【正文】 言在性能方面還存在一定的差距，它們之間最大的差別主要還是在控制算法方面，具體表現(xiàn)為國內(nèi)溫控儀在全量程范圍內(nèi)溫度控制精度低，自適應(yīng)性較差。目前已出現(xiàn)一種高精度模糊控制器，可以更好的模擬人的操作經(jīng)驗來改善控制性能，從理論上講，可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。其中應(yīng)用較多的有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及專家系統(tǒng)等。并通過將智能控制與 PID 控制相結(jié)合，從而實現(xiàn)溫度的智能控制。但是，它的不足也恰恰在于此，當對象特性一旦發(fā)生改變，三個控制參數(shù)也必須相應(yīng)地跟著改變，否則其控制品質(zhì)就難以得到保證。采用這種方法實現(xiàn)的溫度控制器，其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個 PID 參數(shù)（即比例值、積分值、微分值） 。前者稱為模擬 PID 調(diào)節(jié)器，后者稱為數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器。由于 PID 調(diào)節(jié)器模型中考慮了系統(tǒng)的誤差，誤差變化及誤差積累三個因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關(guān)控溫法。由于這種控制方式是當系統(tǒng)溫度上升至設(shè)定點時關(guān)斷電源，當系統(tǒng)溫度下降至設(shè)定點時開通電源，因而無法克服溫度變化過程的滯后性，致使系統(tǒng)溫度波動較大，控制精度低，完全不適用于高精度的溫度控制。這種開關(guān)控溫方法比較簡單，在沒有計算機參與的情況下，用很簡單的模擬電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。從工業(yè)溫度控制器的發(fā)展過程來看，溫度控制技術(shù)大致可分以下幾種： (1) 定值開關(guān)控溫法所謂定值開關(guān)控溫法，就是通過硬件電路或軟件計算判別當前溫度值與設(shè)定目標溫度值之間的關(guān)系，進而對系統(tǒng)加熱源（或冷卻裝置）進行通斷控制。恒值溫度控制的目的是使被控對象的溫度恒定在某一數(shù)值上，且要求其波動幅度（即穩(wěn)態(tài)誤差）不能超過某一給定值。動態(tài)溫度跟蹤實現(xiàn)的控制目標是使被控對象的溫度值按預先設(shè)定好的曲線進行變化。因此，在實際的測量中，要根據(jù)具體的測量對象選擇合適的測量方法，在滿足測量精度要求的前提下盡量減少人力和物力的投入。非接觸式測溫是通過對輻射能量的檢測來實現(xiàn)溫度測量的方法，其優(yōu)點是：不破壞被測溫場，可以測量熱容量小的物體，適于測量運動溫度，還可以測量區(qū)域的溫度分布，響應(yīng)速度較快。溫度測控技術(shù)包括溫度測量技術(shù)和溫度控制技術(shù)兩個方面。因此，溫度的測量在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域中均受到了相當程度的重視。自然界中任何物理、化學過程都緊密地與溫度相聯(lián)系。因而，對生產(chǎn)工藝的研究很困難，因此造成產(chǎn)品質(zhì)量低、廢品率高、工作人員勞動強度大、勞動效率低，這些都影響企業(yè)的效率?？刂凭炔桓撸坏┥a(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化就需要重新設(shè)置。占主導地位的是儀表控制，這種系統(tǒng)的控制參數(shù)由人工選擇，需要配置專門的儀表調(diào)試人員，費時、費力且不準確。目前，我國電阻爐控制設(shè)備的現(xiàn)狀時是小部分比較先進的設(shè)備和大部分比較落后的設(shè)備并存。為了方便進行工藝的研究，需要能保存溫度數(shù)據(jù)。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠遠沒有達到工廠化的程度，生產(chǎn)實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。我國溫度測控設(shè)施計算機應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。 我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚，始于 20 世紀 80 年代。目前正開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、記錄和控制。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的控制問題。然而，用常規(guī)的控制方法，潛力是有限的，難以滿足較高的性能要求。其中，溫度是一個非常重要的過程變量。文中還著重介紹了軟件設(shè)計部分，實現(xiàn) PID 算法。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、PC 機與單片機輸出通道的電路 。本設(shè)計以 AT89S52 單片機為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法。課程設(shè)計任務(wù)書學 院 信息科學與工程學院 專 業(yè) 自動化學生姓名 班級學號課程設(shè)計題目 基于單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計輸出通道設(shè)計實踐教學要求與任務(wù):1）構(gòu)成單片機溫度控制系統(tǒng)2）輸出通道設(shè)計3）實驗調(diào)試4）THFCS1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗5）撰寫實驗報告工作計劃與進度安排:1） 第 1～2 天，查閱文獻，構(gòu)成單片機溫度控制系統(tǒng)2） 第 3～4 天，輸出通道設(shè)計3） 第 5～6，實驗調(diào)試4） 第 7～9 天，THFCS1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗5） 第 10 天，撰寫實驗報告指導教師： 201 年 月 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日摘 要在工業(yè)生產(chǎn)中，人們需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用單片機對溫度進行控制具有控制方便、簡單和靈活性大、精度高等優(yōu)點。本設(shè)計由硬件和軟件二部分組成，溫度信號由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機。單片機通過對信號進行相應(yīng)處理，從而實現(xiàn)溫度控制的目的。關(guān)鍵詞：單片機；溫度控制；輸出通道；PID 算法目 錄引言 ......................................................................1第一章 設(shè)計理論基礎(chǔ) .......................................................3 溫度測控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 ............................................3 單片機的發(fā)展概況 ....................................................5 AT89S52 單片機簡介 ..................................................6 AT89S52 單片機引腳簡介 ..............................................7 溫度傳感器 ..........................................................8第二章 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ...........................................112．1 硬件系統(tǒng)框圖 ......................................................11 硬件電路 ...........................................................11 輸出通道的設(shè)計 .....................................................12第三章 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ............................................15 系統(tǒng)開發(fā)工具介紹 ...................................................15 程序結(jié)構(gòu)框圖 .......................................................15 PID 算法 ............................................................153．4 程序設(shè)計 ..........................................................20第四章 調(diào)試 ..............................................................30總結(jié) .....................................................................32參考文獻 .................................................................33引言隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量。例如：在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進行控制。采用單片機來對它們進行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大的優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀 70 年代。80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。在技術(shù)上，以單片機控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達國家相比，存在較大差距。電阻加熱爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的加熱設(shè)備，這樣加熱時升溫過程的測量與控制就成為關(guān)鍵性的技術(shù)。最后，由于生產(chǎn)中的實際情況，電阻加熱爐要求操作方便，易于維護，成本較低等等。整體上，我國的電阻爐控制系統(tǒng)與國外發(fā)達國家相比還比較落后?？刂凭纫蕾囉谠囼炚叩恼{(diào)節(jié)。操作不方便，控制數(shù)據(jù)無法保存。第一章 設(shè)計理論基礎(chǔ) 溫度測控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀溫度是生活及生產(chǎn)中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度。在很多生產(chǎn)過程中，溫度的測量和控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟指標相聯(lián)系。近年來，溫度的檢測在理論上發(fā)展比較成熟，但在實際測量和控制中，如何保證快速實時地進行采樣，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，并能對所測溫場進行較精確的控制，仍然是目前需要解決的問題。溫度的測量技術(shù)中，接觸式測溫發(fā)展較早，這種測量方法的優(yōu)點是：簡單、可靠、低廉，測量精度較高，一般能夠測得真實溫度；但由于檢測元件熱慣性的影響，響應(yīng)時間較長，對熱容量小的物體難以實現(xiàn)精確的測量，并且該方法不適宜于對腐蝕性介質(zhì)測溫，不能用于極高溫測量，難于測量運動物體的溫度。但也存在測量誤差較大，儀表指示值一般僅代表表觀溫度，結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴等缺點。溫度控制技術(shù)按照控制目標的不同可分為兩類：動態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。在工業(yè)生產(chǎn)中很多