【正文】 ...........................................................................................39 附錄 B...................................................................................................................................................................................42 附錄 C...................................................................................................................................................................................43 附錄 D...................................................................................................................................................................................45 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 插圖清單 V 插圖清單 圖 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 ....................................................................................................................................7 圖 AT89C52 單片機(jī) DIP封裝的引腳 ....................................................................................................9 圖 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路 ...............................................................................................................................9 圖 鉑電阻溫度傳感器采樣電路 .............................................................................................................10 圖 AD7705引腳圖 ...............................................................................................................................................13 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ................................................................................................................................................14 圖 相位控制調(diào)功電壓波形 ........................................................................................................................14 圖 通斷控制調(diào)功電壓波形 ........................................................................................................................15 圖 交流 SSR 工作原理框圖 ........................................................................................................................16 圖 可控硅輸出電路 ......................................................................................................................................17 圖 鍵盤電路 .......................................................................................................................................................18 圖 顯示電路 .......................................................................................................................................................19 圖 保護(hù) 電路 .......................................................................................................................................................19 圖 前后臺(tái)系統(tǒng) ....................................................................................................................................................22 圖 主程序流程圖 ..............................................................................................................................................23 圖 數(shù)據(jù)采集模塊程序流程圖 ..................................................................................................................23 圖 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程 圖 ...............................................................................................................................23 圖 去極值平均濾波程序流程圖 .............................................................................................................25 圖 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 .........................................................................................................................27 圖 增量式 PID控制算法程序流程圖 ..................................................................................................29 圖 通斷時(shí)間比為 10%的響應(yīng)曲線 ........................................................................................................32 圖 通斷時(shí)間比為 30%的響應(yīng)曲線 ........................................................................................................32 圖 PID 控制仿真的 Simulink 框圖 .......................................................................................................33 圖 階躍信號(hào)曲線 ..............................................................................................................................................34 圖 階躍、誤差響應(yīng)曲線 ..............................................................................................................................34 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 1 第一章 緒論 概述 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。針對(duì)控制對(duì)象的特 點(diǎn)，在系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的控制算法進(jìn)行了仿真研究，并在單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了控制算法。 本文詳細(xì)闡述了 基于 PID 控制的溫度控制系統(tǒng) 的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)的接口電路設(shè)計(jì)。 PID 溫度控制器作為一種重要的控制設(shè)備，在化工、食品等諸多工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 I 摘要 隨著控制理論和電子技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制器的適應(yīng)能力增強(qiáng)和高度智能化正逐步成為現(xiàn)實(shí)。其中以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制器因其體積小、成本低、功能強(qiáng)、簡(jiǎn)便易行而得到廣泛應(yīng)用。本文主要討論在過程控制中得到廣泛應(yīng)用的數(shù)字 PID控制在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。并且充分考慮了系統(tǒng)的可靠性，采取了相應(yīng)的措施予以保證。最后針對(duì)溫控系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析表明本文所述的 基于 PID 控制的溫度控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)的合理性和有效性。自然界中任何物理、化學(xué)過程都緊密的與 溫度相聯(lián)系。因此 ,溫度的測(cè)量與控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中均受到了相當(dāng)程度的重視。為了使系統(tǒng)與外界的能量交換盡可能的符合人們的要求，就需要采取其他手段來達(dá)到這樣一個(gè)絕熱的目的，例如可以讓目標(biāo)系統(tǒng)外部環(huán)境的溫度與其內(nèi)部溫度同步變化。 另外，在大部分實(shí)際的環(huán)境中，增溫要比降溫方便得多。特別是隔熱效果很好的環(huán)境，溫度一旦出現(xiàn)過沖，將難以很快把溫度降下來。同樣道理，對(duì)于只有冷卻沒有加熱環(huán)節(jié)的應(yīng)用中，實(shí)際溫度低于控制的目標(biāo)溫度，對(duì)控制效果的影響也是很大的。下面就簡(jiǎn)要的討論一下溫度測(cè)控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀。 溫度測(cè)控技術(shù)包括溫度測(cè)量技術(shù)和溫度控制技術(shù)兩個(gè)方面。但由于檢測(cè)元件熱慣性的影響，響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)熱容量小的物體難以實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量，并且該方法不適宜于對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)溫，不能用于超高溫測(cè)量，難于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度。但也存在測(cè)量誤差較大，儀表指示值一般僅代表物體表觀溫度，測(cè)溫裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。 溫度控制技術(shù)按照控制目標(biāo)的不同可分為兩類 :動(dòng)態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。在工業(yè)生產(chǎn)中很多場(chǎng)合需要實(shí)現(xiàn)這一控制目標(biāo)，如在發(fā)酵過程控制，化工生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)溫度控制，冶金工廠中燃燒爐中的溫度控制等 。本文所討論的 基于 PID 控制的溫度控制系統(tǒng) 就是要實(shí)現(xiàn)恒值溫度控制要求，故以下僅對(duì)恒 值溫度控制進(jìn)行討論。若當(dāng)前溫度值比設(shè)定溫度值高，則關(guān)斷加熱器，或者開動(dòng)制冷裝置 。這種開關(guān)控溫方法比較簡(jiǎn)單，在沒有計(jì)算機(jī)參與的情況下，用很簡(jiǎn)單的模擬電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。由于這種控制方式是當(dāng)系統(tǒng)溫度上升至設(shè)定點(diǎn)時(shí)關(guān)斷電源，當(dāng)系統(tǒng)溫度下降至設(shè)定點(diǎn)時(shí)開通電源，因而無法克服溫度變化過程的滯后性，致使被控對(duì)象溫度波動(dòng)較大，控制精度低，完全不適用于高精度的溫度控制。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(gè)因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關(guān)控溫。前者稱為模擬 PID 控制器，后者稱為數(shù)字 PID 控制器。采用這種方法實(shí)現(xiàn)的溫度控制器 , 其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個(gè) PID 參數(shù) (比例值、積分值、微分值 )。但是，它的不足也恰恰在于此，當(dāng)對(duì)象特性一旦發(fā)生改變，三個(gè)控 制參