基于单片机PID算法的热恒温水壶

基于单片机的PID恒温控制系统设计摘要：本文设计了一种基于单片机的PID恒温控制系统。

该系统可以测量和控制温度，从而实现对温度的恒定控制。

通过分析PID控制器，建立PID控制模型，并进行系统模拟和实验验证。

实验结果表明，该系统具有良好的控制性能和稳定性，可以满足工业、医疗、生物学等领域对恒温控制的需求。

关键词：单片机，PID控制，恒温控制，温度测量Abstract:This paper presents a design of PID constant temperature control system based on single-chip microcomputer. The system can measure and control the temperature, achieving constant control of temperature. The PID control model is establishedby analyzing the PID controller, and the simulation and experimental verification of the system are carried out. The experimental results show that the system has good control performance and stability, and can meet the needs of constant temperature control in industrial, medical, and biological fields.Keywords: Single-chip microcomputer, PID control, Constant temperature control, Temperature measurement一、引言随着各种行业的发展，对温度进行精确的控制越来越重要。

基于stm32的控温水壶的设计摘要：本文设计了一款基于STM32单片机的控温水壶，该设计采用STM32单片机作为主控制器，用于获取温度信息进行处理，采用增量式PID控制水温，通过液晶屏显示预设温度和当前温度。

用户可以利用按键或者蓝牙来完成温度范围的设置。

当水已烧开或干烧时，蜂鸣器发出响声，提示用户。

经实验测试，温度的控制误差在0.4%左右，恒温效果可以长时间保持，满足用户多样的饮水需求。

关键词：STM32；控温水壶；增量式PIDDesign of a thermostat based on STM32WEI Chuan-ke(Wuzhou University Guangxi 543002,China )Abstract:This paper designs a temperature control kettle based on STM32 microcomputer, which uses STM32 microcomputer as the main controller to obtain temperature information for processing, adopts incremental PID to control water temperature, and displays the preset temperature and current temperature through the LCD screen. The user can set the temperature range using the button or Bluetooth. When the water has boiled or dried up, the buzzer sounds to alert the user. After experimental tests, the temperature control error is about 0.4%, and the constant temperature effect can be maintained for a long time to meet the perse drinking water needs of users.Keywords: STM32;temperature control kettle; incremental PID0引言近年来，随着生活水平的提高和科学技术的不断发展，电热水壶进入了每家每户，成为了我们生活中随处可见的家用电器。

基于单片机PID算法的热恒温水壶3.4.1.1本系统是基于格州学习板KG3_78F1166开发而来，通过三个模块：检测模块，单片机PID模块，电源模块来实现恒温控制。

检测模块作为闭环的反馈实时检测水温，并经A/D把信号送给单片机，再通过单片机把处理后的控制信号通过D/A送给单元的TL494，TL494控制电压与锯齿波比较输出一个占空比可控的PWM波形，进而对加热器的开关控制以达到输出可控的效果。

温度检测，PID，单片机，电源AbstractThe constant temperature control system is developedbased on the NEC’S microcontroller KG3_78F1166, andthe whole system’s frame is divided into three modules:temperature testing module, digital PID module, andpower module.As the sensor of the closed system, the temperaturetesting module transmits the water’s accuratereal-time temperature to microcontroller through theA/D channel by changing it into a correspondingvoltage signal, after which the signal will beanalysed by microcontroller with the PID algorithmand a control voltage signal will be sent to theexecution unit TL494 through D/A channel. Then a PMWwave is sent out to control the switch of the heaterand thus achieve the purpose of controlling water'stemperature.Key Words: TEMPERATURE TESTING, PID, MICROCONTROLLER, POWER.1.2 1.2.1基本要求：用电热器加热水壶中的水，使用单片机检测壶内温度，使温度恒温于80度，持续10分钟以上。

基于单片机与模糊PID控制的热水器温度智能控制设计
温度是工业生产过程中重要的物理量，尤其在冶金、机械、食品、化
工等工业中，对工件的处理温度都要求严格控制,对温度的精确度和稳定性均有较高要求，温度的测量与控制直接关系到企业的生产利益甚至存亡。

目前在国内外很多温度控制系统都采用ARM 作为处理器，PID 作为温度控制方式[1]。

该控制方式对大多数控制对象均可达到满意的控制效果，但对于有特殊要求或具有复杂对象特性的系统，采用数字PID 控制一般难以达到目的。

基于温度变化的非线性与模糊控制鲁棒性强、干扰和参数变化对控制效果
的影响较小，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制，将PID 与模糊控制相结合来实现对温度的控制。

因此,本文以热水器为对象，运用系统控制理论，以模糊控制与数字PID 控制相结合方式进行温度控制系统的设计。

1 整体方案设计
系统采用晶控电子的STC 系列单片机进行下位机温度控制，同时采用PC 机进行上位机控制。

上位机首先给下位机发出命令，下位机再根据此命令
解释成相应时序信号直接控制相应设备。

下位机不时读取设备状态数据，转化
成数字信号反馈给上位机。

下位机实现现场实时控制，上位机实现远程实时监控。

系统的实现采用模块化设计思想,分别从硬件、软件来设计并综合应用。

硬件分为温度检测模块、输入输出模块、串口通信模块及加热模块几个部分;软件由上下位机同时控制,包括温度采集子程序、液晶显示子程序、键盘输入子程序、模糊PID 控制子程序、串口通信子程序等。

设计主要针对控制算法来实现，系统总体设计方案如图1 所示。

目录容摘要 (1)关键词 (1)第1章绪论 (2)1.1研究背景..................................... 错误!未定义书签。

1.2研究目的与意义............................... 错误!未定义书签。

1.3热水壶发展现状 (3)第2章系统总体设计 (4)2.1设计总体思路 (4)2.2系统总设计框图 (4)2.3主要模块功能简介 (4)2.4外部配件材料的选择 (5)第3章硬件模块电路设计 (6)3.1硬件组成部分 (6)3.2主要模块电路设计 (6)3.2.1单片机模块 (6)3.2.2温度检测模块 (7)3.2.3液晶显示模块 (8)3.2.4按键控制模块 (8)3.2 总系统电路 (9)第4章软件模块电路设计 (10)4.1 设计总体思路 (10)4.2 烧开水功能设计特点 (10)4.3控制程序工作流图 (10)4.4系统主程序 (11)第5章系统测试 (12)5.1 硬件部分测试 (12)5.1.1热水壶功能测试 (12)5.1.2系统误差分析 (12)5.2 软件部分测试 (12)5.3 结果分析 (12)结论 (14)致 (15)参考文献 (16)附录1 电路原理图与PCB图 (17)附录2系统总程序代码 (19)附录3元器件清单 (30)附录4设计实物图 (31)[Abstract] (32)基于单片机的智能热水壶系统设计【容摘要】在日常生活中，热水壶有着十分广泛的应用领域。

热水壶是结合用户的实际需求和现代社会需要的一种智能产品，于是本次设计了以单片机为核心器件，结合人性化的理念，最终实现智能的控制电路和程序设计的智能热水壶。

本设计实现了日常烧开水功能，以及通过按键设定温度加热冷水，达到设定温度后，通过蜂鸣器提醒用户并自动断电，同时液晶显示屏显示即时温度等拓展功能。

本设计硬件部分由单片机芯片、温度检测，蜂鸣报警、液晶显示等模块，同时利用了单片机的智能性，软件部分在keil uvision开发环境中使用C语言编写软件程序，实现了对水温的智能控制，其具有生活化、实用性强的特点。

第31卷第4期2021年4月长春大学学报JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITYVol.31No.4Apr.2021基于单片机的全自动电热水壶的设计郑慧珍(漳州职业技术学院电子工程学院，福建漳州363000)摘要：智能家电时代，所有的电器正在向全自动化方向升级。

传统电热水壶存在需要人工干预、功率控制不当容易导致飞溅等缺点。

针对此问题，设计了一款集自动加水、功率控制和温度控制的全自动电热水壶。

以单片机为核心，采用多任务编程方式控制各个部件，能快速响应突发事件。

试验结果表明，该设计能够长时间稳定运行，满足用户饮水需求。

关键词：单片机；可控硅；电热水壶中图分类号：TP23文献标志码：A文章编号：1009-3907(2021)04-0022-05随着人们生活节奏的加快，全智能化的家电占据了家电市场的绝大多数份额，是我国乃至世界重要的经济增长点之一。

传统的电热水壶，采用双金属片作为感温器件。

水加热接近或者达到沸点时，双金属片受热变形，断开开关，达到控温的效果。

这种电热水壶温度控制点不确定，有可能在还未充分煮沸的情况下停止加热。

干烧保护反应速度慢、无法及时断开电源，无人看守时存在火灾的隐患。

加热功率不可控,导致煮沸时飞溅时有发生，增加了烫伤的风险。

内部无智能化设计，加水、烧水等所有环节，均需要手动控制丁］针对上述问题，设计了一种以STM8单片机为核心的电热水壶装置。

采用可控硅控制加热开启关闭，调节加热功率，实现防飞溅、保温等功能。

采用微型隔膜泵和步进电机，控制水龙头自动对准加水孔并加水。

引入了多个PID控制环路，安全可靠地控制隔膜泵、步进电机和晶闸管等部件。

1基本原理采用STM单片机作为控制核心，对显示、加热、加水、检测等单元进行控制。

该芯片具有丰富的I0口。

各I0口复用了各种强大的功能，例如UART串口、I2C接口、SPI接口、AD转换端口和PWM输出。

由于其价格低廉，且技术成熟，工作稳定，被广泛地应用到家电产品中。

摘要本文是关于温度控制的单片机PID控制技术，加热电阻丝作为执行元件。

随着人类生产力的发展，在各行各业中对温度的要求日益提高，如啤酒的发酵、医用药品生产、以及食品加工等等；良好的温度控制技术不仅能提高产品品质而且能够有效节约能源。

而PID技术具有良好的控制能力，可以实现无误差调节，被广泛用于各个行业中。

本设计是以STC89C52RC单片机为核心，结合DS18B20温度传感器，1602LCD显示电路及键盘组成的系统。

采用PID控制技术对温度进行控制，以实现对温度准确控制。

该系统易于操作，灵活性强，方便携带等优点，有较好的发展前景。

关键词单片机，PID ，温度AbstractThis paper is about the temperature control of the single chip microcomputer PID control technology, heat resistance wire as executive components. Along with the de- velopment of the human productivity,In all walks of life to the requirements of the te -mperature is increasing day by day, such as beer fermentation, medical pharmaceu- tical production, and food processing, etc. Good temperature control technology can not only improve the quality of the product and can effectively save energy. And PID technology has good control ability, can achieve without error adjustment, is widely used in various industries. This design is based on STC89C52RC microcontroller as the core, combining the temperature sensor DS18B20, 1602 LCD display and keyboard circuit of the system.PID control technology for temperature control, in order to accurate temperature control. The system is easy to operate, flexibility, easy to carry and other advantages, have good growth prospects.Keywords：Single-chip microcomputer ，PID ，temperature目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (1)1、PID控制系统历史现状及发展趋势 (1)2、本设计的主要工作与任务 (1)（1）主要任务内容 (1)（2）任务的具体要求 (1)第二章系统总体设计 (3)1、系统总体结构设计框图 (3)2、PID控制理论介绍 (3)第三章系统硬件设计 (7)2、单片及其外围电路 (7)2、键盘部分设计 (10)3、显示部分电路设计 (10)4、温度检测部分设计 (12)（1）特性 (13)（2）DS18B20工作时序 (13)（3）初始化时序 (14)5、加热执行部分设计 (15)6、上位机联机模块 (16)第四章系统软件设计 (18)1、程序结构确定 (18)2、程序框图 (18)3、源代码程序 (25)4、Keil C51 集成开发环境以及STC-ISP简介 (25)第五章系统调试与运行 (31)1、实物电路介绍 (31)2、系统PID调试结果与分析 (34)第六章总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录1 (40)附录2 (41)第一章绪论1、PID控制系统历史现状及发展趋势温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。

目录内容摘要 (1)关键词 (1)第1章绪论 (2)................................................ 错误!未定义书签。

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(3)第2章系统总体设计 (4) (4) (4) (4) (5)第3章硬件模块电路设计 (6) (6) (6) (6) (7) (8) (8)总系统电路 (9)第4章软件模块电路设计 (10)设计总体思路 (10)烧开水功能设计特点 (10) (10) (11)第5章系统测试 (12)硬件部分测试 (12) (12) (12)软件部分测试 (12)结果分析 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录1 电路原理图与PCB图 (17)附录2系统总程序代码 (19)附录3元器件清单 (30)附录4设计实物图 (31)[Abstract] (32)基于单片机的智能热水壶系统设计【内容摘要】在日常生活中，热水壶有着十分广泛的应用领域。

热水壶是结合用户的实际需求和现代社会需要的一种智能产品，于是本次设计了以单片机为核心器件，结合人性化的理念，最终实现智能的控制电路和程序设计的智能热水壶。

本设计实现了日常烧开水功能，以及通过按键设定温度加热冷水，达到设定温度后，通过蜂鸣器提醒用户并自动断电，同时液晶显示屏显示即时温度等拓展功能。

本设计硬件部分由单片机芯片、温度检测，蜂鸣报警、液晶显示等模块，同时利用了单片机的智能性，软件部分在keil uvision开发环境中使用C语言编写软件程序，实现了对水温的智能控制，其具有生活化、实用性强的特点。

【关键词】单片机；智能；热水壶；DS18B20；烧水；第1章绪论研究背景近年来，随着单片机技术的发展，单片机的应用研究不断深入，传统控制检测快速更新。

在实时检测和自动控制的系统中，单片机通常是作为一个核心部件，基于具体的硬件结构和应用对象的应用特点，并结合软件改进控制系统，代替复杂的电子电路或数字电路，通过软件控制外围电路，确保智能化能够实现。

教学单位信息工程系学生学号 2091234141本科毕业论文（设计）题目基于单片机智能电水壶控制系统设计学生俊专业名称电子信息工程指导教师丁么明邬小林2012年12月20日基于单片机智能电水壶控制系统设计摘要：本课题设计介绍了MCS-51系列单片机为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法。

通过电加热电路对水进行加热，并对水的温度进行采样，采样信号通过DS18B20将数字量送入单片机系统，经微机处理后，结合键盘控制实现LCD1602显示，并可实现对水的温度的控制和超过水温的报警系统。

单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、LM393芯片等组成的单片机控制电路、温度检测电路、键盘与显示电路和温度加热电路。

整个系统的关键电路是单片机控制电路，完成信号的输入和输出的转换，即可将温度检测电路采样的输入信号通过温度传感器进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过控制器控制温度，同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警，水温低于设定的温度值时，系统又开始自行运行，另外电水壶控制系统可以防止干烧。

关键字：单片机；温度控制；控制器Based on the SCM smart kettle control system Abstract:The design of this project MCS-51 series single-chip controller chip control, electric kettle work. Water through the heating circuit of the electrically heated, and the temperature of the water is sampled, sampled signal by the DS18B20 will digital quantity fed to the microcontroller system, after computer processing, combining the keyboard control for LCD1602 display, and to achieve the control on the temperature of the water and more than the water temperature alarm system. Microcontroller control Kettle hardware configuration including the 8051, LM393 chip microcontroller control circuit, temperature detection circuit, keyboard and display circuit and temperature heating circuit. Key circuit of the entire system is the SCM control circuit, and signals the completion of the conversion of the input and output, the input signal can be sampled by the temperature detection circuit by the temperature sensor for processing processing output to the display to display, and the temperature can be controlled by the controller, exceeds the specified temperature when the water was heated at the same time, the buzzer alarm, and when the water temperature is below the set temperature value, the system began to run on its own, another Kettle control system can prevent dry [15].Key Words:SCM；Temperature control；Controller目录1、引言12、热水壶控制系统相关技术总体概述32.1单片机简述32.1.1单片机的组成32.1.2单片机的特点32.1.3单片机的应用42.2 keil软件语言简介52.3 方案选择与相关技术62.3.1系统方案的选择方案与论证62.3.2单片机芯片选择方案与论证62.3.3显示模块的选择方案与论证72.3.4报警部分选择72.3.5电源电路选择方案与论证72.4系统总体设计框图83、电热水壶控制系统的硬件设计93.1电源转换电路93.2单片机最小系统93.2.1单片机时钟电路93.2.2单片机的复位电路103.2.3单片机的最小系统113.3温度采集模块123.4继电器介绍123.5键盘与显示电路133.5.1键盘输入特点133.5.2LCD1602显示器说明143.6 加热电路和报警装置153.6.1加热电路153.6.2报警装置163.7整体电路设计164、单片机的软件设计174.1总的程序设计框图174.2读出温度子程序194.3计算温度子程序204.4温度保持在某一设定值子程序225、系统联合调试235.1硬件调试235.2软件调试235.3整机调试236、结论24参考文献25附录26辞331、引言经过几十年的发展，中国电热壶市场已经进入成熟期。

pid温度控制实验报告本实验旨在设计和实现PID温度控制系统，通过控制电热水壶水温，检验PID控制系统在温度控制方面的效果。

一、设计和建立PID温度控制系统本实验采用Arduino开发板作为控制器，其中温度传感器采用DS18B20数字温度传感器，用于感知电热水壶内部的温度。

为了控制电热水壶的加热和停止加热，我们采用继电器模块，通过控制继电器的开关状态来实现电热水壶的加热和停止加热。

本实验还采用了LCD1602液晶显示屏，显示实时温度数据和PID控制结果。

PID控制器由三个部分组成，分别是P(proportional)、I(integral)、D(derivative)，它能够根据被控对象的反馈信号及预设值，计算出控制量，实现控制目标。

在本实验中，我们需要控制电热水壶加热时的水温，设定的目标温度为40℃。

二、实验步骤1、硬件连接连接Arduino开发板和其他硬件模块，电热水壶的加热和停止加热分别由继电器的开关状态来实现。

2、编程实现编写程序，包括温度检测、PID控制计算、控制电热水壶加热和停止加热、LCD显示等功能模块。

具体的程序实现细节见下文。

3、调试进行调试，测试温度控制系统的效果。

三、实验结果电热水壶温度控制的PID算法具体实现如下：``` c++// 定义PID控制器struct PID{float Kp; // P参数float Ki; // I参数float Kd; // D参数float pre_error; //上次误差float integral; //积分值} pid;pid.Kp = 5; // 由系统特性等确定pid.Ki = 0.1;pid.Kd = 1;const int relayPin = 2; // 继电器控制引脚2const int ledPin = 13; // LED控制引脚13void setup(){Serial.begin(9600);lcd.begin(16,2);pinMode(relayPin, OUTPUT);lcd.display();lcd.clear();// 变量初始化pid.pre_error = 0;pid.integral = 0;}void loop(){// 读取温度float temp = getTemperature();// 计算PIDfloat error = setpoint - temp;pid.integral += error * sampleTime;float derivative = (error - pid.pre_error) / sampleTime;float output = pid.Kp * error + pid.Ki * pid.integral + pid.Kd *derivative;// 控制电热水壶if(output > 0){digitalWrite(relayPin, HIGH); digitalWrite(ledPin, HIGH); }else{digitalWrite(relayPin, LOW); digitalWrite(ledPin, LOW); }// 保存本次误差pid.pre_error = error;// 显示温度和PID值lcd.setCursor(0, 0);lcd.print("Temp:");lcd.print(temp, 1);lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("PID :");lcd.print(output, 1);// 延时一段时间delay(sampleTime);}// 读取温度float getTemperature(){byte data[12];byte addr[8];if ( !ds.search(addr)){ds.reset_search();delay(250);return -1000;}if ( OneWire::crc8( addr, 7) != addr[7]){Serial.println("CRC is not valid!");return -1000;}if ( addr[0] != 0x28){Serial.println("Device is not a DS18B20 family device."); return -1000;}ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0x44,1);byte present = ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0xBE);for (int i = 0; i < 9; i++){data[i] = ds.read();}int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];if (type_s){raw = raw << 3;if (data[7] == 0x10){raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];}}else{byte cfg = (data[4] & 0x60);if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7; // 9 bit resolution, 93.75 ms else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // 10 bit res, 187.5 ms else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // 11 bit res, 375 ms// default is 12 bit resolution, 750 ms conversion time}float celsius = (float)raw / 16.0;return celsius;}```实验通过控制器成功将水温控制在设定值40℃左右，且温度波动很小，表明PID控制器具有很好的控制效果。

基于PID算法的水温控制系统作者：王博曾方程一哲来源：《电脑知识与技术》2018年第27期摘要：为得到稳定的水温控制功能，本文设计了一个基于STC89C52单片机的PID自动水温控制系统。

该系统具有实时显示温度、修改设定温度，PID自动控制温度和温度上下限报警等功能。

该系统通过单片机进行温度实时测量，并基于PID算法达到温度恒定控制的功能。

系统由单片机STC89C52将温度传感器DS18B20 所采集的温度在LED显示屏上实时显示，并通过PID控制算法令水温保持为指定的温度值。

关键词：单片机；STC89C52；DS18B20；PID算法；LED显示中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0242-021 系统概述本文采用PID 控制算法实现保持水温恒定的系统功能。

该温控系统采用螺旋加热管加热——将螺旋加热管固定到容器的内部，给加热管通电时，会使容器中的水产生对流，令水温快速上升，加热效率高。

温控系统的制冷元件使用半导体制冷片，能够达到快速制冷的目的。

测量水温的温度传感器选择DS18B20，该温度传感器使用單总线与主机进行通信，信号传输速度快，灵敏度高，能大大减少系统的响应时间。

系统的显示部分放置在容器外壁上，采用4位七段LED数码管实时显示温度和预设温度。

电源采用PWM方式调节加热或制冷的输出功率，从而改变加热与制冷的功效，达到可变输出功效的效果。

该系统主要特点为：1）通过DS18B20温度传感器减少了A/D转换电路，简化了电路结构。

2）采用SSR固态继电器，简化了功率控制电路，提高了系统的稳定性。

3）基于PID算法和PWM调制的系统设计，能够充分保证系统的可靠性和安全性，并使系统的动态性能也达到较好的效果。

2 硬件电路系统采用方形玻璃鱼缸作为装水容器。

系统硬件电路主要包含四个部分：温度采集电路，加热控制电路，制冷电路以及显示电路。

硬件电路的系统框图如图1所示：2.1 温度采集电路本系统使用DS18B20温度传感器来测量水温。

基于PID的水温控制系统设计摘要本次设计采用proteus仿真软件，以AT89C51单片机做为主控单元，运用PID控制算法，仿真实现了一个恒温控制系统。

设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度，不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制，总体实现了一个恒温控制仿真系统。

系统设计中包含硬件设计和软件设计两部分，硬件设计包含显示模块、按键模块、温度采集模块、温度加热模块。

软件设计的部分，采用分层模块化设计，主要有：键盘扫描、按键处理程序、液晶显示程序、继电器控制程序、温度信号处理程序。

另外以AT89C51 单片机为控制核心，利用PID 控制算法提高了水温的控制精度，使用PID 控制算法实施自动控制系统，具有控制参数精度高、反映速度快和稳定性好的特点。

关键词：proteus仿真，PID，AT89C51，DS18B20温度控制目录1 系统总体设计方案论证 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 总体设计方案 (2)2 系统的硬件设计 (3)2.1 系统硬件构成概述 (3)2.2 各单元总体说明 (4)2.3 按键单元 (5)2.4 LCD液晶显示单元 (6)2.5 温度测试单元 (7)2.6 温度控制器件单元 (8)3 恒温控制算法研究（PID）............................................................................. 错误!未定义书签。

3.1 PID控制器的设计 (10)3.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 (12)4 系统的软件设计 (17)4.1 统软件设计概述 (17)4.2 系统软件程序流程及程序流程图 (18)4.3 温度数据显示模块分析 (19)4.4 测试分析 (22)5 模拟仿真结果 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。

课程设计说明书题目：基于PID算法的恒温控制系统设计学号：姓名：指导教师：日期：目录一、设计题目 (1)二、设计要求 (1)三、设计思路 (1)四、实验设备 (1)五、硬件介绍 (1)六、硬件接线图 (3)七、软件流程图、 (4)八、PID参数确定 (5)九、实验总结 (6)附件：实验程序 (7)一、设计题目基于PID算法的恒温控制系统设计二、设计要求1.利用DS18B20采集温度并显示；2.利用单片机I/O管角输出PWM控制功率电阻发热；3.基于PID算法实现恒温控制。

三、设计思路本设计要求实时采集温度并实现恒温控制，根据设计要求，本次设计拟采用AT89C52单片机作为控制芯片，采集部分使用DS18B20温度传感器，显示部分采用数码管显示实时温度，功率电阻作为控制对象。

在PID算法的基础上完成恒温控制系统的设计。

四、实验设备单片机开发试验仪1台AT89C52单片机芯片1个DS18B20温度传感器1个C9013三极管1个1W功率二极管1个五、硬件介绍DS18B20：DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。

DS18B20的主要特征：全数字温度转换及输出。

先进的单总线数据通信。

最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。

12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。

可选择寄生工作方式。

检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)内置EEPROM，限温报警功能。

64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。

多样封装形式，适应不同硬件系统。

DS18B20数据采集过程⑴GND 地信号⑵DQ 数据输入/输出引脚。

开漏单总线接口引脚。

当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。

⑶VDD 可选择的VDD引脚。

当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。

由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。