基于单片机的pid温度控制系统设计

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基于单片机的智能温度控制系统设计

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基于单片机的炉温温度控制系统设计

摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。

由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。

自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。

时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。

本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。

本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。

温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。

现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。

本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。

使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。

具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。

关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。

基于单片机的PID恒温控制系统设计

基于单片机的PID恒温控制系统设计1. 引言恒温控制系统在现代工业生产中起着至关重要的作用，它能够确保生产过程中的温度稳定，从而保证产品质量和生产效率。

而PID控制器作为一种常用的控制器，具有简单易实现、稳定可靠等优点，被广泛应用于恒温控制系统中。

本文基于单片机的PID恒温控制系统设计，旨在研究和实现一种高效、精确的恒温控制方案。

2. 系统设计原理2.1 PID控制原理PID控制器是由比例项（P项）、积分项（I项）和微分项（D项）组成的。

比例项根据当前误差与设定值之间的差距来调整输出；积分项根据误差累积来调整输出；微分项根据误差变化率来调整输出。

PID控制器通过不断调整输出值与设定值之间的差距，使得系统能够快速、稳定地达到设定值。

2.2 单片机原理单片机是一种高度集成化、功能强大的微处理器芯片。

它具有处理能力强、可编程性好等特点，在工业控制领域得到广泛应用。

单片机可以通过输入输出端口与外部设备进行信息交互，通过控制算法调整输出信号，实现对恒温控制系统的精确控制。

3. 系统硬件设计3.1 传感器恒温控制系统中的传感器用于实时监测温度值，并将其转化为电信号输入给单片机。

常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻等。

本设计中选择热敏电阻作为温度传感器。

3.2 控制器本设计中选择常用的STC89C52单片机作为控制器，它具有丰富的外设接口和高性能的处理能力，能够满足恒温控制系统的需求。

3.3 作动器作动器是恒温控制系统中负责调节环境参数（如加热、冷却等）以实现恒温目标的设备。

本设计中选择继电器作为作动器，它可以根据单片机输出信号来切换加热和冷却设备。

4. 系统软件设计4.1 温度采集与处理单片机通过模拟输入端口采集到来自传感器的模拟信号，然后通过模数转换器将其转化为数字信号。

接下来，通过算法对采集到的温度值进行处理，得到误差值。

4.2 PID算法实现PID算法的实现是整个恒温控制系统的核心。

根据采集到的误差值，通过比例、积分和微分三个参数来调整输出信号。

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现1. 本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高，室内环境的舒适度已成为现代生活中不可或缺的一部分。

作为室内环境的重要组成部分，室内温度的调控至关重要。

设计并实现一种高效、稳定且经济的室内温度控制系统成为了当前研究的热点。

本文旨在探讨基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现，以满足现代家居和办公环境的温度控制需求。

本文将首先介绍室内温度控制系统的研究背景和意义，阐述其在实际应用中的重要性和必要性。

随后，将详细介绍基于单片机的室内温度控制系统的设计原理，包括硬件设计、软件编程和温度控制算法等方面。

硬件设计部分将重点介绍单片机的选型、传感器的选取、执行机构的搭配等关键环节软件编程部分将介绍系统的程序框架、主要功能模块以及温度数据的采集、处理和控制逻辑温度控制算法部分将探讨如何选择合适的控制算法以实现精准的温度调控。

在实现过程中，本文将注重理论与实践相结合，通过实际案例的分析和实验数据的验证，展示基于单片机的室内温度控制系统的实际应用效果。

同时，还将对系统的性能进行评估，包括稳定性、准确性、经济性等方面，以便为后续的改进和优化提供参考。

本文将对基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现进行总结，分析其优缺点和适用范围，并对未来的研究方向进行展望。

本文旨在为读者提供一种简单、实用的室内温度控制系统设计方案，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

2. 单片机概述单片机，也被称为微控制器或微电脑，是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术，将具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种IO口和中断系统、定时器计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、AD转换器等电路）集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。

单片机以其体积小、功能齐全、成本低廉、可靠性高、控制灵活、易于扩展等优点，广泛应用于各种控制系统和智能仪器中。

基于单片机的PID温度控制

间延迟的控制系统 [ 1] , 它可以通过模型设定和频率响应设定两种方法设定 PID 控制器的参数 K p 、、Ti 。Td 假设控制系统模型为：
如图.5 在时域内作系统的阶跃响应曲线,根据曲线可以得出特征参数 k , L 和 T 的值, 有了这些参数, 并假设ê = kL/ T , 则 PID 控制器的参数可以由表 1 求出来。如图.6 在频域内作系统的 Nyquist 图, 可以从图形上直接得出系统的相位穿越频率ω g 和该点处的增益值 K g , 这样就可以得出 Tg = 2 π / ω g , 这时 PID 控制器的参数也可以由表 1 求出来。
2.1 实物展示
图.1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图.2
图.3
图.4
图.1 是用欧姆龙的温控器，已经集成于机箱中，图.2 是单片机模块，图.3 是实验室实验平台，图.4 是系统集成模块。
3.1 PID 参数自整定思想
本系统的被控对象是某水壶里的温度, 一般温度可近似用一阶惯性纯滞后环节来表示, 其传递函数 G s
PID 控制指的是通过调整上式的控制器参数 K p 、Ti 、Td , 使整个控制系统性能满足工作要求。自整定 PID 控制提供了简单的调整参数的方法, 使其能够达到较好的控制效果。常用的自整定 PID 设定参数方法有 :Zieg ler -Nichols 方法、改进的 Zieg ler -Nichols 方法、幅值相位裕度设定方法及最优整定方法等, 下面将分别介绍各种参数设定方法 (1)Ziegler -Nichols 方法。Zieg ler 和 Nichols 提控制策略给出的控制结构, PID 控制器模型为出的调节 PID 控制器参数的经验公式适用于具有纯时
3.3

基于单片机PID算法的电加热炉温度控制系统设计

基于单片机 PID算法的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，时变性，纯滞后等特点，其控温过程存在非线性波动等问题。

本文采用AT89C51单片机基于PID算法设计了一种电加热温度控制系统。

仿真实验表明，本系统能够有效提高电加热炉温度控制的鲁棒性，符合新形势下对炉温调控的实际需求。

关键词：电加热炉；温度控制；单片机；PID算法1引言电加热炉在冶金、化工、机械等领域具备广泛的用途，但是它是一个多时变、存在物理耦合、本质非线性的复杂系统，传统的基于滞后反馈的控制律无法平衡炉温检测与炉温调控之间的时间同步关系，容易造成整个加热炉炉温调控系统的温度非线性波动、间歇性振荡，引起炉温调控器的参数变化。

因此提高电加热炉的温度控制水平，是当今工业控制技术的主要研究方向之一。

常规控制方法难以实现较高的控制精度和响应速度。

相比之下，经典的增量PID控制算法，无需针对控制对象建立数学模型，便可实现较发复杂系统的精确控制。

本文基于PID算法，提出设计了一套电加炉控制方法，核心控制芯片采用AT89C51系列单片机，具备数据采集、调控、显示、报警等多项功能，实现了对温控系统的设计和模拟仿真，能有效改善电加热炉温度控制系统的性能。

2总体方案设计本系统采用以AT89C51单片机为核心的温度控制系统，通过温度传感器PT100采样实时温度，并通过变送器将温度最终转换为电压信号通过A/D转换器0808将其转换为数字信号，送入单片机与给定值进行比较，运用PID算法得出控制结果，送显示并进行控制（图1）。

图1 系统总体设计方案图2.1系统硬件选择单片机是指将微处理器、存储器和输入/输出接口电路集成在一块集成电路芯版上的单片微型计算机。

单片机主要应用于工业控制领域，用来实现对信号的检测、数据的采集以及对应用对象的控制。

它具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活机动等许多优点。

单片机是微型计算机的一个重要分支，特别适合用于智能控制系统。

基于PLC的PID温度控制系统设计(附程序代码)

基于PLC的PID温度控制系统设计（附程序代码）摘要自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

随着PLC技术的飞速发展，通过PLC对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。

温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。

而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。

这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。

根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。

随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。

本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。

首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。

关键词:PLC;PID;温度控制沈阳理工大学课程设计论文目录1 引言...................................................................... (1)1.1 温度控制系统的意义...................................................................... .. (1)1.2 温度控制系统背景...................................................................... .................. 1 1.3 研究技术介绍...................................................................... .. (1)1.3.1 传感技术...................................................................... (1)1.3.2PLC .................................................................... . (2)上位机...................................................................... ............................1.3.3 31.3.4 组态软件...................................................................... ........................ 3 1.4 本文研究对象...................................................................... .. (4)2 温度PID控制硬件设计...................................................................... (5)2.1 控制要求...................................................................... .................................. 5 2.2 系统整体设计方案...................................................................... .................. 5 2.3 硬件配置...................................................................... . (6)2.3.1 西门子S7-200CUP224 ................................................................. .. (6)2.3.2 传感器...................................................................... . (6)2.3.3 EM235模拟量输入模块.....................................................................72.3.4 温度检测和控制模块...................................................................... .... 8 2.4 I/O分配表 ..................................................................... ................................ 8 2.5 I/O接线图 ..................................................................... .. (8)3 控制算法设计...................................................................... .. (9)3.1 P-I-D控制...................................................................... .............................. 9 3.2 PID回路指令 ..................................................................... .. (11)3.2.1 PID算法 ..................................................................... .. (11)3.2.2 PID回路指令 ..................................................................... (14)3.2.3 回路输入输出变量的数值转换 (16)3.2.4 PID参数整定 ..................................................................... (17)4 程序设计...................................................................... .. (19)4.1 程序流程图...................................................................... .............................. 19 4.2 梯形图...................................................................... .. (19)I沈阳理工大学课程设计论文5 调试...................................................................... . (23)5.1 程序调试...................................................................... .. (23)5.2 硬件调试...................................................................... .. (23)结束语...................................................................... .................................................... 24 附录程序代码...................................................................... ........................................ 25 参考文献...................................................................... (27)II沈阳理工大学课程设计论文1引言1.1 温度控制系统的意义温度及湿度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。

基于单片机的水温控制系统设计毕设答辩

2 研究内容 RESEARCH CONTENTS
该系统主要包括传感器温度采集、A/D模数转换、按钮操作、单片机控制、数码管数字显示等。采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互，实现温度的设定、控制和显示。本设计还可以通过串口与上位机连接，实现计算机控制。为了实现高精度的水温控制，这种单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向晶闸管改变电炉和电源的通断来改变水温的加热时间。该系统由两个模块组成:键盘显示和温度控制。通过模块之间的通信，完成温度设定、实时温度显示、水温波动等功能。
基于单片机的水温控制系统设计
答辩人：学号：C来自NTENTS1 研究意义 2 研究内容 3 调试分析 4 课题总结
1 研究意义 RESEARCH SIGNIFICANCE
现代的发展，就控制器本身而言，控制电路可以采用应急经典控制理论和常规模拟控制系统，实现水温的自动统一。然而，随着计算机和超大规模集成电路的迅速发展，以现代控制理论和计算机为基础，由数字控制、显示、A/D和D/A转换、后配额执行机构和控制阀组成的计算机控制系统在过程控制中得到了越来越广泛的应用。此外，单片机的使用也使水温的智能控制成为可能，并提供完善的人机交互界面和多机通信接口，这些在常规的数字逻辑道路上往往难以或不可能实现。
硬件电路的调试要依次调试单片机的基本系统、前向通道和后向通道。调试时，可利用仿真器读写各接口地址，静态测试电路各部分连接是否正确；对于动态过程，可以编写一个简短的调试程序来配合硬件电路的调试。
3 调试分析 DEBUG ANALYSIS
软件的调试需要在仿真器提供的单步、断点、跟踪等功能的支持下对各子程序分别进行调试．将调试完的工程序连接起来再调试．逐步扩大调试范围。调试的过程一般是： A）测试程序输入条件或设定程序输入条件; B）以单步、断点或跟踪方式运行程序； C）检查程序运行结果； D）运行结果不正确时查找原因。修改程序，重复上述过程。

(完整版)基于单片机的PID温度控制毕业设计论文

前言温度是表征物体冷热程度的物理量。

在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。

因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。

单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。

将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。

现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。

但随之而来的是巨额的成本。

在很多的小型系统中，处理机的成本占了系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。

随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。

现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。

1绪论1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。

工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。

这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。

单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID，程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益[9]。

基于STM32单片机PID温控学习系统设计

• 155•本设计采用STM32F103单片机为主控芯片，采用数字型温度传感器DS18B20为温度检测器，采用3.5寸触摸液晶屏显示温度变化曲线以及PID相关参数设置，采用半导体制冷片对散热片加热，散热风扇对散热片散热，系统会根据所设参数控制半导体制冷片和散热风扇的运作。

前言：在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID 调节。

它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

温度控制在生活以及工业制造中都发挥着必不可少的作用，工业需要温度测控系统来监控温度，生活中也离不开温度测控系统为我们及时提供温度信息。

虽然只是一个简单的温度控制，却包含了许多知识的运用。

PID 实指“比例proportional ”、“积分integral ”、“微分derivative ”，这三项构成PID 基本要素。

P 代表控制系统的响应速度，越大，响应越快；I 用来积累过去时间内的误差，修正P 无法达到的期望姿态值（静差）；D 加强对机体变化的快速响应。

对P 有抑制作用。

PID 各参数的整定需要综合考虑控制系统的各个方面，才能达到最佳效果。

1.总体方案设计图1 系统总体功能框图系统主要功能：（1）触摸液晶屏一方面用于温度恒定值、散热系数、PID 相关参数、温度曲线显示精度的输入；另一方面用于显示所设置的参数、被加热元件散热片的温度随时间变化曲线、当前时间等。

（2）单片机根据设置的参数通过12V 驱动模块控制半导体制冷片实际功率，达到控制半导体制冷片散热片的加热快慢。

（3）单片机根据设置的散热系数通过12V 驱动模块控制散热风扇转速，从而模拟不同情形的降温速度。

（4）单片机通过串口实时发送温度、半导体制冷片加热系数、散热风扇转速。

便于上位机对数据保存和处理。

2.硬件部分2.1 主控芯片单片机作为整个系统的核心部件，决定整个系统的性能。

单片机需要完成的主要功能有：（1）读取温度传感器所采集的温度值。

基于PID算法的水温控制系统设计报告

基于PID的水温控制系统设计摘要本次设计采用proteus仿真软件，以AT89C51单片机做为主控单元，运用PID控制算法，仿真实现了一个恒温控制系统。

设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度，不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制，总体实现了一个恒温控制仿真系统。

系统设计中包含硬件设计和软件设计两部分，硬件设计包含显示模块、按键模块、温度采集模块、温度加热模块。

软件设计的部分，采用分层模块化设计，主要有：键盘扫描、按键处理程序、液晶显示程序、继电器控制程序、温度信号处理程序。

另外以AT89C51 单片机为控制核心，利用PID 控制算法提高了水温的控制精度，使用PID 控制算法实施自动控制系统，具有控制参数精度高、反映速度快和稳定性好的特点。

关键词：proteus仿真，PID，AT89C51，DS18B20温度控制目录1 系统总体设计方案论证 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 总体设计方案 (2)2 系统的硬件设计 (3)2.1 系统硬件构成概述 (3)2.2 各单元总体说明 (4)2.3 按键单元 (5)2.4 LCD液晶显示单元 (6)2.5 温度测试单元 (7)2.6 温度控制器件单元 (8)3 恒温控制算法研究（PID）............................................................................. 错误!未定义书签。

3.1 PID控制器的设计 (10)3.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 (12)4 系统的软件设计 (17)4.1 统软件设计概述 (17)4.2 系统软件程序流程及程序流程图 (18)4.3 温度数据显示模块分析 (19)4.4 测试分析 (22)5 模拟仿真结果 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。

基于PID算法的温度控制系统软件设计

基于PID算法的温度控制系统软件设计引言电加热炉是典型工业过程控制对象，其温度控制具有升温单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。

而PID控制因其成熟，容易实现，并具有可消除稳态误差的优点，在大多数情况下可以满足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定情况。

且快速性和超调量之间存在矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求。

模糊控制在快速性和保持较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。

将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统，利用模糊控制规则自适应在线修改PID参数，构成模糊自整定：PID控制系统，借此提高其控制效果。

基于PID控制算法，以ADuC845单片机为主体，构成一个能处理较复杂数据和控制功能的智能控制器，使其既可作为独立的单片机控制系统，又可与微机配合构成两级控制系统。

该控制器控制精度高，具有较高的灵活性和可靠性。

2温度控制系统硬件设计该系统设计的硬件设计主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和接口扩展等模块组成，如图l所示。

由图1可见，以内含C52兼容单片机的ADuC845为控制核心．配有640KB的非易失RAM数据存储器、外扩键盘输人、320x240点阵的图形液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示，超温报警装置等外围电路;预留微型打印机接口，可以现场打印输出结果;预留RS232接口，能和PC机联机，将现场检测的数据传输至PC机来进一步处理、显示、打印和存档。

电阻炉的温度先由热电偶温度传感器检测并转换成微弱的电压信号，温度变送器将此弱信号进行非线性校正及电压放大后，由单片机内部A／D转换器将其转换成数字量。

此数字量经数字滤波、误差校正、标度变换、线性拟合、查表等处理后。

一方面将炉窑温度经人机面板上的LCD显示：另一方面将该温度值与被控制值（由键盘输入的设定温度值）比较，根据其偏差值的大小，提供给控制算法进行运算，最后输出移相控制脉冲，放大后触发可控硅导通（即控制电阻炉平均功率）。

基于PID控制算法的温度控制系统的设计与仿真

摘要本设计是一种温度控制系统，温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。

其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。

采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等具有重要的现实意义。

PID控制法最为常见，控制输出采用PWM波触发可控硅来控制加热通断。

使系统具有较高的测量精度和控制精度。

单片机控制部分采用AT89S51单片机为核心，采用Keil 软件进行编程，同时采用分块的模式，对整个系统的硬件设计进行分析，分别给出了系统的总体框图、温度检测调理电路、A/D转换接口电路，按键输入电路以及显示电路，并对相应电路进行相关的阐述软件采用PID算法进行了建模和编程，在Proteus环境中进行了仿真。

关键词：PID;单片机；温度控制；Keil；ProteusAbstractThis design is a kind of temperature control system,The temperature control in industrial production and scientific research is of great significance.Belongs to pure first-order lag link, the control system has the characteristics of big inertia, pure lag and nonlinear, the traditional control overshoot and adjustment time is long, low control precision.By single chip microcomputer temperature control, has simple circuit design, high accuracy and good control effect, to improve the production efficiency, promote the progress of science and technology has important practical significance.PID control is the most common, the control output PWM wave triggering thyristor is used to control the heating on and off.Make the system has high accuracy of measurement and control precision.Single-chip microcomputer control part adopts single chip microcomputer A T89S51 as the core,Using Keil software programming,Using block pattern at the same time, analyzes the hardware design of the whole system, respectively, of the overall system block diagram is given, the temperature detection circuit, A/D conversion interface circuit, key input circuit and display circuit, and the corresponding circuit are related in this paper, the software, the PID algorithm is used for modeling and programming in the Proteus simulation environment.Key words:PID；Single chip microcomputer；The temperature control；Keil；Proteus目录1绪论 (1)2设计方案 (2)3系统硬件仿真电路 (3)3.1 温度测量调理电路 (3)3.2 A/D转换电路 (4)3.3 按键输入电路 (5)3.4 数码管显示电路 (6)3.5 温度控制电路 (7)4程序设计 (9)4.1 程序整体设计 (9)4.2 子程序设计 (1111)4.3源程序设计 (119)5软件调试与运行结果 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1绪论现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。

基于PID算法温度控制系统设计

基于PID算法温度控制系统设计作者：杨伟浩来源：《数字技术与应用》2019年第05期摘要：本文采用NTC热敏电阻温度采集，STC15F2K60S2单片机为主控芯片，以PID为核心算法、PWM控制方式控制半导体制冷片，实现恒温的温度控制系统。

硬件主要分为电源压降电路、温度采集电路、温控电路等三大部分。

关键词：PID算法;PWM;温度控制中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0016-020 绪论目前PID控制的理论研究和工程实践非常广泛，有三种比较常见的PID控制算法，分别是：位置式算法、增量式算法和积分分离算法。

本设计采用积分分离算法，要求温度可以设置在15℃到80℃之间，控制精度±0.5℃。

1 系统的硬件架构设计1.1 电源压降电路本系统电源电路采用TI公司的升降压开关稳压器MC33063芯片，它具有宽电压3V至40V输入，可调输出电压1.25V至40V，输出开关电流最高达到1.5A。

根据MC33063芯片手册Vout=1.25*（1+（R2/R1）），将R1=1.2K，R2=3.6K，可得出Vout=5V。

1.2 温度采集电路温度采集电路是采用U.S.Sensor公司生产的热敏电阻KS103J2做为温度传感器PT4，与电阻R74串联构成一个分压电阻电路，分压电阻的计算公式为Uo=（PT4/（R74+PT4））/Ui。

输出电压Uo通过LMP2012A放大信号作用，将电压放大了3倍，其放大倍数是由R73跟R67决定的，等同于公式（R73+R67）/R73=3，然后由ADS8325进行16位AD转换得到电压Vad，此时Uo=（5*Vad）/（65535*3），设R74=75K，Ui=5V，将Uo、R74、Ui代入分压电阻计算公式，可得出热敏电阻PT4此时的阻值，然后进行查表，可得出此时的温度，如图1所示。

1.3 温控电路温控电路如图2所示。

基于单片机的恒温箱温度控制系统的设计

课程设计题目：单片机恒温箱温度控制系统的设计本课程设计要求：本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。

设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，可以使温度保持在要求的一个恒定范围内，配有键盘，用于输入设定温度；配有数码管LED用来显示温度。

技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。

2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。

3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。

4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。

5、对升、降温过程没有线性要求。

6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。

一、本课程设计系统概述1、系统原理选用AT89C2051单片机为中央处理器，通过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动恒温箱的加热或制冷。

2、系统总结构图总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。

总体方案经过反复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件，总体方案如下图：图1系统总体框图二、硬件各单元设计1、单片机最小系统电路单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。

单片机的选择在整个系统设计中至关重要，该单片机与MCS-51系列单片机高度兼容、低功耗、可以在接近零频率下工作等诸多优点，而广泛应用于各类计算机系统、工业控制、消费类产品中。

基于单片机和PID算法的温度智能控制系统设计

现代电子技术Modern Electronics TechniqueApr. 2024Vol. 47 No. 82024年4月15日第47卷第8期0 引言在工农业生产和人们日常生活中，温度是重要的控制量之一，例如：在冶金、窑炉、粮库、温室大棚、生物、医药、化工、休闲及居住场所等方面都需要对温度进行实时监测和控制[1⁃3]。

在某些生产领域，温度控制直接关系到产品的质量和性能，需要更加精确的温度控制系统[4⁃5]。

温度具有滞后、惯性大、非线性等特点，很难精确控制[6]，为此，文中设计了一款智能温度控制系统，采用STC89C52单片机为控制器。

PID 算法因其控制方法简单、效果好，在工业领域的温度控制方面被广泛应用[7⁃9]，DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.08.013引用格式：祖一康，徐妙婧.基于单片机和PID 算法的温度智能控制系统设计[J].现代电子技术，2024，47（8）：83⁃89.基于单片机和PID 算法的温度智能控制系统设计祖一康1，徐妙婧2（1.黄冈师范学院机电与智能制造学院，湖北黄冈 438000； 2.黄冈师范学院物理与电信学院，湖北黄冈 438000）摘要：为提高温度控制的智能化水平，设计一种智能温度控制系统。

该系统以STC89C52单片机为控制器，采用PID 算法控制温度，具有语音播报和手机远程控制等功能。

采用DS18B20温度传感器采集环境温度；设计LCD12864显示电路实时显示当前温度、温度上下限以及温度状态；设计WT588D 语音提醒电路，当测量温度小于下限或大于上限时发出语音提醒；设计按键电路实现温度上下限值的设定；设计蓝牙通信电路，与手机APP 通信，实现远程控制；采用PID 算法输出控制量，控制固态继电器驱动加热或降温装置，实现温度控制。

其次，对温度控制系统的硬件和软件进行设计，并制作实物进行运行测试。

基于单片机的温度控制系统设计毕业论文

分类号：TP212单位代码：科技大学本科专业职业生涯设计基于单片机的温度控制系统设计2012 年 4 月10日摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

本文从硬件和软件两方面来讲述对烘干箱温度的自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器，而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。

软件方面采用汇编语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。

为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。

关键词：单片机系统；传感器；数据采集；模数转换器；温度AbstractIn recent years along with computer penetration in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, led the traditional control test at the same time ever updated..In this paper, from two aspects of hardware and software about automatic temperature control process, the control process is mainly used AT89C51, ADC0809, LED display, LM324 comparator, but mainly through the DS18B20 digital temperature sensor to collect the environmental temperature, the single-chip microcomputer as the core control component, and through four digital tube display real-time temperature of a digital thermometer. Software using assembly language to program design, so that the instruction execution speed, save the memory space. In order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relation of designing program more concise, making hardware tocoordinatetheoperation under the software control.Keywords: SCM system; sensor; data acquisition; a / D converter temperature;目录1 绪论 (3)1.1课题的背景及其意义 (3)1.2课题研究的容及要求 (4)1．2.1 课题的主要研究的容 (4)2 AT89C51系列单片机介绍及硬件设计 (6)2.1 AT89C51系列单片机介绍 (6)2.1.1 AT89C51系列基本组成及特性 (6)2.1.2 AT89C51系列引脚功能 (7)2.1.3 AT89C51系列单片机的功能单元 (9)2．2 硬件设计 (12)2.2.1 温度采样部分 (12)2.2．2 控制温度 (14)2.2.3 模数转换部分 (15)2.2.4 模数转换技术 (15)2.2.5 积分型模数转换器 (15)2.2.6 显示部分 (16)3 软件设计 (18)3.1主程序流程图 (18)3.2 读温度子程序 (19)3.3 计算温度子程序 (19)3.4按键流程图 (20)3.5 显示流程图 (22)结论 (24)参考文献 (25)辞 (26)1 绪论1.1课题的背景及其意义现代工业设计，工程建设及日常生活中温度控制都起着重要的作用，早期的温度控制主要用于工厂时间生产中，能起到实时采集温度数据，提高生产效率，产品质量之用。

基于单片机的温度控制系统设计

基于单片机的温度控制系统设计温度控制系统是现代生活中不可或缺的一部分，常见于家庭的的空调、电饭煲、烤箱等家用电器，以及工业生产中的各种自动化设备。

本文基于单片机设计针对室内温度控制系统的实现方法进行说明，包括温度采集、温度控制器的实现和人机交互等方面。

一、温度采集温度采集是温度控制系统的核心部分。

目前比较常见的温度采集器主要有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器。

在本文中我们以半导体温度传感器为例进行说明。

常见的半导体温度传感器有DS18B20、LM35等，本次实验中采用DS18B20进行温度采集。

DS18B20是一种数字温度传感器，可以直接与单片机通信，通常使用仅三根导线连接。

其中VCC为控制器的电源正极，GND为电源负极，DATA为数据传输引脚。

DS18B20通过快速菲涅耳射线（FSR）读取芯片内部的温度数据并将其转换为数字信号。

传感器能够感知的温度范围通常为-55℃至125℃，精度通常为±0.5℃。

为了方便使用，DS18B20可以通过单片机内部的1-Wire总线进行控制和数据传输。

具体实现方法如下：1.首先需要引入相关库文件，如：#include <OneWire.h> //引用1-Wire库#include <DallasTemperature.h> //引用温度传感器库2.创建实例对象，其中参数10代表连接传感器的数字I/O引脚：OneWire oneWire(10); //实例化一个1-Wire示例DallasTemperature sensors(&oneWire); //实例化一个显示温度传感器示例3.在setup中初始化模块：sensors.begin(); // 初始化DS18B204.在主循环中，读取传感器数据并将温度值输出到串口监视器：sensors.requestTemperatures(); //请求温度值float tempC = sensors.getTempCByIndex(0); // 读取温度值Serial.println(tempC); //输出温度值二、温度控制器的实现温度控制器是本次实验的关键部件，主要实现对温度的控制和调节，其基本原理是根据温度变化情况来控制输出电压或模拟脚电平，驱动继电器控制电器设备工作。