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1、溫度控制實習(xí)報告姓名：楊成組員：王天雷班級：學(xué)號：專業(yè)：自動化指導(dǎo)老師：金星2017年8月一、溫度控制實習(xí)概述1.1實驗?zāi)康?1)了解并掌握單片機的硬件電路。硬件電路包括顯示電路、電熱杯溫度檢測以及顯示電路、電熱杯溫度控制接口電路、串口通信電路擾動調(diào)節(jié)電路。(2)熟練使用C語言以及keil軟件控制單片機。(3)學(xué)會并掌握一種或者多種溫度控制的方法。(4)學(xué)會系統(tǒng)受到干擾后能快速控制并達到設(shè)定溫度。1.2實驗內(nèi)容此次采用的WK-2溫度控制儀是一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，由主控芯片直接讀取溫度傳感器測得的溫
2、度值后直接與當(dāng)前溫度的設(shè)定值進行比較。根據(jù)PID計算的結(jié)果得到控制信號控制雙向可控硅光耦進而控制電熱杯的通電和斷電操作。1.3實驗算法介紹根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）進行控制簡稱PID控制。PID控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接
3、口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器，電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligentregulator），其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化
4、調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC），還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等?？删幊炭刂破鳎≒LC)是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器（PLC）可以直接與ControlNet相連，還有可以實現(xiàn)PID控制功能的控制器，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程控制功能。1.4實驗預(yù)期效果（1）完成最高溫度（60-80度）的穩(wěn)定性實驗，計算超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差；（2）自己設(shè)定升溫曲線，
5、升溫速率可以為0.5-3℃/分鐘，可以分階段升溫，如把30-80度的升溫過程分成3個階段，30-40，40-60，60-80，且在每個階段有溫度保持時間，如3分鐘或更長；（3）編制信號采樣程序，轉(zhuǎn)換顯示以及在數(shù)碼管上時鐘顯示（秒表）。（4）達到設(shè)定溫度穩(wěn)定后加入擾動，控制加熱算法，使其快速達到溫度設(shè)定值。二、溫度控制系統(tǒng)硬件介紹2.1溫度檢測單元WK-2溫度檢測傳感器采用的是DALLAS公司的DS18B20，DS18B20是一種單總線數(shù)字溫度傳感器封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸
6、附式，不銹鋼封裝式，測試溫度范圍-55℃-125℃，溫度數(shù)據(jù)位可配置為9、10、11、12位，對應(yīng)的刻度值分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃，對應(yīng)的最長轉(zhuǎn)換時間分別為93.75ms、187.5ms、375ms、750ms。出廠默認配置為12位數(shù)據(jù)，刻度值為0.0625℃，最長轉(zhuǎn)換時間為750ms。從以上數(shù)據(jù)可以看出，DS18B20數(shù)據(jù)位越低、轉(zhuǎn)換時間越短、反應(yīng)越快、精度越低。單片機可以通過1-Wire協(xié)議與DS18B20進行通信，最終將溫度讀出。1-Wire總線的硬件接口很簡
7、單，只需要把DS18B20的數(shù)據(jù)引腳和單片機的一個IO口接上就可以了如圖2-1。單總線，意味著沒有時鐘線，只有一根通信線。單總線讀寫數(shù)據(jù)是靠控制起始時間和采樣時間來完成，所以時序要求嚴格，DS18B20通過編程，可以實現(xiàn)最高12位的溫度存儲值，在寄存器中，以補碼的格式存儲。如圖2-2。圖2-1溫度采集電路圖2-2DS18B20溫度數(shù)據(jù)格式2.2溫度控制單元通過單片機的P1.4和P1.3口發(fā)脈沖經(jīng)過一個與非門來控制可控硅BCR12AM的導(dǎo)通角（脈沖寬度的調(diào)節(jié)），進而對水加熱，以達到預(yù)期的溫度?？紤]到
8、強點的干擾，可控硅BCR12AM控制的前級采用具有光電隔離且具有自同步功能的可控硅控制器件MOC3401來對可控硅進行控制。圖2-3電熱杯溫度控制電路接口電路2.3溫度顯示單元為了顯示溫度等系統(tǒng)信息，WK-2提供了兩個4位的LED數(shù)碼管。利用P15、P16和P17三個引腳通過譯碼器選通位選，P0口為提供數(shù)碼管的段選信號。其具體接線方式如圖2-4。圖2-4數(shù)碼管電路2.4串口通信單元MAX232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收
