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《基于某PID算法地水溫控制系統(tǒng)設(shè)計報告材料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實用標(biāo)準(zhǔn)文檔基于PID的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本次設(shè)計采用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
2、制程序、溫度信號處理程序。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溫度控制文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔目錄1系統(tǒng)總體設(shè)計方案論證11.1設(shè)計要求11.2總體設(shè)計方案22系統(tǒng)的硬件設(shè)計32.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成概述32.2各單元總體說明42.3按鍵單元52.4LCD液晶顯示單元62.5溫度測試單元72.6溫度控制器件單元83恒溫控制算法研究（PID）113.1PID控制器的設(shè)計11文
3、案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔3.2PID算法的流程實現(xiàn)方法與具體程序124系統(tǒng)的軟件設(shè)計164.1統(tǒng)軟件設(shè)計概述164.2系統(tǒng)軟件程序流程及程序流程圖174.3溫度數(shù)據(jù)顯示模塊分析184.4測試分析205模擬仿真結(jié)果221系統(tǒng)總體設(shè)計方案論證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：文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔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，先通過按鍵設(shè)置溫度，然后通過溫度傳感器DS18B20，從環(huán)境中采集溫度，由單片機
4、獲取采集的溫度值，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，并且通過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，單片機將通過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，單片機將通過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：文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔在設(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。DS1
5、8B20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，并且在同一總線上可掛接多個傳感器芯片，進行范圍性的溫度檢測。在其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，可使電路結(jié)構(gòu)更簡單，且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失。數(shù)字溫度傳感DS18B20只用一個引腳，即可與單片機進行連接了，這樣大大的減少了設(shè)計中接線麻煩的問題，使得單片機可以節(jié)約許多端口。DS18B20芯片的體積又比較小，且還是單線與主控芯片連接，于是在實際運用中，常常把數(shù)字溫
6、度傳感器DS18B20做成小型的測量溫度的探頭，即使是一些狹小的位置也能很方便的檢測到，使溫控系統(tǒng)發(fā)揮最大的作用[4]。在本仿真設(shè)計中DS18B20與51單片機的P3.4口鏈接。DS18B20可以仿真設(shè)置環(huán)境溫度，來完成設(shè)計要求。本次設(shè)計采用proteus仿真軟件，以AT89C51單片機做為主控單元。51單片機上連接晶振和復(fù)位電路，保證單片機的正常運行。P0口與LCD液晶連接，顯示測量結(jié)果。P1.0，P1.4，P3.3，P3.4分別與4個控制按鍵連接。由AT89C51的端口豐富使得整個系統(tǒng)設(shè)計起來方便簡單，線路清晰，且AT89C51是一個高性能，低功耗
7、的CMOS8位單片機，AT89C51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz，在實際的應(yīng)用中性價比很高，是溫控系統(tǒng)的不二選擇。本設(shè)計中選擇AT89C51做為主控單位也是考慮到了實際的需求和做此設(shè)計的意義的[5]。2系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成概述本章主要介紹本次設(shè)計中的硬件設(shè)計部分，其中包含：顯示模塊、按鍵掃描模塊、溫度采集模塊、溫度加熱模塊。文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔2.2各單元總體說明1、顯示模塊：本設(shè)計中采用LCD液晶顯示溫度值，其中最后一位為小數(shù)位。2、按鍵模塊：本設(shè)計中采用5按鍵設(shè)置，第一按鍵為復(fù)位按鍵，第2、3、4、5按鍵為溫度檔位按鍵，連接上拉電阻使
8、其未按鍵時能夠保持高電平。3、溫度采集模塊：本次設(shè)計中使用溫度傳感器DS18B20采集實時溫度
