基于pic单片机的温度控制系统

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1、课程设计14目录0概述11控制方案及设计思路21.1设计方案21.2设计思路21.2.1PIC单片机PIC16F87721.2.2温度传感器DS18B2031.2.3单总线技术42温度控制原理53电路工作原理63.1硬件设计63.2软件设计64智能PID控制的实现74.1PID算法实现的程序设计75PID参数的选择96温度控制设计实验结果10总结11致谢12参考文献13附录1414140概述温度控制已成为工业生产、科研活动重很重要的一个环节，能否成功地将温度控制在所需要的范围内关系到整个活动的成败。

2、由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性。例如：某重半导体激光器对工作温度的稳定性由较高的要求，一般要将温度控制在±0.1℃左右，才能保证器件输出的激光波长不发生超出要求的漂移，否则，激光波长的超范围漂移将使研究工作难以开展。为达到这种温度控制要求，笔者根据工作重的情况，采用PID控制原理研制成适合用于小功率半导体器件的温度控制器。该控制器能够达到很好的控制效果，若精心选择PID的各种参数，温度控制的精度可以达到±0.05℃，完全可以保证器件的正常工作。而本设计报告是基于计算机控制技

3、术的课程报告，应用PIC系列单片机作为控制器来解决温度控制问题。单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，既可以测量电信号，又可以测量温度、湿度等非电信号。由单片机构成的温度检测、温度控制系统可广泛应用于很多领域。141控制方案及设计思路1.1设计方案控制方案如图1.1所示，整个系统由控制核心（即控制器，本设计中控制其选PIC单片机）、A/D和D/A转换电路、测量变送环节（即图中测量探头）和调节器（即热电偶冷却器）组成。其温度的控制过程为，经过测量变送环节，将测量值与给定值的偏差送到控制器中，通过控制器

4、输出控制量给调节器，由调节器在调节温度。图1.1控制器原理图1.2设计思路单片机的接口信号是数字信号，要想用单片机获取温度等非电信号的信息，必须使用温度传感器将温度信号转换为电流或电压信号输出。如果转换后的电流或电压信号输出是模拟信号，还必须进行A／D转换，以满足单片机接口的需要。通过四个按键进行温度的输入调整，LCD实现温度的显示。1.2.1PIC单片机PIC16F877PIC16F877是美国微芯公司的一款中端产品，它的程序存储器是Flash型的，内置了EEPROM，而且这个EEPROM存取并不

5、是使用I2C通信模式，而是以存储器映像寄存器的方式来控制存取的，使用更加方便。在A／D转换方面，分辨率提高到了1Obit，而SSP模块是完整的MSSP，它的好处就是支持I2c14通信模式下作为主控制器件时的硬件控制能力。微芯公司还专门为PIC16F87X系列单片机设计了一套小巧廉价的在线调试工具套件，即MPLAB．ICD。借助于这套在线调试工具，不需要购买其他昂贵的仿真器和烧写器，就能使用户实现实时仿真和程序烧写，还保留了一块用户可以随意焊接一些元器件的布满焊孔的电路板空间。1.2.2温度传感器DS

6、18B20DS18B20是美国达拉斯(Dallas)公司的单线数字温度传感器芯片，与传统的热敏电阻不同，DS18B20可直接将被测温度转换为串行数字信号供单片机处理。测温范围从一55～125oC，且在一l0～85℃之间精度为士0．5℃，可以程序设定9～12bit的分辨率。DS18B20通过一个单线接口发送或接收信息，因此在单片机和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)，用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无须外部电源。另外，每片DS18B20都有一个独特的片序列号，所以多片DS18B

7、20可以同时连载到一根单线总线上，这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程检测和控制等方面非常有用。DS18B20的核心功能部件是数字温度传感器，其分辨率可配置为9、10、11和l2bit，对应的温度值分辨率分别为0．5、0．25、0．125和0．0625。默认设置为12bit分辨率，在本系统中采用默认的l2bit分辨率，对应的温度值分辨率为0．0625，可在最多750ms内把温度值转换为数字且实现12bit分辨率。温度信息的低位、高位字节内容中，还包括了符号位s(是正温度还

8、是负温度)和二进制小数部分，具体形式为：低位字节：高位字节：SSSＳS这是12bit分辨率的情况，如果配置为低的分辨率，则其中无意义位为0。温度和数据关系如表1所示，表中t为温度。14t/℃数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+125000001111101000007D0H+25.062500000001100100010191H+1/200000000000010000008H000000000000000000000H-1/211111111111111000