【正文】 個16位定時/計數(shù)器。 AT89S52單片機簡介 AT89S52單片機資源簡介。實時控制的顯示器、鍵盤通過單片機來完成鍵盤掃描與輸出動態(tài)顯示。 設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框圖第2章 恒溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計考慮到盡量降低成本和避免與復(fù)雜的電路，此系統(tǒng)所用到的元器件均為常用的電子器件。對于方案一，采用單片機實現(xiàn)恒溫控制，雖然該方案成本低，可靠性高，抗干擾性強，但對于系統(tǒng)的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能要求較高的場合是不合適的；而對于方案二，采用PLC實現(xiàn)恒溫控制，由于PLC成本高，且PLC是外圍系統(tǒng)配置復(fù)雜，不利于我們的設(shè)計，由于數(shù)字PID調(diào)節(jié)，運算量大，只要選擇合適的參數(shù)對于溫度的控制精度往往能達到較好的效果。 采用計算機除實現(xiàn)PID數(shù)字控制外，還能實現(xiàn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字顯示等其他功能。 數(shù)字控制器具有靈活性。而數(shù)字控制器能實現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律的控制。由按鍵設(shè)定某一溫度，單片機對設(shè)定溫度值進行查表計算后轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓數(shù)字值，通過16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器得到與之精確對應(yīng)的電壓信號，此電壓值于熱敏電阻實際測量的電壓值進行比較產(chǎn)生一個誤差信號，經(jīng)過PID電路后，獲得一個控制量給制冷元件構(gòu)成實時閉環(huán)系統(tǒng)，同時實際測量的電壓值并顯示在液晶屏上。若溫度升的過快，PLC也將輸出關(guān)斷電平信號轉(zhuǎn)換為可控硅電路相匹配的輸入信號。 方案二利用PLC實現(xiàn)恒溫控制系統(tǒng)利用PLC實現(xiàn)對溫度恒定的控制，：采用PLC控制實現(xiàn)電熱絲加熱全通、間斷導(dǎo)通和全斷加熱的自動控制方式，來達到溫度的恒定。當(dāng)用戶需要比實時溫度低的溫度時，此電路可以利用風(fēng)扇降溫。以此控制量控制固態(tài)繼電器開通和關(guān)斷，決定加熱電路的工作狀態(tài)，使溫度逐步穩(wěn)定于用戶設(shè)定的目標(biāo)值。 方案一的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖溫度采集電路以數(shù)字量形式將現(xiàn)場溫度傳至單片機。 方案一利用單片機實現(xiàn)恒溫控制系統(tǒng)利用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)溫度恒定的控制。而對于溫度控制的方法也有很多：如單片機控制、PLC控制、模擬PID調(diào)節(jié)器和數(shù)字PID調(diào)節(jié)器等等。因此本次設(shè)計采用高精度的溫度傳感器：數(shù)字溫度傳感器DS18B20。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，因此本次設(shè)計應(yīng)用PID控制技術(shù)最為有效。大多數(shù)溫度控制系統(tǒng)均建立在模型上，難以滿足加工工藝要求，故引入模糊控制，采用模糊PID算法，運用AT89S52單片機對電阻爐溫度實現(xiàn)智能控制，可以解決上述種種不足，從而實現(xiàn)高精度的控制。此外微分反映的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時，微分作用的輸出為零。在為時間選擇合適的情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應(yīng)變慢，積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)或PID調(diào)節(jié)；微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無差，積分調(diào)節(jié)就停止。而三個環(huán)節(jié)在實際控制中的作用：比例調(diào)節(jié)作用：比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，用于減少偏差。PID是比例（proportional）、積分（intergal）和微分(derivative)三者的縮寫。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機最是起到了不可替代的核心作用。整個設(shè)計系統(tǒng)電路簡單、調(diào)試方便、實際應(yīng)用可達到理想的精度。針對它具有器件多、生產(chǎn)成本高、電路調(diào)試復(fù)雜的缺點，本恒溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)用AT89S52的單片機進行數(shù)字PID運算，能充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)的靈活性，在必要時針對PID算法進行修正，使其更加完善，固態(tài)繼電器的功率調(diào)節(jié)電路，極大地簡化了執(zhí)行電路，與單片機的接口也變得十分的方便，同時只需要更換不同輸出功率的固態(tài)繼電器，就可滿足不同功率加熱系統(tǒng)的需要由于設(shè)計的系統(tǒng)對溫度動、靜態(tài)指標(biāo)要求要求不高，且允許有一定的溫度偏差和允許調(diào)節(jié)的時間較長時，最流行控制方法還是繼電接觸器控制系統(tǒng)。能實現(xiàn)PID控制功能的有PLC和一些PC機。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器，而溫度控制系統(tǒng)要采用溫度傳感器。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)加在被控系統(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。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等；而自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于無法用精確的數(shù)學(xué)方法來建立模型并確定參數(shù)，本設(shè)計采用PID控制。例如：其升溫單向性是由于電加熱的升溫、保溫主要是通過電阻加熱；降溫則通常是依靠自然冷卻，當(dāng)溫度一旦超調(diào)，就無法用控制手段使其降溫，因而很難用數(shù)字方法建立精確的模型，并確定參數(shù)。關(guān)鍵詞：恒溫控制，單片機，PID算法，MATLAB仿真ABSTRACTIndustrial production is a oneway temperature control, delay, the inertia and timevarying characteristics, To achieve the rapid temperature control and accuracy, improving the quality of products is a very important practical significance. The temperature control issues against the characteristics and achieve precise control of temperature, Based on the design of a PID temperature control system. Design elements include hardware and software in two parts. Hardware circuit to AT89S52 MCU for microprocessors, for the detailed design of the microcontroller to provide electricity supply circuit, Temperature signal sampling circuit, keyboard and display circuits, such as heating control circuit four circuit module. Software major part of the PID algorithm is a mathematical modeling and programming. PID tuning parameters are used to a fixed parameter. The circuit design of the keyboard input from the set temperature signal to the microcontroller, Temperature Signal Acquisition Circuit collect temperature signal to the microcontroller, According to SCM input and feedback signal, the error for PID, the output control signals to the heating control circuit, Heating and achieve stop. Show circuit scene of the realtime monitoring of temperature. The system PID tuning parameters in MATLAB software under SIMULINK environment for the conduct of the simulation, By stabilizing the border will be the entire law, and parameters, the end system without steadystate error and adjust to the 3039。本系統(tǒng)PID參數(shù)整定在MATLAB軟件下SIMULINK環(huán)境中進行了仿真，通過穩(wěn)定邊界法整定得到、參數(shù)，最終系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差，調(diào)節(jié)時間為30s，無超調(diào)量，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。本設(shè)計由鍵盤電路輸入設(shè)定溫度信號給單片機，溫度信號采集電路采集現(xiàn)場溫度信號給單片機，單片機根據(jù)輸入與反饋信號的偏差進行PID計算，輸出控制信號給加溫控制電路，實現(xiàn)加溫和停止。軟件部分主要對PID算法進行了數(shù)學(xué)建模和編程。設(shè)計內(nèi)容包括硬件和軟件兩個部分。摘 要工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制具有單向性、時滯性、大慣性和時變性的特征，要實現(xiàn)溫度控制的快速性和準(zhǔn)確性，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有很重要的現(xiàn)實意義。本課題針對溫度控制的特點及實現(xiàn)準(zhǔn)確溫度控制的意義，設(shè)計了一種基于PID的恒溫控制系統(tǒng)。硬件電路以AT89S52單片機為微處理器，詳細設(shè)計了為單片機提供電的電源電路，溫度信號采樣電路，鍵盤及顯示電路，加溫控制電路等四大電路模塊。PID參數(shù)整定采用的是歸一參數(shù)整定法。顯示電路實現(xiàn)現(xiàn)場溫度的實時監(jiān)控。本系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，硬件要求不高，且能對溫度進行時實顯示，具有控制過程的特殊性，本設(shè)計提出了一種基于PID算法來實現(xiàn)恒溫控制的溫度控制系統(tǒng)，主要是為了達到生產(chǎn)過程中對溫度控制速度快，準(zhǔn)確性高等特點。s, no overshoot, all targets were met design requirements. The system is simple, and hardware, but also the realtime temperature, with the particularity of the control process, The design of a PID algorithm based on the temperature control to achieve the temperature control system, the main aim is to achieve the production process for the temperature control speed, high accuracy. Keywords: Temperature control, microcontroller, PID algorithm, MATLAB 目 錄第1章 緒論 1 引言 1 方案論證 3 方案一利用單片機實現(xiàn)恒溫控制系統(tǒng) 3 方案二利用PLC實現(xiàn)恒溫控制系統(tǒng) 4 方案三利用模擬PID調(diào)節(jié)實現(xiàn)恒溫控制系統(tǒng) 4 設(shè)計方案 5第2章 恒溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 6 AT89S52單片機簡介 6 AT89S52單片機資源簡介 6 AT89S52單片機信號引腳介紹 7 AT89S52單片機的時鐘電路和復(fù)位電路 8 溫度傳感器 9 電源電路 10 電源變壓器