温度pid控制系统设计

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1、温度PID控制系统设计华南师范大学增城学院课程论文题目：温度PID控制系统设计课程名称《微型机控制技术》考查学期2013/2014学年第2学期考查方式课程论文姓名学号专业应用电子成绩指导教师38温度PID控制系统设计摘要2一、设计内容：3二、硬件电路设计32．1系统框图设计32.2单片机最小系统42.3键盘接口设计62.4显示器设计72.5温度传感器电路102.6加热器电路设计112.7散热器电路设计112.8报警电路设计11三、软件程序设计113.1主程序流程图113.2键盘控制流程图113.3显示流程图113.4温度测量流程图113.5温度报

2、警程序113.6控制算法流程图11四、调试结果114.1硬件调试11五、心得体会11六、参考文献11七、附录1138温度PID控制系统设计摘要我们常见的电阻炉是通过电流流过电阻体产生热量来加热或熔化物料的一种电炉。电阻炉广泛地应用在化学工业、工业冶金等行业。它对温度控制的要求非常高，温度控制的好坏直接影响了产品质量及生产效率，从而影响了产业的利益，因此电阻炉的温度控制在科学研究、工业生产中具有重要的意义。常规的温度控制方法以设定温度为临界点，超出设定允许范围即进行温度调控：低于设定值就加热，反之就停止或降温。这种方法实现简单、成本低，但控制效果不

3、理想，控制温度精度不高、容易引起震荡，达到稳定点的时间也长，因此，只能用在精度要求不高的场合。  而应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器是工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，控制理论的其他技术也难以采用，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定时，应用PID控制技术最为方便。采用PID算法进行温度控制，它具有控制精度高，能够克服容量滞后的特点，特别适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。本文以电阻炉为控制对象

4、，以单片机STC89C52为硬件核心元件，采用PID控制，该系统硬件电路设计简单、控制算法成熟稳定、系统性能优良。关键词：电阻炉；温度控制；单片机；PID控制38温度PID控制系统设计一、设计内容：本设计是对工业电阻炉温度进行实时监测与控制，主要的温度控制系统能实现基本的温度控制功能：当电阻炉炉内温度低于设定的下限温度时，系统就会对电阻炉发出加热信号，使其温度上升；当电阻炉炉内温度高于设定的上限温度时，系统将停止加热电阻炉，使炉内温度下降。通过PID调节不断重复该过程，使温度值始终保持在上下限温度之间，并且使LED显示器即时显示温度。采用比较流行

5、的STC89C52为电路的控制核心，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机。数据的采集部分使用K型热电偶传感器，数据转换部分采用MAX6675，改变了传统温度测试方法，在现场采集温度数据，并直接将温度模拟量变换为数字信号，送到单片机进行数据处理，检测温度范围为-270℃～+1300℃。可应用于多种领域、各种环境的智能化测试和控制系统，精度高，使用方便灵活，优于大多传统的温度测控设备。二、硬件电路设计2．1系统框图设计本系统由单片机、温度信号采集与转换、键盘输入、PID控制、温度显示等五部分组成。其中，测温元件用K型热电偶，用来检测

6、炉内温度，将炉中温度的物理量值转换成毫伏信号输出，经MAX6675进行处理后，炉温给定值的电压信号和所检测到的炉温电压信号都转换为数字量送入单片机内进行比较，得到实际炉温与给定炉温的差值。由单片机系统构成的数字控制器，对偏差按PID调节规律进行运算，并且在LED显示器上显示温度值，将运算结果送至D/A转换器转换为模拟电压，电压值经过功率放大器放大后，送到晶闸管调压器触发晶闸管，并且改变其导通角的大小，从而调节电阻炉的加温电压，起到控制炉温的作用。其方案图如图2.1所示：38温度PID控制系统设计图2.1温度控制系统总框图2.2单片机最小系统在多数

7、电子设计当中，基于性价比的考虑，8位单片机仍是首选。STC89C52是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。片内带有一个8KB的Flash可编程、可擦除只读存储器（EPROM）。它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容、片内的Flash存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此，STC89C52是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。基于上述这些特点，这里选择STC89C52单片机作为控制核心。本部分主要介

8、绍单片机最小系统的设计。单片机系统的扩展，一般是以基本最小系统为基础的。所谓最小系统，是指一个真正可用的单片机最小配置系统，对于片内带有