用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。關(guān)鍵詞 STC12C5A60S2 DS1302時鐘芯片 PID 算法 PT100 LM324放大器1 緒論隨著科技的發(fā)展和“信息時代”的到來，作為獲取信息的手段——傳感器技術(shù)得到了顯著的進步，其應用領(lǐng)域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。編寫了相應的軟件程序,使其實現(xiàn)溫度的實時控制和顯示。用LM324放大器、A/D轉(zhuǎn)換器對溫度采集信號進行處理，通過單片機PID算法進行控制。以鉑電阻(PT100)作為溫度傳感器，采用三線制鉑電阻恒流測溫的方法，減小了測量電路及PT100自身的誤差，使溫控精度在0℃～100℃范圍內(nèi)達到177。德州學院 物理系 2009 電子信息工程專業(yè) 計算機控制技術(shù)課程設(shè)計 計算機控制技術(shù)課程考查報告題 目 基于PID的電熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計授課教師 蓋寧學生姓名 龐德淼學 號 200900802024專 業(yè) 電子信息工程教學單位 物理系完成時間 2012年 7月 5目 錄1 緒論 12 總體方案設(shè)計 23 控制系統(tǒng)的建模和數(shù)字控制器設(shè)計 2 PID 控制器結(jié)構(gòu): 2 PID控制算法 34 方案論證與選擇 5 6 6 65 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 7 7 76 軟件系統(tǒng)設(shè)計 13 13 13 15結(jié)論 17參考文獻 17附錄A WZP型鉑熱電阻（Pt100）分度特性表 20附錄B 總體電路圖 2127基于PID的電熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計龐德淼（德州學院物理系，山東德州253023）摘 要 設(shè)計由STC12C5A60S2單片機、鉑電阻PT100、LM324放大器、DS1302時鐘芯片、12864液晶等組成。系統(tǒng)以STC12C5A60S2為微處理器，PID算法為核心算法?！?。另外，還設(shè)計了時鐘電路模塊，能實現(xiàn)對溫度的實時測量。該系統(tǒng)的特點是：使用簡便；測量精確、穩(wěn)定、可靠；測量范圍大。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標，還必須懂得傳感器經(jīng)過適當?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過對傳感器應用實例的原理和智能傳感器實例的分析了解，才能將傳感器和信息通信與信息處理結(jié)合起來，適應傳感器的生產(chǎn)、研制、開發(fā)和應用。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。為了提高對傳感器的認識和了解，尤其是對溫度傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實用、廣泛和典型的原則而設(shè)計了本系統(tǒng)。文中將傳感器理論與單片機實際應用有機結(jié)合，詳細地講述了利用熱電阻作為溫度傳感器來測量實時的溫度，以及實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過程。本課題主要任務是完成環(huán)境溫度檢測并顯示溫度和實時的時間。本設(shè)計系統(tǒng)包括溫度傳感器，信號放大電路，A/D轉(zhuǎn)換模塊，時鐘模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊，溫度、時間顯示模塊六個部分。整個系統(tǒng)的核心是PID算法進行溫度測量、控制與顯示，完成了課題所有要求。微處理器模塊選擇以八位單片機STC12C5A60S2微處理器為系統(tǒng)的核心，在溫度采樣模塊為WZP231鉑熱電阻（Pt100），采用三線制接法，采樣電路為橋式測量電路，其采樣為50350176。通過按鍵設(shè)置控制參數(shù)，單片機根據(jù)公式換算把測量得的溫度傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為溫度值，并將數(shù)據(jù)送出到液晶進行顯示。圖41 系統(tǒng)總體框圖3控制系統(tǒng)的建模和數(shù)字控制器設(shè)計 PID 控制器結(jié)構(gòu):PID 控制：對偏差信號e(t)進行比例、積分和微分運算變換后形成的一種控制規(guī)律。其輸入e (t)與輸出u (t)的關(guān)系為數(shù)字PID控制算法是以模擬PID調(diào)節(jié)器控制為基礎(chǔ)的，由于單片機是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差計算控制量。離散化后的PID算式為：式中：K : 比例系數(shù) uo : 偏差為零時的控制作用 Ti : 積分時間 Td : 微分時間T : 采樣時間。由它可推出增量式算法：在本設(shè)計中采用了增量式算法，這是由于增量式算法只需保持以前三個時刻的偏差即可，既節(jié)省了資源又不會產(chǎn)生較大的積累誤差。 （1）比例（P）控制:圖32比例（P）控制框圖比例控制是一種最簡單的控制方式。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即就發(fā)生作用即調(diào)節(jié)控制輸出，使被控量朝著減小偏差的方向變化，偏差減小的速度取決于比例系數(shù) Kp，Kp越大偏差減小的越快，但是很容易引起振蕩，尤其是在遲滯環(huán)節(jié)比較大的情況下，Kp減小，發(fā)生振蕩的可能性減小但是調(diào)節(jié)速度變慢。這里就需要積分控制.P 控制對系統(tǒng)性能的影響：Kp1時： a. 開環(huán)增益加大，穩(wěn)態(tài)誤差減?。?b. 幅值穿越頻率增大，過渡過程時間縮短；c. 系統(tǒng)穩(wěn)定程度變差。 （2）積分（I）控制：圖33積分（I）控制框圖在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。實質(zhì)就是對偏差累積進行控制，直至偏差為零。簡單來說就是把偏差積累起來，一起算總帳。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作