【正文】 系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。還有可以實現(xiàn)PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程控制功能。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。在現(xiàn)代化的建設(shè)中，能源的需求非常大，然而我國的能源利用率極低，所以實現(xiàn)溫度控制的智能化，有著極為重要的實際意義。將嵌入式與溫度控制系統(tǒng)結(jié)合，設(shè)計一個實用的嵌入式實時溫度控制系統(tǒng)，可以降低消耗，控制成本，從而提高生產(chǎn)效率。溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域，適用于家電、食品、汽車、材料、電力電子等行業(yè)。隨著微電子及計算機技術(shù)的發(fā)展。溫度是一個重要的物理量，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，諸如溫度、壓力、流量、物位和轉(zhuǎn)速等物理量都必須進行嚴格的測量和控制。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件。它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。 PWM目 錄1 緒論 1 國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的市場發(fā)展情況 1 1 PID控制系統(tǒng)的研究背景 1 PID控制原理及相關(guān)介紹 2 2 3 PID控制器的參數(shù)整定 4 PWM技術(shù)原理及相關(guān)介紹 4 電流控制PWM 5 52. 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 6 設(shè)計任務(wù)要求 6 初始方案 6 系統(tǒng)方案的選擇 6 7 8 93 硬件電路設(shè)計 9 設(shè)計使用的基本知識介紹 10 溫度采樣電路的設(shè)計 10 顯示電路的設(shè)計 14 加熱電路的設(shè)計 16 電源電路的設(shè)計 16 單片機驅(qū)動電源電路 16 加熱電源電路 17 17 主機控制電路的設(shè)計 184 軟件部分 22 系統(tǒng)軟件設(shè)計的基本要求 22 單片機編程 235 系統(tǒng)系統(tǒng)制作及調(diào)試 24 系統(tǒng)PCB板的設(shè)計 24 硬件調(diào)試 24 軟件調(diào)試 256 結(jié)論 26謝 辭 28參考文獻 29附 錄1 30附 錄2 41附 錄3 421 緒論 國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的市場發(fā)展情況溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比有著較大差距。 temperature control。 below the temperature of the implementation of temperature control, basically meet the design requirements. The design is simple in design, maneuverability, adaptability great advantages, such as other engineering industries can learn from. Article a detailed analysis of the system design choices and hardware design and debugging the system is given and some software programs that mimic the design.Key words: AT89S52。文章中詳細的分析了系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇與硬件電路的設(shè)計并且給出了系統(tǒng)的調(diào)試過程及部份軟件程序，可以模仿設(shè)計。以下的溫度實行恒溫控制，基本達到設(shè)計要求。采用PWM技術(shù)，通過程序控制對AT89S52的管腳進行通斷控制，來完成對加熱電阻的輸出功率控制。本系統(tǒng)以AT89S52單片機作為控制裝置的智能部件，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20完成溫度的采樣，二位的LED共陽極數(shù)碼管形成顯示電路。加熱處理是工業(yè)生產(chǎn)中使用最為廣泛的工藝之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機械、食品等領(lǐng)域。摘 要在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制。如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。本設(shè)計在了解了國內(nèi)加熱控制系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、PID控制器及脈寬調(diào)制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，掌握了PID與PWM技術(shù)及與加熱控制系統(tǒng)設(shè)計制作相關(guān)的基礎(chǔ)知識，利用PID控制器和PMW輸出策略設(shè)計并制作了一個閉環(huán)溫度（加熱）控制系統(tǒng)。通過設(shè)計和改進，本系統(tǒng)采用了PID控制原理來完成對溫度的主控制。能對室溫以上60176。本設(shè)計具有設(shè)計簡單、操作性強、適應(yīng)性大等優(yōu)點，在其他工程工業(yè)中可以借鑒。關(guān)鍵詞：AT89S52；DS18B20；溫度控制；PID；PWM AbstractIn modern industrial production, temperature control is often encountered during industrial production process control. Such as: In the metallurgical industry, chemical industry, power engineering, paper industry, machinery manufacturing and food processing and other areas, people need all kinds of heating furnace, heat treatment furnaces, reactors and boilers in the temperature detection and control. Heat treatment is the most widely used industrial production process, one associated with a variety of temperature control system is widely used in metallurgy, chemical industry, machinery, food and other fields. Understanding of the design of domestic heating control system design, PID controller and PWM technology application, the PID control and PWM technology and designed with the heating control system, the basic knowledge related to the use of PID controller design and PMW output strategy and produced a closedloop temperature (heating) control system.The system as a control device AT89S52 microcontroller smart parts, plete with digital temperature sensor DS18B20 temperature sampling, two of the LED digital tube formation mon anode display circuit. Through the design and improvement, the system uses the PID control theory to plete the main control on temperature. With PWM technology, programmed to carry out the pins on the AT89S52 off control, to plete the heat resistance of the output power control. To room temperature over 60 176。 DS18B20。 PID。目前，我國在這方面總體技術(shù)水平處于2O世紀8O年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào)試確定。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。期間，從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。各物理量中對溫度的測量和控制為最多，估計占總量的50%以上，所以溫度測量和控制是一項重大的課題。溫度控制將邁向溫控范圍更廣，涉及領(lǐng)域越寬，精度更小的方向發(fā)展。隨著科技水平的提高，嵌入式溫度控制系統(tǒng)作為實現(xiàn)設(shè)備小型化、智能化和自主知識創(chuàng)新的重要元素，目前在國防、航空、交通、能源、工業(yè)、通信和人們?nèi)粘Ｉ畹雀鱾€領(lǐng)域，越來越發(fā)揮著極其重要的作用。目前智能溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活、工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，適用于家電、汽車、材料、電力電子等行業(yè)，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設(shè)備之一。 PID控制系統(tǒng)的研究背景PID（比例積分微分）英文全稱為Proportion Integration Differentiation，它是一個數(shù)學(xué)物理術(shù)語。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。可編程控制器(PLC)是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC5等。 PID控制原理及相關(guān)介紹目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)?？删幊炭刂破?PLC)是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC5等。開環(huán)控制系統(tǒng)(openloop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。閉環(huán)控制系統(tǒng)(closedloop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。在工程實際中，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，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。PID控制，實際中也有PI和PD控制。比例（P）控制：比例控制是一種最簡單的控制方式。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。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)（System with Steadystate Error）。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。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。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，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實