温控实习报告.docx

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1、温度控制实习报告姓名：杨成组员：王天雷班级：学号：专业：自动化指导老师：金星2017年8月一、温度控制实习概述1.1实验目的(1)了解并掌握单片机的硬件电路。硬件电路包括显示电路、电热杯温度检测以及显示电路、电热杯温度控制接口电路、串口通信电路扰动调节电路。(2)熟练使用C语言以及keil软件控制单片机。(3)学会并掌握一种或者多种温度控制的方法。(4)学会系统受到干扰后能快速控制并达到设定温度。1.2实验内容此次采用的WK-2温度控制仪是一个闭环反馈控制系统，由主控芯片直接读取温度传感器测得的温

2、度值后直接与当前温度的设定值进行比较。根据PID计算的结果得到控制信号控制双向可控硅光耦进而控制电热杯的通电和断电操作。1.3实验算法介绍根据偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）进行控制简称PID控制。PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接

3、口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器，电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator），其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化

4、调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器（PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，还有可以实现PID控制功能的控制器，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。1.4实验预期效果（1）完成最高温度（60-80度）的稳定性实验，计算超调量和稳态误差；（2）自己设定升温曲线，

5、升温速率可以为0.5-3℃/分钟，可以分阶段升温，如把30-80度的升温过程分成3个阶段，30-40，40-60，60-80，且在每个阶段有温度保持时间，如3分钟或更长；（3）编制信号采样程序，转换显示以及在数码管上时钟显示（秒表）。（4）达到设定温度稳定后加入扰动，控制加热算法，使其快速达到温度设定值。二、温度控制系统硬件介绍2.1温度检测单元WK-2温度检测传感器采用的是DALLAS公司的DS18B20，DS18B20是一种单总线数字温度传感器封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸

6、附式，不锈钢封装式，测试温度范围-55℃-125℃，温度数据位可配置为9、10、11、12位，对应的刻度值分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃，对应的最长转换时间分别为93.75ms、187.5ms、375ms、750ms。出厂默认配置为12位数据，刻度值为0.0625℃，最长转换时间为750ms。从以上数据可以看出，DS18B20数据位越低、转换时间越短、反应越快、精度越低。单片机可以通过1-Wire协议与DS18B20进行通信，最终将温度读出。1-Wire总线的硬件接口很简

7、单，只需要把DS18B20的数据引脚和单片机的一个IO口接上就可以了如图2-1。单总线，意味着没有时钟线，只有一根通信线。单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求严格，DS18B20通过编程，可以实现最高12位的温度存储值，在寄存器中，以补码的格式存储。如图2-2。图2-1温度采集电路图2-2DS18B20温度数据格式2.2温度控制单元通过单片机的P1.4和P1.3口发脉冲经过一个与非门来控制可控硅BCR12AM的导通角（脉冲宽度的调节），进而对水加热，以达到预期的温度。考虑到

8、强点的干扰，可控硅BCR12AM控制的前级采用具有光电隔离且具有自同步功能的可控硅控制器件MOC3401来对可控硅进行控制。图2-3电热杯温度控制电路接口电路2.3温度显示单元为了显示温度等系统信息，WK-2提供了两个4位的LED数码管。利用P15、P16和P17三个引脚通过译码器选通位选，P0口为提供数码管的段选信号。其具体接线方式如图2-4。图2-4数码管电路2.4串口通信单元MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收