摘要
本设计是一种温度控制系统，温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等具有重要的现实意义。PID控制法最为常见，控制输出采用PWM波触发可控硅来控制加热通断。使系统具有较高的测量精度和控制精度。单片机控制部分采用AT89S51单片机为核心，采用Keil 软件进行编程，同时采用分块的模式，对整个系统的硬件设计进行分析，分别给出了系统的总体框图、温度检测调理电路、A/D转换接口电路，按键输入电路以及显示电路，并对相应电路进行相关的阐述软件采用PID算法进行了建模和编程，在Proteus环境中进行了仿真。
关键词：PID;单片机；温度控制；Keil；Proteus
Abstract
This design is a kind of temperature control system,The temperature control in industrial production and scientific research is of great significance.Belongs to pure first-order lag link, the control system has the characteristics of big inertia, pure lag and nonlinear, the traditional control overshoot and adjustment time is long, low control precision.By single chip microcomputer temperature control, has simple circuit design, high accuracy and good control effect, to improve the production efficiency, promote the progress of science and technology has important practical significance.PID control is the most common, the control output PWM wave triggering thyristor is used to control the heating on and off.Make the system has high accuracy of measurement and control precision.Single-chip microcomputer control part adopts single chip microcomputer A T89S51 as the core,Using Keil software programming,Using block pattern at the same time, analyzes the hardware design of the whole system, respectively, of the overall system block diagram is given, the temperature detection circuit, A/D conversion interface circuit, key input circuit and display circuit, and the corresponding circuit are related in this paper, the software, the PID algorithm is used for modeling and programming in the Proteus simulation environment.
Key words:PID；Single chip microcomputer；The temperature control；Keil；Proteus
目录
1绪论 (1)
2设计方案 (2)
3系统硬件仿真电路 (3)
3.1 温度测量调理电路 (3)
3.2 A/D转换电路 (4)
3.3 按键输入电路 (5)
3.4 数码管显示电路 (6)
3.5 温度控制电路 (7)
4程序设计 (9)
4.1 程序整体设计 (9)
4.2 子程序设计 (1111)
4.3源程序设计 (119)
5软件调试与运行结果 (41)
结论 (42)
致谢 (43)
参考文献 (44)
1绪论
现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。
采用单片机来对温度进行控制不仅具有控制方便、简单灵活性等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好的多。
微机控制系统的快速计算、灵活多样的逻辑判断和高效的信息加工能力使自动控制进入了更高一级的领域，提高了生产过程的自动化程度，减少了人工干预，并不断地完善和满足工农业生产和国防科技日益增长的需要。微机控制系统由于具有成本低、体积小、功耗小、可靠性高和使用灵活等特点，因而广泛的应用于工农业生产、交通运输、国防建设和空间技术等各个领域。其控制对象已从单一的工厂流程扩展到企业生产过程的管理和控制。随着微机和单片机的推广使用，实现信息自动化与过程控制相结合的分级分布式计算机控制，使计算机控制技术的水平发展到一个崭新的阶段。
现在，许多常规的控制仪表和调节器已经为计算机所取代。计算机不断地监视整个生产过程，对生产中的各个参数进行采样，迅速进行复杂的数据处理，打印和显示工艺过程的统计数字和参数，并发出各种控制命令。
温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
2设计方案
在温度测量控制系统中，实际温度值由PT100恒流工作调理电路进行测量。为了克服PT100线性度不好的缺点，在信号调理电路中加入负反馈非线性校正网络；调理电路的输出电压经ADC0808转换后送入单片机AT89S51；对采样数据进行滤波及标定处理后，由3位7段数码管显示。输入的设定值由4位独立按键电路进行设定，可分别对设定值的十位和个位进行加1、减1操作。设定值送入单片机后，由另外一组3位7段数码管显示。数码管的段码由74HC05驱动，位码由三极管2N2222A驱动。为了使两组数码管实时显示，对两组数码管进行动态扫描。整体的电路原理框图如图1-1所示。
图1-1整体电路原理框图
系统采用PID闭环控制方案。如图1-2所示，将预置初值与温度传感器反馈信号比较得到偏差(e)进行PID运算处理得到控制量(u)，通过此量来控制加热器的加热时间，从而控制加热功率。由于水本身具有很大的热惯性，所以必须对水温的变化趋势作出预测，并且根据需要及时反方向抑制，以防止出现较大的超调量的波动。在PID控制中，积分环节（I）具有很强的滞后效应，而微分环节（D）具有预见性，所以该方案最终采用PD算法，能够很好的控制超调，并且稳态误差也很小。
图1-2系统控制方案
3系统硬件仿真电路
3.1温度测量调理电路
图3-1温度测量调理电路
本系统采用恒流工作调理电路，铂电阻选用标称值为100Ω的PT100作为温度传感器。A1、A2、A3采用低漂移运放OP07C，由于有电流经PT100传感器，所以当温度为0℃时，在PT100传感器上有电压降，这个电压为PT100传感器的偏置电压，是运放A1输出电压的一部分，使恒流工作调理电路的输出实际不为零。所以需要对这个偏置电压调零，R3为调零电阻，其作用为当温度为0℃时，将恒流工作调理电路的输出调到零。又因为PT100的电阻特性为非线性，PT100在0到100℃变化范围内非线性误差为0.4%（0.4℃），由于本系统无小数显示，0.4℃的误差本身不会对A/D量化和数码管显示造成影响，但由于软件编制中，对标度变化程序中的变换系数做了近似处理，使得非线性误差接近0.79%（0.79℃），就有可能对A/D量化和数码管显示造成影响，所以加进了线性化电路，运放A3及电阻R1、R4和R6一同构成了负反馈非线性校正网络。R5
用于调整运放A2的增益。
电路的调整方法如下（用普通电阻代替PT100进行调整）:
（1）接入相当于0℃的100Ω的电阻，用于R3调零。
（2）接入相当于50℃的119.70Ω的电阻，用于R5调整增益。
（3）接入相当于100℃的139.10Ω的电阻，用于R1或R4调整线性。
反复调整多次，在0到100℃温度范围内适宜为止。
以温度值为横坐标，电压值为纵坐标，由表3-1分析非线性误差可知：在50℃时，存在最大偏差为0.005℃，故非线性校正后非线性误差变为0.1%（0.1℃），A/D量化及数码管显示不会产生误操作。
表3-1 显示对照表
理想温度值0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 对应电阻值100 103.9 107.9 111.8 115.7 119.7 123.9 127.4 131.3 135.2 139.1
实际输出电压0.002 0.502 1.004 1.502 2.004 2.505 3.001 3.502 4.001 4.498 4.996 显示温度值0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
注释1;温度单位/℃；电阻值单位/Ω；电压单位/V。
3.2 A/D转换电路
本系统采用5V的电压源，用PT100电阻传感器组成的信号调理电路作为信号的输入装置，当PT100传感器置于温度场时，调理电路将根据PT100的阻值输出相应的电压值。将该输出电压送到ADC0808的模拟量输入通道IN0，经ADC0808进行模数转换，将标准的模拟信号转换为等价的数字信号。本设计选用IN0作为模拟量输入通道，则将ADC0808的A、B、C三条地址线均置为低电平。转换启动信号START接到AT89S51的P2.0口，转换结束状态信号EOC接P3.7口，输出允许信号OE接P3.6口，地址锁存允许信号ALE接P3.3口，由于ADC0808内部没有时钟电路，所以用AT89S51的ALE 经二分频接ADC0808的CLK端，VREF-接地，VREF+接+5V电压。ADC0808的转换结果输出到AT89S51的P0.0到P0.7口，作为AT89S51的输入信号。A/D转换接口电路如图3-2所示。
图3-2 A/D转换接口电路
3.3按键输入电路
本系统采用4个按键搭建键盘电路，如图3-3所示。第一个按键用来判断是转入控制处理程序运行，还是转入键盘处理子程序运行；若未按下则转入控制处理子程序运行，按下则转入键盘处理子程序运行；若第一个按键按下，则第二个按键开始起作用，用第二个按键来判断是十位进行加减操作。若第二个按键未按下，转十位进行加减操作，否则转个位进行加减操作；第三个按键为减一操作，第四个按键为加一操作。为了方便按键操作，将个位和十位的设定值均设置为5，如果加一操作结果等于11，给加一单元重新赋值5，如果减一操作结果等于0FFH，给减一单元重新赋值5。这样考虑最坏情况，即用键盘设置离初始设定值最远的值，第三个按键最多按5次，第四个按键最多按5次。从而大大减少了按键次数，且更方便地给出设定值。第一个键和第二个键的加入，也充分考虑了总程序的整体调度。
图3-3按键输入电路
3.4数码管显示电路
显示电路采用两个4位LED显示数码管，共阴极接法。第一个数码管显示A/D转换数据采集的采样值，选用3位显示采样值，显示范围为0到100；第二个数码管显示由键盘输入的设定值，用于显示对系统的温度设定，也选用3位显示设定值，显示范围为0到100。由于LED显示电路较多选用动态扫描方式，为了实现LED显示器的动态扫描，除了要给显示器提供段的输入外，还要对显示器的位进行控制，即段控和位控。所以需要用P1口输出8条段控线；位控线由挑选的P2.1、P2.2、P2.3、P3.0、P3.1和P3.2输出，其中P2.1、P2.2和P2.3用于驱动键盘输入的设定值和数码管位控线，其余用于驱动显示A/D转换数码管的数据码位控线，位控线的数目等于数码管显示的位数。
P1接口最多可连接8个LED显示器。为提高显示亮度，通常加74HC05进行段控输出驱动，与7段数码管的段码驱动输入端相连，由于位控的驱动电流较大，8段全亮需40到60mA，所以用三极管9012提高驱动能力，其集电极接到7段数码管的位码驱动输入端，三极管的发射极接地，将AT89S51的P3.0、P3.1、P3.2分别与一个2kΩ的
电阻连接到三极管的基极，用于驱动采样值显示数码管，将AT89S51的P2.0、P2.1和P2.2口分别与一个2kΩ的电阻连接到三极管的基极，用于驱动设定值显示数码管。显示电路如图3-4所示。
图3-4显示电路
3.5温度控制电路
系统的电阻丝和风扇均采用如图3-5所示的电路形式。此电路采用晶体管驱动固态继电器。当P3.4为低电平，继电器RL1吸合；当P3.4或P3.5为高电平时，继电器RL1释放。采用这种控制逻辑可以使继电器在上电复位或单片机复位时不吸合。继电器由晶体管2N2222A驱动，它可以提供所需的驱动电流。
图3-5继电器控制电路PT100温度测控系统的完整电路如图3-6所示。
图3-6 温度测控系统电路图
4程序设计
4.1程序整体设计
程序的控制思想：设置目标温度后，系统采样水温，并通过预设温度、当前温度、
输出参数，通过该参数控制加热时间，从而调节加热历史偏差等进行PID运算产生f
out
器的平均功率，实现系统的PID控制。整体功能通过主程序和中断服务程序配合实现。
主程序流程：系统首先初始化I/O、定时器，之后进入主循环，进行温度采样和相关处理。在系统运行过程中通过按键重新设置目标温度值。
\
PT100温度测控系统的主程序流程图如图4-1所示。
图4-1温度测控系统主程序
4.2 子程序设计
1.PID 控制的实现
（1）PID 简介。PID （Proportional Integral Derivative ）控制是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制算法和典型的结构。它不仅适用于数学模型已知的控制系统，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可以应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。
（2）PID 工作原理。由于来自外界的各种扰动不断产生，要想达到现场控制对象值保持恒定的目的控制作用就必须不断地进行。若扰动出现使得现场控制对象（以下简称被控参数）发生变化，现场检测元件就会将这种变化采集后经变送器送到PID 控制器的输入端，并与其给定值（以下简称SP 值）进行比较得到偏差值（以下简称e 值），调节器按此偏差并以预先设定的整定参数控制规律发出控制信号，去改变调节器的开度，使调节器的开度增加或减小，从而使现场控制对象值发生改变，并趋向于给定值（SP 值），以达到控制的目的，如图4-2所示。其实PID 的实质就是对偏差(e)值进行比例、积分、微分运算，根据运算结果控制执行部件的过程。
图4-2 模拟PID 控制系统原理图
PID 控制器的控制规律可以描述为：
t p 0D 01
1
d e t t =e t +e t
d t +T +
T d t μμ??????
?（）（）K （）（） (4-1)
比例（P ）控制能迅速反应误差，从而减小稳态误差。但是，比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的放大，会引起系统的不稳定。积分（I ）控制的作用是：只要系统有误差存在，积分控制器就不断的积累，输出控制量，以消除误差。因而，只要有足够的时间，积分控制就能完全消除误差，使系统误差为零，从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现震荡。微分（D ）控制可以减小超调量，
克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。根据不同被控对象的控制特性，又可以分为P 、PI 、PD 、PID 等不同的控制模型。
（3）数字PID 的实现。在连续时间控制系统（模拟PID 控制系统）中，PID 控制器的应用非常广泛。其设计技术成熟，长期以来形成了典型的结构，参数整定方便，结构更改灵活，能满足一般的控制要求。随着计算机的快速发展，人们将计算机引入到PID 控制领域，也就出现了数字式PID 控制。
由于计算机基于采样控制理论，计算方法也不能沿袭传统的模拟PID 控制算法，所以必须将控制模型离散化。离散化的方法为：以T 为采样周期，k 为采样序号，用求和的形式代替积分，用增量的形式（求差）代替微分，这样就可以将连续的PID 计算公式离散：
(0,1,2t k T
k ≈=… k k
t
j=0j=0
e t e j =e j ≈∑∑?
（）T （T ）T （）
(4-2)
[]k k -1
e k T
-e k -1T e -e
d e t =d t
T T ≈
（）（）（）
式中（4-1）就可以离散为：
k
D
k p k j k k-10
j=0I
T T
K e +
e +e -e +T T μμ??=???
?
∑（） (4-3)
或者：
k
k p k I j D k k-10j=0
K e +K e +K e -e +μμ=∑（）
(4-4)
这样就可以让计算机或单片机通过采样的方式实现PID 控制。具体的PID 控制又分为位置式PID 控制和增量式PID 控制，（4-4）给出了控制量的全部大小，所以称为全量式或位置式控制。如果计算机只对相邻的两次做计算，只考虑在前一次基础上计算机输出量的大小变化，而不是全部输出信息的计算，这种控制叫做增量式PID 控制算法，其实质就是求k μ?的大小。而k k k-1=-μμμ?，所示将式（4-4）作自减变换有：
k k k -1
=-μμμ?
D
p k k -1k k k -1k
-2I T T
=K e -e +
e +e -e +e T T
??
????（2） （4-5）
D D D p k p k-1p k-2
I T 2T T T =K 1++e -K 1+e +K e T T T T ????
? ?????
k k -1k -=A e +B e +C e 式中：
D p I
T T
A =K 1+
+T T ?? ???
D p 2T B=-K 1+T ?? ?
??
D
p
T C=K T
2.温度控制PID 算法设计 本系统利用上面所介绍的位置式PID 算法，将温度传感器采样输入作为当前输入，与设定值进行相减得到偏差e k ，然后再对其进行PID 运算产生输出结果f out ，最后让f out 控制继电器的时间进而控制加热器。为了方便PID 运算，首先建立一个PID 的结构体数据类型。该数据类型用于保护PID 运算所需要的P 、I 、D 系数，以及设定值、历史误差的累加和等信息。
Typedef struct PID {
float SetPoint ； float Proportion ； float Integral ； float Derivative ； int LastError ； Int SumError ； }PID ； PIDstPID ；
下面是PID 运算的算法程序，通过PID 运算返回f out ，f out 的值决定是否加热、加热时间是多少。
PID 运算的实现代码如下：
Float PIDCalc（PID *pp，int NextPoint）
{
Int dError，Error；
Error=pp-〉SetPoint*10-NextPoint；
pp-〉SumError + =Error；
dError =Error - pp -〉LastError；
pp-〉PrevError =pp-〉LastError；
pp-〉LastError = Error；
return（pp-〉Proportion*Error
+pp-〉Integral*pp-〉SumError
-pp-〉Derivative*dError
);
}
在实际运算时，由于水具有很大的热惯性，而且PID运算中的1（积分项）具有非常明显的延迟效应，不能保留，所以必须把积分项去掉。相反，D（微分项）有很强的预见性，能够加快反应速度，抑制超调量，因此微分作用应该适当加强才能达到较佳的控制效果，系统最终选择PD控制方案。下面是PD控制的实现过程：Float PIDCalc(PID*pp,int NextPoint)
Int dError,Error;
Error=pp-〉SetPoint*10-NextPoint;
dError=Error-pp-〉LastError;
pp-〉PrevError=pp-〉LastError;
pp-〉LastError=Error
return(pp-〉Proportion*Error
-pp-〉Derivative*dError
);
3.温度控制的实现通过温度的PID运算，产生结果f min，该参数决定是否加热。加热时间多长。
stPID.Proportion=2;
stPID.Integral=0;
stPID.Derivative=5;
fOut=PIDCalc(&stPID,(int)(fT*10));
if(fOut〈=0)
*p_IOA_Buffer&=0×ff7f;
Else
*p_IOA_Buffer=0×0080;
加热时间由主函数计算。主程序中通过PIDCalc函数得到f min参数。若该参数大于零，则开启加热器。如果PIDCalc计算结果比较大说明离目标温度相差较大，则加热时间比较长；如果计算结果比较小，说明离目标温度相差较小，加热时间相对较短。
4.PID参数的整定由PID控制原理知:比例（P）控制能迅速反映误差，减小稳态误差；比例作用的加大会引起系统的稳定。积分（1）控制的作用，只要系统有偏差存在，积分作用就不断地积累，输出控制量以消除误差；积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现震荡。微分（D）控制可以减小超调量，克服震荡，使系统的稳定性提高。同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。控制的目标就是：反应速度尽可能快，超调量尽可能小，稳态误差趋近于零。
5.A/D转换子程序先送地址锁存允许信号ALE一个上升沿，是A.B.C地址状态送入地址锁存器中，然后送START一个上升沿是内部寄存器清0，再给其一个下降沿，开始进行A/D转换。之后判断转换结束状态信号EOC是否为1，为0则继续等待转换，为1则将转换好的数字量经ADC0808的8个数据输出端D0~D7送到AT89S51的P0口。转换流程图如图4-3所示。
图4-3 A/D转换子程序流程图
6.键盘处理子程序按键处理子程序流程图如图4-4所示。
7.温度标定转换模块控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后，需要转换成人们所熟悉的物理量，这种转换就是标度变换。线性标度变换公式为：
Y=(Y max-Y min)（X-N min）/（N max-N min）+Y min
式中，Y为参数测量值；Y max为测量范围最大值；Y min为测量范围最小值；N min为对应的A/D转换值；N min为Y min对应的A/D转换值；X为测量值Y对应的A/D转换值。
本系统中，Y min=0℃，Y max=100℃，N min=0，N max=255，则
Y=（100-0）（X-0）/(255-0)+0=a1X+a0
式中，a1=0.39，a0=0。
由于x的系数为小数，在单片机中编制像0.39这样的小数的乘法程序很难实现，如果将其取近似值0.4，则乘以最大A/D转换值后，会产生0.01×255=2.55的误差。所以设线性系数为a，最终转化的结果为100，通过a=100×256/255=100.39可确定系数。是
毕业论文(论文) 题目名称：单片机温度控制系统PID设计 题目类别：毕业设计 系（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 辅导教师： 时间：至 目录 任务书............................................................ I
毕业设计(论文)开题报告........................................... IV 毕业设计(论文)指导教师审查意见.................... 错误！未定义书签。教师评语.......................................... 错误！未定义书签。摘要............................................................. V Abstract ......................................................... VI 前言........................................................... VII 1 绪论 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2 PID算法在控制领域中的应用 (2) 1.3 课题研究的目的及意义 (3) 2 总体方案论证与设计 (4) 2.1方案设计的要求与指标 (4) 2.2方案的可行性分析与方案选择 (4) 2.2.1方案可行性分析 (4) 2.2.2 方案的选择与确定 (6) 2.2.3系统结构框图 (6) 3 温度控制系统硬件设计和软件设计 (8) 3.1 系统硬件设计 (8) 3.1.1系统硬件组成 (8) 3.1.1.1AT89C51单片机的介绍 (8) 3.1.1.2测量温度元件的选择 (9) 3.1.1.3模数转换器ADC0809的介绍 (10) 3.1.1.4键盘和LED显示电路设计 (10) 3.1.1.5温度控制电路设计 (11) 3.2 系统软件设计 (11) 3.2.1主程序流程图及主程序 (11) 3.2.2 T0中断子程序 (15) 3.2.3 A/D转换子程序 (16) 3.2.4 数字滤波子程序 (18) 3.2.5温度标度变换子程序 (19) 3.2.6键盘显示子程序 (19) 3.2.7 PID算法介绍 (21) 4 系统仿真与调试分析 (21) 4.1系统仿真 (21) 4.2系统调试 (21) 5 结束语 (23) 参考文献 (23)
《计算机控制系统A》课程设计 任务书 一、目的与要求 1、通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2、结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3、培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4、要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要 求，进行方案的总体设计和分析评估； 5、报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。 二、主要内容 1、数字控制算法分析设计； 2、现代控制理论算法分析设计； 3、模糊控制理论算法分析设计； 4、过程数字控制系统方案分析设计； 5、微机硬件应用接口电路设计； 6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计； 7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现； 8、PLC应用控制方案分析与设计； 9、数据通信接口电路硬件方案设计与性能分析； 10、现场总线控制技术应用方案设计； 11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法； 12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计； 13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计； 14、计算机控制系统差错控制技术分析设计； 15、计算机控制系统容错技术分析设计； 16、工程过程建模方法分析； 三、进度计划 序号设计内容完成时间备注 1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料7月13日 2 文献资料的学习，根据所选题目进行方案设计7月14日
3 讨论设计内容，修改设计方案7月15日 4 撰写课程设计报告7月16日 5 课程设计答辩7月17日 四、设计成果要求 1、针对所选题目的国内外应用发展概述； 2、课程设计正文内容包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等； 3、课程设计总结或结论以及参考文献； 4、要求设计报告规范完整。 五、考核方式 通过系统设计方案、总结报告、图文质量和学习与设计态度综合考评，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神等。 《计算机控制系统课程设计》成绩评定依据如下： 1、撰写的课程设计报告； 2、独立工作能力及设计过程的表现； 3、答辩时回答问题的情况。 优秀：设计认真，设计思路新颖，设计正确，功能完善，且有一定的独到之处，打印文档规范； 良好：设计认真，设计正确，功能较完善，且有一定的独到之处，打印文档规范； 及格：设计基本认真，设计有个别不完善，但完成基本内容要求，打印文档较规范； 不及格：设计不认真，未能完成设计任务，打印文档较乱或出现抄袭现象者。 说明： 同学选择题目要尽量分散，并且多位同学选同一个题目时，要求各自独立设计，避免相互参考太多，甚至抄袭等现象。 学生姓名：苏印广 指导教师：李士哲 2015年7月17日
ＰＩＤ温度控制系统的设计 介紹以单片机为核心的PID控制温度控制系统,并给出了系统的硬件与软件设计方案。实验结果显示该系统的先进性。 标签：温控系统单片机PID控制 0 引言 控制仪表性能指标对温度控制有很大的影响,因此,常采用高性能调节仪表组成温控系统对被控对象(温度)进行严格控制。本文介绍以单片机AT89C51为核心器件构成的温度控制系统,它具有测量、控制精度高、成本低、体积小、功耗低等优点,可制成单机,广泛应用于冶金、化工、食品加工等行业对温度进行精确控制。 1 温控系统结构与工作原理 温控系统的结构如图1所示。热电偶测量出电炉的实际温度(mv信号),经放大、线性化、A/D转换处理后送入单片机接口。由键盘敲入设定温度值,此值与经A/D转换过的炉温信号存在一差值(假如两者温度不一致),由单片机PID调节电路进行比例、微分及变速积分算法对温控箱进行恒温控制。该系统采用传统的AT89C52单片机,其硬、软件完全符合系统的要求,为满足测控精确度的要求,A/D 电路选用12位转换器,分辨率为2-12。本系统采用三相数字过零触发器对六只晶闸管(Y/△接法均可)进行输出功率控制,即在电源电压过零时触发晶闸管,利用PID信号产生的控制信号使电流每周期按规定的导通波头数导通负载,达到控制输出功率,也就是控制炉温的目的。采用过零触发可减少电网谐波的产生,触发器与单片机光电隔离,可减少电网对微机的干扰,调功方式下电加温炉的平均功率为:P=3nU2/NR(1) 式中:P为输入电炉的功率;R为电炉的等效电阻;U为电网相电压;n为允许导通的波头数;N为设定的波头数。 注:公式(1)为负载Y接法适用 2 系统控制软件设计 2.1 PID参数的优化系统采用遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)离线优化PID参数[1]。20世纪70年代由美国J.Holland教授提出的遗传算法(GA)[2]是一种模拟生物进化过程的随机化搜索方法。它采用多路径搜索,对变量进行编码处理,用对码串的遗传操作代替对变量的直接操作,从而可以更好的处理离散变量。GA用目标函数本身建立寻优方向,无需求导求逆等复导数数学运算,且可以方便的引入各种约束条件,更有利于得到最优解,适合于处理混合非线性规划和多目标优化。系统采用二进制编码选择来操作,我们称为染色体串(0或1),每个串表
成绩 《计算机控制技术》 课程设计 题目：基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计 班级：自动化09-1 姓名： 学号： 2013 年 1 月 1 日
基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计 摘要：电加热炉控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。本设计采用PID算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制。 电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电。调功器的输出功率由改变过零触发器的给定电压来调节，本设计以AT89C51单片机为控制核心，输入通道使用AD590传感器检测温度，测量变送传给ADC0809进行A/D转换，输出通道驱动执行结构过零触发器，从而加热电炉丝。本系统PID算法，将温度控制在50～350℃范围内，并能够实时显示当前温度值。 关键词：电加热炉；PID ；功率；温度控制； 1.课程设计方案 1.1 系统组成中体结构 电加热炉温度控制系统原理图如下，主要由温度检测电路、A/D转换电路、驱动执行电路、显示电路及按键电路等组成。 系统采用可控硅交流调压器，输出不同的电压控制电阻炉温度的大小，温度通过热电偶检测，再经过变送器变成0 - 5 V 的电压信号送入A/D 转换器使之变成数字量，此数字量通过接口送到微机，这是模拟量输入通道。 2.控制系统的建模和数字控制器设计 2.1 数字PID控制算法 在电子数字计算机直接数字控制系统中，PID控制器是通过计算机PID控制算法程序实现的。计算机直接数字控制系统大多数是采样-数据控制系统。进入计算机的连续-时间信号,必须经过采样和整量化后，变成数字量，方能进入计算机的存贮器和寄存器，而在数字计算机中的计算和处理，不论是积分还是微分，只能用数值计算去逼近。
以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 前言 温度是表征物体冷热程度的物理量。在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。 单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中，处理机的成本占了系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。现在完
全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。
1绪论 1.1研究的目的和意义 温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID，程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益[9]。 例如钢铁生产过程中，按照工艺条件的规定保持一定的温度才能保证产品质量和设备的安全。对电气设备进行温度的监控，例如高压开关、变压器的出线套管等，判断可能存在的热缺陷，进而能及时发现、处理、预防重大事故的发生。因此研究温度控制仪具有重要的意义[10]。 在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合[16]。 目前市场上热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能．即使热水器具有辅助加热功能。也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。本文设计的热水器控制系统以51单片机为检测控制中心单元，具有温度设定与控制功能。该控制器和以往显示仪相比具有性
模糊PID温度控制毕业设计 第一章绪论 1.1 选题背景及其意义 在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例，其关键在于测温和控温两方面。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。由于控制对象越来越复杂，在温度控制方面，还存在着许多问题。如何更好地提高控制性能，满足不同系统的控制要求，是目前科学研究领域的一个重要课题。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到工艺过程的要求。本文主要研究电锅炉温度控制的方法。 电锅炉是将电能转换为热能的能量转换装置[1]。具有结构简单、无污染、自动化程度高等特点。与传统的以煤和石化产品为燃料的锅炉相比还具有基本投资少、占地面积小、操作方便、热效率高、能量转化率高等优点。近年来，电锅炉已成为供热采暖的主要设备。 锅炉控制作为过程控制的一个典型，动态特性具有大惯性大延迟的特点，而且伴有非线性。目前国电热锅炉控制大都采用的是开关式控制，甚至是人工控制方法。采用这些控制方法的系统稳定性不好，超调量大，同时对外界环境变化响应慢，实时性差。另外，频繁的开关切换对电网产生很大的冲击，降低了系统的经济效益，减少了锅炉的使
用年限。因此，研究一种最佳的电锅炉控制方法，对提高系统的经济性，稳定性具有重要的意义。 1.2 工业控制的发展概况 工业控制的形成和发展在理论上经历了三个阶段50年代末起到70年代为第一阶段，即经典控制理论阶段，这期间既是经典控制理论应用发展的鼎盛时期，又是现代控制理论应用和发展时期；70 年代至 90 年代为第二阶段，即现代控制理论阶段；90 年代至今为第三阶段，即智能控制理论阶段[2] 第一阶段：初级阶段。它以经典控制理论为主要控制方案，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制。在诸多控制系统中，以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象与要求，设计了一些专门的控制算法如达林顿算法、Smith 预估器、根轨迹法等。这阶段的 主要任务是稳定系统、实现定值控制。 第二阶段：发展阶段。以现代控制理论为基础，以微型计算机和高档仪器为工具，对复杂现象进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，以满足复杂的工艺要求，提高控制质量。 第三阶段：高级阶段。不论从历史和现状，还是从发展的必要性和可能性来看，控制方法主要朝着综合化、智能化方向发展。尤其近些年来人工智能理论的迅速崛起为控制的智能化提供了一个腾飞的工具。智能控制理论中，专家系统、神经网络、模糊控制系统是最有潜力的三种方法。专家系统在工业生产过程、故障诊断和监督控制以及检测仪表有效性检测等方面获得成功应用；神经网络则可为复杂非线性过程的建模提供有效
温度控制pid 过控课程设计 摘要 人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色，可以说几乎80%的工业部门都不得不考 虑温度对自身系统的影响，温度是与人类生产生活密切相关的一个物理量，由此便产生了各种各样的温度测量方法。根据测温精度和范围的不同，可选用不同的测温方式。目前常常采用模拟集成温度传感器，该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器的特点是，功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。然而在很多工业应用的场合下，环境非常恶劣，这种以人工的方式直接操作设置仪表很不现实，采用有线数据通信的方式也会受很多环境、质量、功能等方面的限制，在数据记录上也还要靠人工抄写，不能形成自动控制的系统。 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影 响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 随着单片机技术的日益成熟，单片机在温度控制上的应用也日趋广泛。本文采用STC89C52单片机采用积分分离式PID算法和带死区的PID算法两种控制方式，并通过对试验结果的 比较，发现对控制精度较高的系统和响应速度较慢的系统带死区的PID算法确实不大实用，而前者在应一定程度上若再辅以微分先行则基本上能满足系统要求。 关键字：STC89C52单片机，PID算法，积分分离式，微分先行。 Abstract Man's living environment, the temperature plays a very important role, can be said that almost 80% of the industrial sector had to take into account the effects of temperature on their systems, temperature is closely related to human production and life of a physical quantity, thus given rise to a wide range of temperature measurement method. According to the different temperature measurement accuracy and scope may make use of the temperature in different ways. There is often analog integrated temperature sensor, the sensor is made using silicon semiconductor
（2014届） 毕业设计 题目：基于PID的温度控制系统设计学院： ******** 专业：电气工程及其自动化 班级：电气*** 学号： ********** 姓名：某某某 指导教师：某某某 教务处制 年月日
诚信声明 我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。 论文作者签名：签名日期：年月日
授权声明 学校有权保留送论文交的原件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。 论文作者签名：签名日期：年月日
基于PID的温度控制系统设计 摘要 温度是工业上最基本的参数，与人们的生活紧密相关，实时测量温度在工业生产中越来越受到重视，离不开温度测量所带来的好处，因此研究控制和测量温度具有及其重要的意义。 本设计介绍了以AT89C52单片机为主控器件，基于PID的温度控制系统的设计方案和设计的基本原理。由DS18B20收集温度信号，并以数字信号的方式送给单片机进行处理，从而达到温度控制的目标。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路由主控器件、温测电路、温控电路和显示电路等组成。软件设计部分包括：显示电路、温度信号处理，超温警报、继电器控制、按键处理等程序。 关键词：温度检测，温度控制，PID算法
一种应用于温度控制系统的PID控制电路设计 【摘要】在热分布式质量流量测试系统中，利用恒温差法测量流量，因此对温度控制系统的精确直接关系到流量测试的精确度。本文主要介绍了一种手动调试的PID 控制方法，通过调节PID电路中参数来使得温差信号保持在一个稳定的值，文章中首先对PID控制电路的基本原理做了简单地介绍，设计出电路并且绘制PCB电路板，对电路板进行调试并且将其应用于实际热式质量流量测试系统中，实验证明该电路可以达到控制效果。 【关键词】PID控制;温度控制;流量测试;恒温差 Abstract：In the heat distributed mass flow measurement system ，constant temperature difference method is used to measure flow，so is precise in temperature control system is directly related to the accuracy of the flow test.This paper mainly introduces a kind of manual debugging PID control method，by adjusting the PID parameters to make the difference in temperature signal circuit is kept in a stable value，the article first done to the basic principle of PID control circuit is introduced simply，design circuit and draw PCB circuit boards，circuit board for debugging and applied to the actual thermal type mass flow testing system，the experiment proved that the circuit can achieve the control effect. Keywords：PID control;the temperature control;flowtest;constant difference in temperature 引言 在现代控制领域中，高精度温度控制是最重要的研究课题之一。随着科学技术的飞速发展，各种行业对温度精度的要求越来越高，对温控系统稳定性要求也越来越严格。本文主要研究一种应用于温度控制电路的手动调节PID控制方法，PID控制是一种负反馈控制，是一种比较精确的常规控制，并具有以下优点：原理简单、使用方便;适应性强，可广泛的应用于各种场合和工业部门;鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。因此，PID控制已成为日前温度控制中最基本的控制力式[1]。 在热分布式质量流量测量系统中，利用恒温差测量时，常常要求温差信号能够维持在一个比较稳定的值，但是测量得到的温差信号往往会有超前或者滞后的特点，通过采用PID控制方法，调节电路中P、I、D各部分的参数比例可以解决
学号127301116 苏州市职业大学 毕业设计 题目基于SMART200的温度PID 控制系统设计与调试 学生姓名： 专业班级： 12电气自动化技术(1)班 学院 (部)：电子信息工程学院 校内指导教师：（副教授） 校外指导教师： 完成日期：2015年5月
摘要： 温度是工业和科学实验中最常见和最重要的热工参数之一了。现在产品对于温度控制的精度要求越来越高。无论是在科学领域还是我们的生产实践中，温度控制都是极其重要的，特别是像冶金、化工、石油、机械、建材等大型工业中，都占有着极大的比重。而温度控制的系统也有很多种，PLC凭借着它较高的可靠性，较强的抗干扰能力，已经成为许多用户信赖的产品，而且他的操作也较为简单。本文介绍了西门子S7-200smart设计硬件与Smart700IE 7寸触摸屏。PLC是数字控制型的电子计算机，他运用了可编程存储器的储存指令，具有顺序、逻辑、计数、计时等一些功能。可以通过模拟输入、输出和数字输入输出等组件，进行控制各种程序和设备。 关键词：PLC 温度控制PID 触摸屏
Abstract Temperature industrial and scientific experiments, the most common and the most important thermal parameters of. Now products are increasingly temperature control. Whether in science or our production practices, the temperature control is extremely important, especially as the metallurgical, chemical, petroleum, machinery, building materials and other large industry, . The temperature control system there are many, PLC With its is relatively simple. This paper introduces the design of . PLC is a computer numeric control type,
毕业设计（论文）课题基于单片机的PID温度控制器的设计 学院电子信息工程学院 专业（方向）应用电子技术（通信电子） 班级电子104 学号 姓名 完成日期2012年11月30号 指导教师
基于单片机的PID温度控制器的设计 摘要 本文从软硬件两方面设计了一个温度自动控制器系统。本设计系统以单片机（STC89C51RC）为控制核心，主要包括按键部分、DS18B20温度采集部分、温度报警部分、1602显示部分、温度控制部分及MAX232通信接口部分等硬件部分，从而实现智能温度控制。 本系统通过按键预设加热的最终保持水温的温度并进行实时显示预设温度和当前温度，并采用PID 算法的控制输出宽度可调的PWM 波来控制双向可控硅的导通和关断用以调整输出加热功率，使之切断或接通加热器，从而控制水温稳定在预设值上。 文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：LCD1602显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、温度控制程序、超温报警程序。 本系统的主要设计思想是以硬件为基础，软件和硬件相结合，最终实现各个模块的功能。 关键词：单片机；DS18B20；PID算法；PWM波；双向可控硅；
Project name The Design of PID Temperature Control System Based on SCM Abstract This article from two aspects of hardware and software design of a temperature automatic controller.This design system with single chip microcomputer (STC89C51RC) as the control core, including the key part, DS18B20 temperature acquisition part, temperature alarm part, 1602 portion of the display, temperature control part and MAX232 communication interface and other hardware components, thereby realizing the intelligent temperature control. This system through the keys to the preset heating ultimately keep water temperature and real-time display preset temperature and the temperature, and PID algorithm is used to control the output with adjustable width PWM to control thyristor turn-on and turn-off is used to adjust the output of the heating power, to cut off or switch on the heater, thereby controlling the temperature stability at a preset value. The article also emphatically introduced the software design part, uses the modular structure in here, the main modules: LCD1602 display program, the keyboard scan and key process, temperature signal processing procedure, temperature control procedures, over-temperature alarm program. This system main design idea is on the base of hardware, software and hardware integration, and ultimately to achieve the functions of each module. Key words：SCM DS18B20 PID Algorithm PWM Waveform Bidirectional controllable silicon
苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷 《MATLAB 工程应用》 （分散 A 卷 开卷 设计） 出卷人 宋秦中 出卷人所在学院 电子信息工程学院 使用班级 12电子1,12电子2 班级 12 应用电子技术1 学号 127303110 姓名 施晓蓉 第1页，共21页 一、设计题（满分100分） 请在以下题目中任选一项完成设计 1. 汽车运动控制系统设计； 2. 电烤箱温度控制系统设计 3. 汽车减震系统建模仿真； 4. 汽车自动巡航控制系统的PID 控制； 5. 汽车怠速系统的模糊PID 控制； 6. 双闭环直流调速系统的设计与仿真 7. 自选测控项目（给出你自选的题目） 8. 本份试题选取项目为： 电烤箱温度控制系统设计 附评分细则：
《MATLAB工程应用》期末考试设计报告 第一章概述 本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上，自行设计一个基于MA TLAB 技术的PID控制器设计，并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此次课题的主要内容： (1) 完成PID控制系统及PID调节部分的设计 其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) PID最佳调整法与系统仿真 其中包含PID参数整过程，需要用到的相关方法有： b.针对有转移函数的PID调整方法 主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的PID控制器应用的相关的实例中，体现其控制功能（初步计划为温度控制器） 第2页，共21页
第二章调试测试 2.1进度安排和采取的主要措施： 前期：1、对于MA TLAB的使用方法进行系统的学习和并熟练运用MA TLAB的运行环境，争取能够熟练运用MA TLAB。 2、查找关于PID控制器的相关资料，了解其感念及组成结构，深入进行理论分析，并同步学习有关PID控制器设计的相关论文，对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关PID控制器的应用实例，尤其是温度控制器的实例，以便完成最终的实际应用环节。 中期：1、开始对PID控制器进行实际的设计和开发，实现在MATLAB的环境下设计PID控制器的任务。 2、通过仿真实验后，在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合，将其应用到实际应用中（初步计划为温度控制器）。 后期：1、完成设计定稿。 2、打印以及答辩工作地准备。 2.2被控对象及控制策略 2.2.1被控对象 本文的被控对象为某公司生产的型号为CK-8的电烤箱，其工作频率为50HZ，总功率为600W，工作范围为室温20℃-250℃。设计目的是要对它的温度进行控制，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的技术要求。 在工业生产过程中，控制对象各种各样。理论分析和实验结果表明:电加热装置是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述。然而，对于二阶不振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。 所以，电烤箱模型的传递函数为： 第3页，共21页
基于PID的恒温箱温度控制系统设计 （2008届） 2008年6月 摘要 本设计是恒温箱温度控制系统设计。可供各类实验室、医疗机构、食品加工、生产部门等使用。在周围温度不断变化条件下，使用恒温箱，可以使一定范围的温度恒定在特定温度下，从而适应生活和工作。控制的温度范围为50—1200C。恒温箱可以在线设定温度，并对温度进行实时数码显示。
设计内容包括硬件和软件两个部分。硬件主要由AT89S52单片机、DS18B20数字温度传感器、8155片外存储器、继电器，LED数码管和报警器等组成。电原理图包括数据采集、温度显示、键盘设定、温度控制和复位电路等几个模块。软件部分主要对PID算法进行了数学建模和编程。 本设计由键盘电路输入设定温度信号给单片机，温度信号采集电路采集现场温度信号给单片机，单片机根据输入与反馈信号的偏差进行PID计算，输出控制信号给加温控制电路，实现加温和停止。当实际温度比设定温度大2摄氏度以上时，则清P1.3输出口，从而停止对电阻丝的加热。当实际温度比设定温度小2摄氏度以上时，取PID的最大值，实现全功率输出。在它们之间时，实现PID 算法控制，控制可控硅的接触时间，调节电阻丝功率。显示电路实现现场温度的实时监控。 软件部分，采用PID控制和时间最优控制相结合的控制方案，实现了控制速度快、超调小、线性控制精度高和实现成本低等的优点。硬件部分采用单片机来实现温度控制，不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度的提高被控温度的技术指标，从而大大提高产品的质量。 关键词：恒温控制，单片机，数字PID算法 ABSTRACT The system of this design is the temperature controller of a constant temperature box.Can be provided as each kind of laboratory, medical treatment organization, food processing and produce the section etc. usage.Under the condition that the surroundings temperature continuously change, the usage constant temperature box, can make the temperature maintaining of the certain scope settle under the particular temperature, thus adapt the life and works.The temperature scope of the control is 50-120, The constant temperature box can with on-line enactment temperature, and carry on the solid hour to the temperature figures manifestation.When be placed in to set the appearance, figures tube manifestation enactment temperature,
基于PID的蒸汽锅炉控制系统设计 摘要：本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计，而对锅炉过热蒸汽的良好 控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。所以本设计采用串级控制系统，这样可以极大地消除控制系统工作中的各种干扰因素，使系统能在一个较为良好的状态下工作，同时锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。 在本设计用到串级控制系统中，主对象为送入负荷设备的出口温度，副对象为减温器和过热器之间的蒸汽温度，通过控制减温水的流量来实现控制过热蒸汽温度的目的。 关键词：蒸汽锅炉温度PID 串级控制 Boiler Control System Design Based on PID Abstract:This article is for the boiler overheated steam temperature control system analysis and design, and good control of superheated steam boiler steam temperature to ensure that the system output stable premise. This design uses a cascade control system, can greatly eliminate various interference factors in the control system work, so that the system can work in a relatively good state while the boiler superheater outlet steam temperature is within the allowed range, and protect the superheater tube wall temperature does not exceed the permissible operating temperature. In the design used cascade control system, the main object is sent to the load equipment outlet temperature.Vice object between the desuperheater and superheater steam temperature by controlling the flow of warm water reductions to achieve control
基于PLC的PID温度控制系统设计（附程序代码）摘要 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着PLC技术的飞速发展，通过PLC对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。 本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。 关键词:PLC;PID;温度控制 沈阳理工大学课程设计论文 目录 1 引言...................................................................... (1)
1.1 温度控制系统的意义...................................................................... .. (1) 1.2 温度控制系统背景...................................................................... .................. 1 1.3 研究技术介绍...................................................................... .. (1) 1.3.1 传感技术...................................................................... (1) 1.3.2 PLC .................................................................... . (2) 上位机...................................................................... ............................1.3.3 3 1.3.4 组态软件...................................................................... ........................ 3 1.4 本文研究对象...................................................................... .. (4)