基于PID的水温控制电路设计-文献综述

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基于PID控制器的温度控制系统设计

基于PID控制器的温度控制系统设计随着现代工业的快速发展，各种自动控制系统也得到了广泛应用。

其中，基于PID控制器的温度控制系统设计广泛应用于化工、制药、冶金等行业。

本文将从基本原理入手，详细论述基于PID控制器的温度控制系统设计。

一、PID控制器的原理PID控制器是一种经典的控制器，它采用比例、积分、微分三个控制量的组合，通过对控制量不同比例的组合，实现对被控对象的精确控制。

具体来说，PID控制器将被控对象的当前状态与期望的目标状态进行比较，计算出误差值，然后对误差值进行P、I、D三个控制量的加权计算，得到控制输出值，通过执行控制动作，使被控对象达到期望的目标状态。

其中，比例控制P以被控对象的当前状态与期望目标状态之间的误差值为输入，按比例放大输出控制信号，其控制效果主要针对误差量的大小。

积分控制I主要是针对误差值的积累程度，在误差值持续存在的情况下逐渐加大控制输出的幅度，使被控对象逐渐趋近期望的目标状态。

微分控制D主要是针对误差值的变化速度，当偏差值增加或减小的速率较快时，将适当增大或减小控制输出量的幅度，以加快误差的消除速度。

综上所述，PID控制器的优点在于能够快速消除误差，避免超调和欠调，稳定性强，且对于被控对象的性质要求不高。

因此，PID控制器成为了温度控制系统设计的主要控制器之一。

二、温度传感器的选取温度控制系统的核心是温度控制器，其中最关键的部分是温度传感器。

良好的温度传感器应具有温度响应时间短、测量范围广、精度高等特点。

其中最常用的温度传感器是热电偶和热电阻。

热电偶是一种基于热电效应的温度测量传感器，它是利用不同材料所产生的热电动势的差别测量温度。

热电偶具有灵敏度高、阻抗小、动态响应快等特点，但受到热电对、交流电干扰等因素影响较大，测量过程中容易出现漂移现象。

热电阻是一种利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性测量温度的传感器。

热电阻具有较高的精度、长期稳定性好的特点，但响应迟缓，对于超出其量程的高温不可用。

(完整版)基于PID电加热炉温度控制系统设计定稿毕业论文

基于PID电加热炉温度控制系统设计1概述电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。

对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。

单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。

采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。

在本控制对象电阻加热炉功率为800W，由220V交流电供电，采用双向可控硅进行控制。

本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围50~350C，保温阶段温度控制精度为正负1度。

选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。

其对象问温控数学模型为：其中：时间常数Td=350秒放大系数Kd=50滞后时间=10秒控制算法选用改PID控制2系统硬件的设计本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。

系统硬件结构框图如下：图2-1 系统硬件结构框图图2-2 系统电路图2.1电源部分本系统所需电源有220V交流市电、直流5V电压和低压交流电，故需要变压器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路。

电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。

但这样的电压还随电网电压波动（一般有+-10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。

因而在整流、滤波电路之后,还需要接稳压电路。

稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用78L05,配合电容将电压稳定在5V，供控制电路、测量电路和驱动执行电路中弱电部分使用。

基于单片机的PID温度控制器研究【文献综述】

毕业设计文献综述电气工程与自动化基于单片机的PID温度控制器研究摘要：在现代工业生产的许多环节中，温度是非常重要的一个指标。

随着控制理论和电子技术的发展，温度控制器的适应能力增强和高智能化正逐步成为现实。

其中以单片机为核心的数字控制器以其体积小、成本低、功能强而得到广泛应用。

本文主要研究在过程控制中得到广泛应用的PID控制在单片机温度控制系统中的作用。

该温度控制系统是一个典型的闭环反馈调节系统，采用一种新型的数字温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号处理电路和A／D转换电路就能直接与单片机完成数据采集和处理，并将所得的温度值与设定温度值相比较得到偏差。

通过对偏差信号的处理获得控制信号，采用PWM调节加热器的通断，从而实现对电热壶水温度的显示和控制。

本文主要介绍了电热壶水温控制系统的工作原理和设计方法，论文主要由三部分构成。

①系统整体方案设计。

②硬件设计，主要包括温度检测电路、显示电路、键盘输入电路和控制电路等。

③系统软件设计，软件的设计采用模块化设计，主要包括温度采集模块、显示模块、键盘模块、控制模块和报警模块。

关键词：单片机；温度传感器；PID控制1.课题研究的目的及意义在现代工业生产中，电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。

温度作为一个基本物理量，与人们的生产生活密切相关。

在工业生产过程中，温度作为一种常用的被控参数，在许多生产过程中都需要我们对温度参数进行检测控制。

例如：在化工生产、电力工程、冶金工业、造纸行业、食品加工和机械制造等领域中，人们都需要对各类加热炉、反应炉、热处理炉和锅炉中的温度进行检测控制。

通常的温度控制都采用偏差控制法。

偏差控制的原理是求出实测值对所需值的偏差量，然后通过对偏差量处理获得控制信号去调节加热器的功率，以实现对温度的控制。

通常，对偏差进行比例、积分和微分控制称为PID控制，是一种应用较为广泛的控制形式。

本课题是结合生产实际的科研工作，以单片机为核心，运用PID算法对温度进行控制，以达到较好的控制效果。

论文基于数字PID的温度自动控制系统设计毕业论文

论文基于数字PID的温度自动控制系统设计毕业论文论文基于数字PID的温度自动控制系统设计毕业论文目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 本课题的设计要求 (2)1.2 本文的主要内容 (2)1.3系统原理及设计 (3)2 系统硬件设计 (5)2.1 温度检测 (5)2.1.1 传感器选择 (5)2.1.2 热电偶冷端温度补偿 (6)2.1.2 测量放大电路 (7)2.2 A/D转换器的选择 (7)2.3 CPU选择 (9)2.4 声光报警和报警处理 (12)2.5 温度显示 (12)2.6可控硅调功控温 (14)2.6.1 调功电路设计 (14)2.7电源设计 (15)2.8主回路设计 (16)3 控制算法研究 (17)3.1 PID的控制概述 (17)3.2 PID控制 (17)3.2.1 位置式PID控制算法 (18)3.2.2增量式PID控制算法 (19)3.2.3积分分离PID算法 (19)4 系统软件设计 (21)4.1 系统主程序流程图设计 (21)4.2 积分分离PID控制流程设计 (21)4.3 A/D转换流程图设计 (21)5 结论 (25)致谢 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

参考文献.. (26)附录A 译文 (27)附录B 原文 (36)附录C程序 (50)附图D 电路图 (61)辽宁工程技术大学毕业设计（论文）引言在科学实验中广泛应用恒温箱，尤其在老化试验中对高温恒温箱应用的更多，所以对恒温箱的研究越发重要[1]。

本课题设计一个高温恒温箱，采用数字PID算法对采集进来的信号进行处理，在调节功率部分，特色采用零点检测技术，运用可控硅调节功率，这样可以做到实时调功，安全稳定，而且工作效率比较高，节电环保。

孙作斌：基于数字PID的温度自动控制系统设计1 绪论1.1 本课题的设计要求本设计是基于数字PID的温度自动控制系统，要求设计一个恒温箱，保温范围为800到850摄氏度，当温度超过850摄氏度时候，启动风扇进行散热。

基于单片机的模糊PID温度控制系统设计-文献综述

文献综述温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。

控制精度直接影响着产品质量的好坏。

实验室人员根据材料的烧成制度来调节电炉的输出电压以实现对电炉的温度控制。

一般的有两种方法:第一种就是手动调压法,第二种控制方法在主回路中采取双向可控硅装置,并结合一些简单的仪表,使得保温阶段能够自动,但这两种方法的升温过程都是依赖于试验者的调节,并不能精确的按照给定的升降温速度来调节。

本文提出的以参数自整定PID 控制为基础的温控系统简单、可靠,大大提高了控制质量及自动化水平,具有良好的经济效益。

电炉是热处理生产中应用最广的加热设备，通过布置在炉内的电热元件将电能转化为热能,借助辐射与对流的传热方式加热工件。

通常可用以下模型定性描述()02τ-=+t KV X dtdX T 式中 X ——电炉内温升（指炉内温度与室温温差)K ——放大系数t ——加热时间T ——时间系数V ——控制电压τ0——纯滞后时间但在实际热力过程中，由于被加热金属的导热率、装入量以及加热温度等因素的不同，直接影响着 K 、T 、τ0等参数的变化，因此电炉本身具有很大的不确定性。

温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。

控制精度直接影响着产品质量的好坏。

根据不同的目的，将材料及其制件加热到适宜的温度。

在工业生产过程中，电炉随着负荷变化或干扰因素的影响，其对象特性或结构发生改变。

电炉温控具有升温单向性、大时滞和时变的特点，如升温靠电阻丝加热，降温依靠自然冷却，温度超调后调整慢，因此用传统的控制方法难以得到更好的控制效果。

另外对于 PID 控制，若条件稍有变化，则控制参数也需调整。

自适应控制运用现代控制理论在线辨识对象特征参数，实时改变其控制策略，使控制系统指标保持在最佳范围内。

但由于操作者经验不易精确描述，控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示，而模糊理论正是解决这一问题的有效途径。

人们运用模糊数学的基本理论和方法，把规则的条件操作用模糊集表示并把这些模糊控制规则及有关信息(如评价指标、初始 PID 参数等)作为知识存入计算机知识库中，然后计算机根据控制系统的实际响应情况运用模糊推理，实现自动对 PID 参数的最佳调整。

PID温度控制(论文最终)

业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
目录
摘要 ...........................................................................................................................I Abstract ...................................................................................................................II 第 1 章绪论 .............................................................................................................1 1 ． 1 课题的背景与意义 ...........................................................................1 1 ． 3 课题举例简介 .................................................................................... 2 第 2 章总体方案 ................................................................................................... 3 2 ． 1 系统结构 ............................................................................................. 3 2 ． 2 具体设计考虑 .................................................................................... 3 本章小结 ........................................................................................................... 4 第 3 章元器件简介 ...............................................................................................5 3 ． 1 AT89C51 单片机 .................................................................................5 3． 1． 1 概述 ..........................................................................................5 3． 1． 2 主要特性 ................................................................................ 5 3． 1． 3 引脚功能 ................................................................................ 5 3 ． 2 PT100 温度传感器 ............................................................................ 7 3． 2． 1 概述 ..........................................................................................7 3． 2． 2 主要特性 ................................................................................ 7 3． 2． 3 PT100 工作原理 ....................................................................8 3 ． 3 ADC0804 模数转换器 ....................................................................... 9 3． 3． 1 主要特性 ................................................................................ 9 3． 3． 2 ADC0804 工作原理 .............................................................10 本章小结 ......................................................................................................... 11 第 4 章硬件设计 ................................................................................................. 12 4 ． 1 外围电路设计 ..................................................................................12 4 ． 2 电机驱动电路设计 ........................................................................ 12 4 ． 3 按键电路设计 ..................................................................................12 4 ． 4 电桥电路设计 ..................................................................................13 4． 4． 1 桥路形式 .............................................................................. 13 4． 4． 2 工作方式 .............................................................................. 13 4． 4． 3 根据 PT100 的经典电路 .................................................. 14 4 ． 5 LCD 显示电路设计 ..........................................................................14

(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]。

一种基于数字PID和单片机的温度控制系统设计毕业论文文献综述开题报告

5蜂鸣器报警模块：本设计中采用蜂鸣器做为报警系统,当采集到的温度经过处理后,超过规定温度上、下限时，单片机将通过P1。5口向蜂鸣器发送高电平信号使其发出警报生。
3.3
一般的键盘设计采用的是硬件设计，可是其在仿真设计中连接，线路会比较麻烦.所以在本此设置中我采用的是3按键软件控制,第一个按键为复位按键,其他两个为调节按键，3按键即可完成设计中起始温度设置与复位要求，方便简洁,线路清晰设计起来也较为方便。连接上上拉电阻,使其当未有按键按下时，各各按键位都处于高电平。
鱼儿也成为一种趋势,这也将会带动与之相关的产业也应运发展起来.鱼缸是养鱼的必备用具,型鱼缸也在市场上层出，其中水温的控制是关键。可见本次设计的温度控制系统具有实在的研究意义。
1。3温度控制系统国内外发展现状
目前，国外温度控制系统正向着高精度、高智能化发展。温度控制系统在我国各个行业的应用虽然已经很普遍了,可是从国内生产的温度控制器来看，总体发展水平还是落后与先进国家，同先进国家相比，还是有着很大的差距.在高端，高精度的温度控制方面，我国的温度控制技术受到了很大的局限性。在这方面有待与我们这代人的努力，同时在这方面我国还潜藏着巨大的潜力，有许多我们伸展的空间[2]。
关键词：PROTEUS仿真PID DS18B20温度控制
Based on PID and AT89C51 emperature Control System’s Design
Abstract
This design uses proteus simulation software and takes AT89C51 as master unit, using PID control algorithm to simulation a temperature control system. The Design uses temperature sensor DS18B20 acquisition real-time temperature，the use of PID algorithm control furnace temperature control simulation model，the overall implementation of a temperature control simulation system。The System design contains hardware design and software design two parts and the Hardware design include temperature control circuit, temperature detection and LED display circuit and so on。Part of the software design adopts modular structure。the main module is Keypad scanning. Key processing program digital pipe display procedures, relay control procedures，temperature signal processing program andSuper temperature alarming program.

基于PID算法的水温控制系统的设计

李昌禄，王李坤，张华健
（天津大学电气电子实验中心，天津
摘
３０００７２）
要：为了实现水温控制系统的设计要求，通过对各个模块电路方案的比较和论证，最后确定了以
ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为核心的硬件电路，选用ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器测量水温。系统可以实时地显示温度，并能通过温度设置来对水的温度进行调节，同时具有报警功能。另外，串口通讯程序的设计使得可以同步地在电脑
ｈａｓａｌａｒｍｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｓｅｉｒａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｐｉｒｎｔｏｕｔｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆ
ｃｏｍｐａｉｓｒｏｎａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｖａｉｏｒｕｓｍｏｄｕｌｅｃｉｒｃｕｉｔｓｃｈｅｍｅｓ，ｆｉｎａｌｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅＳＴＣ８９Ｃ５２ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．ＡｎｄｓｅｌｅｃｔＤＳ１８Ｂ２０ｔｏｍｅａｓｕｒｅ
ｔｒｏ１．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｘａｍｐｌｅａｐｐｌｉｅｓｔｏｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｒｅｌａｔｅｄｃｏｕｓｅｒｓｔｅａｃｈｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ．

基于PID的水温控制电路设计-文献综述

基于PID的水温控制电路设计文献综述摘要：在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。

但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器DS18B20，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。

单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于数码管上。

该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。

关键词：AT89C51 单片机，PID，DS18B20，LEDDesign of Water Temperature Controller Based on PID AlgorithmAbstract:Growing tensions in energy today, Electric water heater, water machine and electric meal bao in the household appliances such as heat preservation, Because of its simple temperature control system, resistance to achieve by temperature control, So could do a lot of energy is wasted. But use of AT89C51, cooperate the temperature sensor DS18B20, signal processing circuit, display circuit, the output control circuit, the alarming circuit etc control systems but can solve this problem. SCM can be detected water temperature sensor of analog conversion into the digital quantity, and shown in digital tube. This system has the flexibility, easy to operate and high reliability etc, there will be more broad development prospects.Key words: 89C51 single-chip microcomputer；PID；DS18B20；LED1 基于PID水温控制电路设计的概念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。

基于PID的恒温箱温度控制系统设计综述

基于PID的恒温箱温度控制系统设计（2008届）2008年6月摘要本设计是恒温箱温度控制系统设计。

可供各类实验室、医疗机构、食品加工、生产部门等使用。

在周围温度不断变化条件下，使用恒温箱，可以使一定范围的温度恒定在特定温度下，从而适应生活和工作。

控制的温度范围为50—1200C。

恒温箱可以在线设定温度，并对温度进行实时数码显示。

设计内容包括硬件和软件两个部分。

硬件主要由AT89S52单片机、DS18B20数字温度传感器、8155片外存储器、继电器，LED数码管和报警器等组成。

电原理图包括数据采集、温度显示、键盘设定、温度控制和复位电路等几个模块。

软件部分主要对PID算法进行了数学建模和编程。

本设计由键盘电路输入设定温度信号给单片机，温度信号采集电路采集现场温度信号给单片机，单片机根据输入与反馈信号的偏差进行PID计算，输出控制信号给加温控制电路，实现加温和停止。

当实际温度比设定温度大2摄氏度以上时，则清P1.3输出口，从而停止对电阻丝的加热。

当实际温度比设定温度小2摄氏度以上时，取PID的最大值，实现全功率输出。

在它们之间时，实现PID算法控制，控制可控硅的接触时间，调节电阻丝功率。

显示电路实现现场温度的实时监控。

软件部分，采用PID控制和时间最优控制相结合的控制方案，实现了控制速度快、超调小、线性控制精度高和实现成本低等的优点。

硬件部分采用单片机来实现温度控制，不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度的提高被控温度的技术指标，从而大大提高产品的质量。

关键词：恒温控制，单片机，数字PID算法ABSTRACTThe system of this design is the temperature controller of a constant temperature box.Can be provided as each kind of laboratory, medical treatment organization, food processing and produce the section etc. usage.Under the condition that the surroundings temperature continuously change, the usage constant temperature box, can make the temperature maintaining of the certain scope settle under the particular temperature, thus adapt the life and works.The temperature scope of the control is 50-120, The constant temperature box can with on-line enactment temperature, and carry on the solid hour to the temperature figures manifestation.When be placed in to set the appearance, figures tube manifestation enactment temperature, circulate, manifestation actual temperature.Design content including hardware and software two parts. The hardware mainly by at89S52 monolithic integrated circuit, the DS18B20 digit temperature sensor, 8155 piece of external memory, the relay, the LED nixietube and the alarm apparatus and so on is composed. Electricity schematic diagram including data acquisition, temperature demonstration, keyboard hypothesis, temperature control and reset circuit and so on several modules. The software part mainly has carried on mathematics modelling and the programming to the PID algorithm.The circuit design of the keyboard input from the settemperature signal to the microcontroller, Temperature SignalAcquisition Circuit collect temperature signal to the microcontroller,According to SCM input and feedback signal, the error for PID, the outputcontrol signals to the heating control circuit, Heating and achieve stop. Show circuit scene of the real-time monitoring of temperature. When actual temperature compares to set temperature big more than 2 degrees , then the pureexportation, thus stop to electric resistance silk of heating.When the actual temperature compares to set smaller than 2 degrees , taking the PID biggest value, carrying out the whole power exportation.among the two , carry out the PID calculate way control, control contact time that controvable silicon , regulate the electric resistance silk power.software part, the adoption PID control and the control project that time superior control combine together, carried out to control the speed quick, super adjust small, line control the accuracy is high and carry out the cost advantage of low etc..The hardware part adopts a machine to carry out the temperature control, not only have the control convenience, simple, vivid etc. advantage, and can is control with the significant exaltation the technique index sign of the temperature, raise the quantity of the product thus and consumedly.Keywords:Temperature，control，microcontroller，PID，algorithm, MATLAB目录绪论把温度作为被控参数进行研究无论在工业生产，还是在日常生活中，都已经变得非常适用和广泛了。

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 (8)3.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 (11)4 系统的软件设计 (15)4.1 统软件设计概述 (15)4.2 系统软件程序流程及程序流程图 (16)4.3 温度数据显示模块分析 (17)4.4 测试分析 (19)5 模拟仿真结果 ......................................................................................... 错误!未定义书签。

基于PID水温控制系统

基于PID水温控制系统摘要：介绍了温度控制系统的硬件组成，软件设计及控制算法。

针对控制对象的不确定性，采用了PID控制算法，实现了PID参数的在线自整定。

该系统具有实时性好，控制速度快，稳定性强等优点。

在业工生产过程中，温度是工业生产过程中常见的工艺参数之一，对温度控制的好坏直接影响产品的质量。

及时准确地得到温度信息并对其进行适当的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。

对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式和控制方式均不同。

本文介绍了一种基于89C52单片机的温度控制系统，本系统的任务是对温度进行实时监控与控制。

它以温度传感器DSl820对温度进行测量、采样与转换，并将测量结果送给单片机；单片机将输人的温度值与内部指定单元的给定温度值进行比较，根据比较结果，通过一个执行机构(可控硅)对加热源(加热炉的温度)的开关状态进行控制。

在控制环节中，本系统采用的是数字PID控制算法来实现上述功能。

传统的PID控制电路结构复杂，需配合相应的可控硅控制电路完成对温度的控制。

具有器件多、生产成本高、电路调试复杂的缺点。

所以，在该温度控制系统的设计中，运用单片机89C52进行数字PID运算能充分发挥软件系统的灵活性，具有控制方便、简单和灵活性大等优点1 系统结构及主要硬件电路设计1．1 系统结构该系统的控制对象是水温，水温经测温传感器DSl820转换成电压信号，经A／D转换成计算机可以接收的数字信号，保存在89C52单片机采样值单元中；再利用键盘输入设定温度，经温度标度转换成二进制数，保存在单片机内设定值单元；然后，调用显示子程序，显示设定温度和采样温度，然后把采样值与设定值输入单片机内进行数字PID控制算法的运算，运算结果由单片机输出，通过可控硅交流调压装置来控制时间的导通和关断，在达到设定温度后利用PWM方法来保持此温度，以此来调节温度。

该系统原理图如图1所示。

图1 系统原理图3 系统概要设计该系统能够实现测量-25℃~125℃的温度并予以显示，精度为0.625℃，准确度0.5℃。

文献综述的写法1

3.标注的文献综述的参考文献数量要求：中文加英文文献10～12篇，其中有2篇英文文献。
文献的写法要规范，完整，常用格式见下例。
―――――
图书标引要求：（注意文献中的标点符号）
[序号]作者.题名[M].出版地:出版者,出版年.
[1]邓开明,潘国顺,华文玉.大学物理[M].北京:机械工业出版社, 2005.
指导教师签字
年月日
二、温度控制系统的研究现状（要求给出具体的题目，结合自己毕设题目而改动）
此部分为文献综述的重点内Hale Waihona Puke 。主要说明以下问题（可以含图和表）：
1．温度控制系统的构成（可用框图表示）
2.现有控制系统的设计方法（包括硬件组成，控制器设计，控制原理等）及各种设计方法的优缺点。
3.现有技术的总结：解决了那些问题？现有技术需要那些改进之处？
期刊标引要求：
[序号]文献主要作者.文献题名[J].连续出版物题名,年，卷（期）:页码.
[2]李晓东,张庆红,叶瑾琳.气候学研究的若干理论问题[J].气象研究, 1999, 35（1）: 101-106.
专利标引要求：
[序号]专利申请者或所有者.专利题名.专利国别,专利号[P].公告日期.
[3]刘加林.多功能一次性压舌板.中国, 92214985.2[P]. 1993-04-14.
宁波大学本科毕业设计(论文)
文献综述
课题名称
基于PID的温度控制系统设计
指导教师
学院
专业
班级
学生姓名
学号
开题日期
要求：一、说明材料来源情况；二、对课题的研究历史、研究现状等进行准确的分析与归纳并作出简要评述；三、表达自己的观点与主张，阐述该课题的发展动向和趋势；四、字数要求2000字以上，可另附纸。

PID温控系统的设计及仿真-文献综述

文献综述温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。

在工业生产过程中，为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有效的控制，其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。

准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。

而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。

另外在各高等院校的实验室中，无不将温度作为被控参数，构成微机测控系统，供学生作综合实验或课程设计。

可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。

可是由于温度自身的一些特点,如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等,给控制过程带来了难题。

本文研究合适的控制方案对电烤箱温度进行控制，技术要求是调节时间短，超调量为零且稳态误差在±1℃内。

对电烤箱这样一个被控对象进行控制，有很多方案可选。

首选的方案是 PID 控制，因为它简单，容易实现，在大多数情况下可以满足性能要求，目前，PID 控制仍占 80%以上。

它有可消除稳态误差的优点。

PID 控制的性能取决于参数的整定情况，对那些对象模型复杂和模型难以确定的控制系统，具有很大的局限性，而且它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不一定能满足调节时间短、超调小的技术要求。

第二个值得尝试的方案就是模糊控制，模糊控制鲁棒性好，无需知道被控对象的数学模型，且在快速性方面有着自己的优势；可是由于它的理论并不完善，对它可能获得的控制性能无法把握。

而且模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起稳态误差。

但模糊控制过程的动态响应品质优于常规PID 控制，并对过程参数的变化具有较强的适应性。

基于以上所述目前国内外的温控方法的各自特点，以及温度这一物理参数变化缓慢，大惯性和大滞后的特点，本设计考虑采用模糊控制与PID控制相结合的参数模糊自整定PID控制方法来对温度进行控制，运用Simulink软件对它们的控制性能和抗干扰能力进行了仿真研究比较，选出合乎响应速度快、超调量为零、稳态误差在±1℃内的技术要求的解决方案。

基于PID的水温控制系统设计

3系统硬件设计
本设计硬件电路主要分为温度信号采集与转换模块（传感器DS18B20）、主机控制模块（单片机AT89C52）、温度控制模块（双向晶闸管BTA06）和液晶显示模块（LM1602液晶）等四部分。系统电路图如图1所示：
图1系统电路图
4系统软件设计
系统软件流程图如图2所示：
图2软件流程图
5结论
通过上述的分析进行系统搭建，可以实现水温的自动控制，从而表明上述系统的设计满足工业要求。
2.5单片机控制方式
2.5.1方案一
P控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。同时，由于水的温度调节，可以等效于“纯滞后＋一阶惯性”，理论可推导其易产生振荡。
2Hale Waihona Puke 5.2方案二PI控制是在比例控制的基础上加上积分作用，在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，采用比例积分控制方式，只要有足够长的响应时间，理论上可以做到稳态无静差。
2.3显示模块
本文采用LM1602液晶显示。LM1602液晶的市场价格便宜，可以与单片机直接连接，不需要增加额外的驱动电路，它可以显示所有的ASCII字符。另外可以同时显示32个字符，电路设计简单、软件复杂度低、性价比高。
2.4温度控制模块
本文采用双向晶闸管。市场上双向晶闸管的种类很多，本设计中采用的双向晶闸管BTA06价格便宜，配备以驱动电路，可以使设计成本大大降低，另外，采用双向晶闸管BTA06的硬件设计也较为简单。
2系统方案设计
2.1温度信号的采集及AD转换
本文采用数字类温度传感器进行温度采集，DS18B20可直接将温度信号转换为数字量，可编程的分辨率为9～12位,采用独特的单总线接口，只需要一条总线就可以实现与单片机通信，简化了硬件电路设计，降低了设计成本。

基于PID控制的智能水温调节系统设计

基于PID控制的智能水温调节系统设计【摘要】在生产生活中，经常需要对温度进行有效的控制。

该设计采用MSP430F149单片机和DS18B20水温采集模块，运用PID算法，实现对水温的精确控制，并通过液面检测装置实现恒压供水的目的。

整个系统具有结构简单、运行可靠、成本低廉等优点，有着广泛的应用前景。

【关键词】MSP430F149;DS18B20;PID算法;恒压供水Abstract：In the production and living，we often need to control the temperature effectively.This design used MSP430F149 microcontroller and DS18B20 temperature acquisition module，by PID algorithm to achieve precise control of temperature and constant pressure water supply purposes by liquid level detection device.The whole system has a simple structure，reliable operation，low cost and so on.So it has a wide range of applications in the future.Keywords：MSP430F149;DS18B20;PID algorithm;Constant pressure water supply1.引言温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工等领域会经常遇到的一个物理量。

在工业生产过程中为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度，压力，流量，速度等进行有效的控制。

其中温度控制在生产过程中占据了相当大的比例[1]。