《基于PID算法的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計報告》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于PID算法的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計報告（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 基于 PID 算法的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計報 告 1 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考 基于 PID的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本次設(shè)計采用

2、 proteus 仿真軟件，以 AT89C51 單片機做為主控單 元，運用 PID 控制算法，仿真實現(xiàn)了一個恒溫控制系統(tǒng)。設(shè)計中使用溫 度傳感器 DS18B20采集實時溫度，不需要復(fù)雜的信號調(diào)理電路和 A/D 轉(zhuǎn) 換電路，能直接與單片機完成數(shù)據(jù)的采集和處理，使用 PID 算法控制加 熱爐仿真模型進行溫度控制，總體實現(xiàn)了一個恒溫控制仿真系統(tǒng)。系統(tǒng) 設(shè)計中包含硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分，硬件設(shè)計包含顯示模塊、按鍵 模塊、溫度采集模塊、溫度加熱模塊。軟件設(shè)計的部分，采用分層模塊 化設(shè)計，主要有：鍵盤掃描、按鍵處理程序、液晶顯示程序、繼電器控 制程序、溫

3、度信號處理程序。另外以 AT89C51 單片機為控制核心，利 用 PID 控制算法提高了水溫的控制精度，使用 PID 控制算法實施自動 控制系統(tǒng)，具有控制參數(shù)精度高、反映速度快和穩(wěn)定性好的特點。 關(guān)鍵詞 ： proteus 仿真， PID，AT89C51，DS18B20溫度控制 2 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考

4、 目 錄 1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案論證 ...................................... 1 1.1 設(shè)計要求 .............................................. 1 1.2 總體設(shè)計方案 .......................................... 2 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ............................................ 3 2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成概

5、述 ...................................... 3 2.2 各單元總體說明 ........................................ 4 2.3 按鍵單元 .............................................. 5 2.4 LCD 液晶顯示單元 ...................................... 6 2.5 溫度測試單元 .......................................... 7 2.

6、6 溫度控制器件單元 ...................................... 8 3 恒溫控制算法研究（ PID） ...................... 錯誤 !未定義書簽。 3.1 PID 控制器的設(shè)計 ..................................... 12 3.2 PID 算法的流程實現(xiàn)方法與具體程序 . ..................... 15 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ........................................... 20 4.1

7、統(tǒng)軟件設(shè)計概述 ....................................... 20 3 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考 4.2 系統(tǒng)軟件程序流程及程序流程圖 21 4.3 溫度數(shù)據(jù)顯示模塊分析 22 4.4 測試分析 27 5 模擬仿真結(jié)果 錯誤 !未定義書簽。 1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案論證

8、 1.1 設(shè)計要求 一種基于數(shù)字 PID 和單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計。要求如下： 1、超調(diào)量≤ 10% 2、溫度可調(diào)，范圍； K1=50 度 K2=60 度 K3=70 度 K4=80 度 3、人—機對話方便 4、溫度誤差≤ 1℃ 1.2 總體設(shè)計方案 在仿 真設(shè)計 中，先經(jīng) 過 按鍵設(shè)置 溫 度，然后 經(jīng) 過溫度傳 感器 4 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考 DS18B20，從環(huán)境中采集溫度，由單片機獲取采集的

9、溫度值，經(jīng)過處理 后，可得到當(dāng)前環(huán)境溫度中一個比較穩(wěn)定的溫度值，而且經(jīng)過 LCD液晶 顯示。再去根據(jù)當(dāng)前設(shè)定的溫度值進行比較，溫度未達到預(yù)定的下限溫 度時，單片機將經(jīng)過 P2.6 口連接的 RELAY輸出高電平控制信號來驅(qū)動 RL1，使得加熱棒工作，為系統(tǒng)提供熱量，來升高溫度。溫度上升到預(yù) 定上限溫度時，單片機將經(jīng)過 P2.6 口連接的 RELAY輸出低電平控制信 號來驅(qū)動 RL1，使得加熱棒停止加熱，讓溫度慢慢回落 [3] 。 工作原理圖如圖 1.1 所示： 在設(shè)計中使用溫度傳感器 DS18B20采集實時溫度，使用 PID 算法控制加熱爐仿真模型進行溫度控制。 DS18B20是 DALLAS公司生產(chǎn)的經(jīng)典的數(shù)字溫度傳感器，具有低功耗、高性能、抗干擾能力、微型化、強易配 處理器等等優(yōu)點，它特別適合用于多點溫度測控的系統(tǒng)，它可直接將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，交給單片機處理，而且在同一總線上可掛接多個傳 5 2020 年 4 月 19 日