温度控制系统ppt课件
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《温度控制PI》课件
《温度控制PI》PPT课件
温度控制PI是一个关键的主题，本PPT课件将探讨温度控制的定义、应用场 景以及PI控制和温度控制PI的具体内容。
什么是温度控制
1 定义
温度控制是一种通过调节系统内的温度来维 持或达到特定温度的过程。
2 应用场景
温度控制在各个行业中都有广泛的应用，例 如制造业、医疗设备和食品加工等。
PI控制
1 概述
P制。
2 PI参数
PI控制的两个关键参数是比例增益和积分时间，它们的选择对控制性能至关重要。
3 PI控制器原理
PI控制器基于误差信号的比例和积分部分，通过对输出信号的调整来稳定系统。
温度控制PI
1
温度控制流程分析
了解温度控制的整个流程，包括测量、反馈和控制。
2
PI控制在温度控制中的应用
探讨PI控制在温度控制中的优势和适用性。
3
温度控制PI系统设计实例
通过实例演示如何设计一个有效的温度控制PI系统。
总结
温度控制PI的优势
温度控制PI具有高精度、稳定性和可靠性的优势， 能够满足各种需求。
发展趋势
随着科技的进步，温度控制PI将继续发展，并在 更多领域得到应用。
第三章 温度测量与控制系统
感温介质因被测温度 的高低而导致其体积膨 胀或收缩造成压力的增 减,压力传给弹簧管，指 针偏转，指示出温度。
毛细管愈长，则温度 计响应愈慢，管愈细， 则准确度愈高
测温范围 -20～60,0～100,20～120,60～160
温包插入深 150～280（尾长≤12M）
度(mm)
Φ8,Φ10Φ,Φ13,Φ14不锈钢管
（b）把冷端用补偿导线 引至电加热的恒温器内
8
精度最高！
（2）冷端温度校正法
中间温度定律： 热电偶AB在接点温度为T、T0时的热电势EAB(T,T0)等于热电 偶AB在接点温度为T、TC和TC 、 T0时的热电势EAB(T,TC)、 EAB(TC,T0)的代数和。 计算公式：
EAB(T,T0)= EAB(T,TC)+EAB(TC,T0)
T0=0C
中间温度定律
T0=恒温 T
EAB (T ,T0 ,0) EAB (T ,T0 ) EAB (T0 ,0)
查表T
实际测量
查表EAB
（3）补偿导线法
补偿导线
易干扰
0~100C
恒温
（4）补偿热电偶法
根据中间温度定律，用另一支热电偶测量 出测温热电偶的冷端温度来进行修正。
（5）冷端补偿器法
热电偶回路总电势为：
EAB T，T0 EAB T EAB T0 EA T，T0 EB T，T0
其中温差电势EA（T，T0）和EB（T，T0）比接触电势小很多， 可忽略不计，且EAB（T0）总与EAB（T）的方向相反，上式简化 为：
EAB T，T0 EAB T EAB T0
热电偶测温原理
热电偶的测温原理基于热电效应。 将两种不同的导体A和B连成闭合回 路，当两个接点处的温度不同时， 回路中将产生热电势，由于这种热 电效应现象是1821年塞贝克 （Seeback）首先发现提出，故又称 塞贝克效应。
温度控制系统的发展概况
时滞温度控制系统是一个具有重要应用价值的系统，其运行过程中存在明显 的滞后效应。滞后效应的产生主要是由于物质传输、热量传递和系统自身动力等 方面的原因，使得控制系统对温度变化的响应变得迟缓。为了有效提高时滞温度 控制系统的性能，研究者们不断探索新的控制方法。
随着科学技术的不断发展，时滞温度控制系统的研究已经取得了一定的成果。 然而，现有的控制方法仍然存在诸多不足，如控制精度不高、稳定性差、不能有 效处理时滞等问题。因此，探索更为有效的控制方法显得尤为重要。
本次演示对时滞温度控制系统控制方法的研究进行了综述，总结了现有方法 的优缺点，并针对存在的问题提出了一种新的自适应控制方法。通过实验设计和 仿真技术验证了该方法的有效性。未来的研究方向可以包括探索更加智能和适应 复杂环境变化的
控制算法，为实际工业应用提供更加可靠和精准的温度控制方案。
感谢观看
总之，温度控制系统的发展概况表明，随着技术的不断进步和创新，温度控 制系统的应用领域越来越广泛，其基本构成更加完善，发展前景广阔。相信未来 温度控制系统会朝着更加智能化、网络化、高精度和高效率的方向迈进，为推动 现代工业和科技的发展做出更大的贡献。
参考内容
随着科技的不断发展，智能化成为各行各业的主要趋势。温度控制作为日常 生活和工业生产中的重要环节，如何实现智能化以提高效率、节约能源以及提高 生产质量，已成为业界的焦点。本次演示将介绍一种智能温度控制系统，包括其 设计、应用及未来发展前景。
此外，温度控制系统在建筑、食品、医药等各个行业中也有着广泛的应用。 例如，在建筑行业中，温度控制系统能够保证室内恒温，提高居住舒适度；在食 品行业中，温度控制系统能够实现对食品的恒温干燥，保证食品的口感和营养价 值；在医药行业
中，温度控制系统能够确保药品生产过程中的温度稳定，提高药品的质量和 安全性。
智能型电冰箱温度控制系统 ppt课件
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
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设计的总体设计框图
外围电路的设计师保证电冰箱核心芯片
AT89C51单片机正常稳定工作的保证，设计
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
本电冰箱电控系统的主要功能
1.设置三个温度测量点。 数量范围-26°C至+ 26°C，精度±0.5°C;； 2.蒸发器、冷冻室和冷藏室温度设定等都是由功能按键分别调控； 3.利用液晶显示冷冻室、冷藏室温度，冰箱门报警倒计时； 4.当冷冻压缩机停止3分钟时，它会再次自动启动。 5.冷冻机具有自动除霜功能，当霜厚达到3毫米时会自动解压。 6.当冰箱门未关闭延时超过2分钟自动报警； 工作电压180至240 V，当过电压或者欠电压，按键失灵，仿真电路中所 有原件停止运行
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件.ppt
(4) 受热面结渣
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 8
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 10
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
有延迟，有惯性， 有自平衡能力。
图5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性
图5-2 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增 设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式 下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温 是随流量D的增加而升高的。动态特性如图5-2所示。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 4
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(2) 给水温度与汽温的关系
提高给水温度，将使过热汽温下降，这是因为产生 每千克蒸汽需要的燃料量减少了，流经过热器的烟气量 也减少了。也可以这样认为：提高给水温度后，在相同 的燃料量下，锅炉的蒸发量增加了，故过热气温将下降。 因此，是否投入高加将使给水温度相差很大，这对过热 气温有明显影响。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 7
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 8
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 10
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
有延迟，有惯性， 有自平衡能力。
图5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性
图5-2 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增 设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式 下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温 是随流量D的增加而升高的。动态特性如图5-2所示。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 4
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(2) 给水温度与汽温的关系
提高给水温度，将使过热汽温下降，这是因为产生 每千克蒸汽需要的燃料量减少了，流经过热器的烟气量 也减少了。也可以这样认为：提高给水温度后，在相同 的燃料量下，锅炉的蒸发量增加了，故过热气温将下降。 因此，是否投入高加将使给水温度相差很大，这对过热 气温有明显影响。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 7
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。
热工控制系统第八章 汽温控制系统PPT课件
输出对输入x1的传递函数：
W X 1 S x y 1 1 S S 1 W T 1 S W W T 1 T S 2 W S T W 2 D S 1 W S D W 1 D S 2 W S D 2 W m S 1 S W Z S
(8-2) (8-3)
对于一个定值系统，扰动造成的影响应该越小越好，而定值部分应尽量保持恒定，因
1 WB 1
W0(s)
θ2
γθ2
上图中对应的主回路广义调节器的传递函数为：
W T2
sW 2B
1
2
1T1isTds
则主回路广义调节器的等效比例带为：
2
2 1 1 2
此时主回路广义调节器中各参数可以通过试验得到的等效被
控对象W0(s)的输出端过热汽温θ2在减温水量WB扰动下的阶跃响 应曲线，按单回路控制系统整定方法进行计算：(P175表6-6)
（8-5）
则有：
W b 2SK zK T 2K fK 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z
T 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z S 1
令： K b 2 1 K K T z2 K K T 2 fK K 2 fK K m 2 2K z,T b 2 1 K T 2K T f2 K 2K m 2K z
Iθ 2 -
I 2 1 1
内回路
γθ2
W2(s) θ2
主回路原理方框图 如果主调节器为PID调节器，其传递函数为：
WT2
s
1
2
1T1is
Tds
忽略导前区的惯性和迟延，则简化后导前区传递函数为：
W1
s
1
WB
1
1
此时主回路原理方框图可以简化为：
W X 1 S x y 1 1 S S 1 W T 1 S W W T 1 T S 2 W S T W 2 D S 1 W S D W 1 D S 2 W S D 2 W m S 1 S W Z S
(8-2) (8-3)
对于一个定值系统，扰动造成的影响应该越小越好，而定值部分应尽量保持恒定，因
1 WB 1
W0(s)
θ2
γθ2
上图中对应的主回路广义调节器的传递函数为：
W T2
sW 2B
1
2
1T1isTds
则主回路广义调节器的等效比例带为：
2
2 1 1 2
此时主回路广义调节器中各参数可以通过试验得到的等效被
控对象W0(s)的输出端过热汽温θ2在减温水量WB扰动下的阶跃响 应曲线，按单回路控制系统整定方法进行计算：(P175表6-6)
（8-5）
则有：
W b 2SK zK T 2K fK 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z
T 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z S 1
令： K b 2 1 K K T z2 K K T 2 fK K 2 fK K m 2 2K z,T b 2 1 K T 2K T f2 K 2K m 2K z
Iθ 2 -
I 2 1 1
内回路
γθ2
W2(s) θ2
主回路原理方框图 如果主调节器为PID调节器，其传递函数为：
WT2
s
1
2
1T1is
Tds
忽略导前区的惯性和迟延，则简化后导前区传递函数为：
W1
s
1
WB
1
1
此时主回路原理方框图可以简化为：
温度控制系统
j =0 n
其中： 调节器第n 次采样输出值； 其中：u (n) ：调节器第 次采样输出值；
e(n) ：第 n 次采样的偏差值； 次采样的偏差值；
e(n − 1) ：第 (n-1)次采样的偏差值； 次采样的偏差值； 次采样的偏差值
PLC 09 3
K p :比例系数； 比例系数； 比例系数 Ts K i = K p ：积分系数；（教材式 7- 2 有误） 积分系数；（ ；（教材式 有误） Ti Td K d = K p ：微分系数。 微分系数。 Ts
1 u (t ) = K p [e(t ) + Ti de(t ) ∫0 e(t )dt + Td dt ]
t
2
PLC 09
PID算法的传递函数 算法的传递函数
G ( s) =
U ( s) 1 = K p [1 + + Td s ] E ( s) Ti s
2．数字PID控制算法 ．数字 控制算法
位置式算法: 位置式算法 设采样周期为T 离散化连续PID算法 设采样周期为 s，离散化连续 算法 求和代替积分，差分代替微分） （求和代替积分，差分代替微分） Ts n Td u (n) = K p {e(n) + ∑ e( j ) + [e(n) − e( n − 1)]} Ti j = 0 Ts = K p e(n) + K i ∑ e( j ) + K d ∆e(n)
0.8 y (kT − T ) + 0.2 y (kT )
表明： 表明：在滤波结果中起主要作用的是 y(kT−T)
是前一时刻的滤波值而不是当前时刻的采样值。 前一时刻的滤波值而不是当前时刻的采样值。 而不是当前时刻的采样值
y 例如： 相差1倍 例如： (kT − T ) = 0.5, y ( kT ) = 1, 相差 倍; y (kT ) = 0.8 y (kT − T ) + 0.2 y (kT ) = 0.6
其中： 调节器第n 次采样输出值； 其中：u (n) ：调节器第 次采样输出值；
e(n) ：第 n 次采样的偏差值； 次采样的偏差值；
e(n − 1) ：第 (n-1)次采样的偏差值； 次采样的偏差值； 次采样的偏差值
PLC 09 3
K p :比例系数； 比例系数； 比例系数 Ts K i = K p ：积分系数；（教材式 7- 2 有误） 积分系数；（ ；（教材式 有误） Ti Td K d = K p ：微分系数。 微分系数。 Ts
1 u (t ) = K p [e(t ) + Ti de(t ) ∫0 e(t )dt + Td dt ]
t
2
PLC 09
PID算法的传递函数 算法的传递函数
G ( s) =
U ( s) 1 = K p [1 + + Td s ] E ( s) Ti s
2．数字PID控制算法 ．数字 控制算法
位置式算法: 位置式算法 设采样周期为T 离散化连续PID算法 设采样周期为 s，离散化连续 算法 求和代替积分，差分代替微分） （求和代替积分，差分代替微分） Ts n Td u (n) = K p {e(n) + ∑ e( j ) + [e(n) − e( n − 1)]} Ti j = 0 Ts = K p e(n) + K i ∑ e( j ) + K d ∆e(n)
0.8 y (kT − T ) + 0.2 y (kT )
表明： 表明：在滤波结果中起主要作用的是 y(kT−T)
是前一时刻的滤波值而不是当前时刻的采样值。 前一时刻的滤波值而不是当前时刻的采样值。 而不是当前时刻的采样值
y 例如： 相差1倍 例如： (kT − T ) = 0.5, y ( kT ) = 1, 相差 倍; y (kT ) = 0.8 y (kT − T ) + 0.2 y (kT ) = 0.6
基于51单片机温度控制系统设计毕业答辩ppt课件
系统的硬件设计
系统的结构框图：
AD590 温度采集
ADC0809 A/D转换
控制电路
AT89C51
光电耦合 器可控硅SC源自 电热丝显示电路温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的硬件设计
系统工作原理：
在温控部分，选用AT89C51单片机为中央处 理器，通过AD590温度传感器进行温度采集， 将采集到的温度信号通过A/D转换再传输给单 片机，再由单片机控制显示器和执行单元。
执行单元是由单片机发出一个触发信号，
通过光电耦合器和双向可控硅来控制电热 丝的加热与停止。
温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
A/D转换器 （ADC0809）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统控制方案的选择： 这个方案是采用AT89C51单片机系统来实现的，
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现 各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管 来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案 选用的AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，使系统 整体结构更为简单
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的结构框图：
AD590 温度采集
ADC0809 A/D转换
控制电路
AT89C51
光电耦合 器可控硅SC源自 电热丝显示电路温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的硬件设计
系统工作原理：
在温控部分，选用AT89C51单片机为中央处 理器，通过AD590温度传感器进行温度采集， 将采集到的温度信号通过A/D转换再传输给单 片机，再由单片机控制显示器和执行单元。
执行单元是由单片机发出一个触发信号，
通过光电耦合器和双向可控硅来控制电热 丝的加热与停止。
温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
A/D转换器 （ADC0809）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统控制方案的选择： 这个方案是采用AT89C51单片机系统来实现的，
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现 各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管 来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案 选用的AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，使系统 整体结构更为简单
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
温度控制系统的PLC控制 PPT课件
3 V3 C p3
T3
4 V4
C p4
T4
联立以上各式得
P t u 2 h (Tt T ) A Ts4 Ah
1 V1 C p1
T1
2
V2
C p2
T2
3
V3
C p3
T3
4
V4
C p4
T4
可编辑
9
控制的实现
PWM控制原理：冲量相等而形状不同的 窄脉冲加在具有惯性环节上时，其效果 是相同的。
基于PLC的温度控制系统
李因鹏 2003.12.12
可编辑
1
过程控制简介 温度控制系统的工作原理 控制的实现 Profibus网的搭建 目前的进展及工作展望
可编辑
2
一.过程控制简介
过程控制
被控量是压力、温度、流量、液位、成分等
过程控制的发展
温度控制系统的特点
可编辑
3
手工控制阶段(40年代以前）：
由物理层（RS232/422/485等协议)、数据链 路层(轮询/令牌等介质访问方式）和应用层组 成。
可编辑
17
现场总线集成了控制技术、计算机技术与通信 技术，具有以下几项技术特征：
现场设备彼此通过传输介质以总线拓扑相连；
网络数据通信数据传输速率高，实时性好；
分散的功能模块，便于系统维护、管理与扩展， 提高可靠性；
输入通道：SM321 2×12bit 0~2.5V ->0~27648
输出通道：SM322 2×12bit
固态继电器:
控制电压：3～32VDC，输出电压：220VAC
温度传感器:
非接触式：测温速度快，可测高温，易受干扰 接触式：简单可靠，精度高，不能测高温，有滞后 热电偶/热电阻 WZP型Pt100温度传感器
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计ppt课件
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
一、目的、意义及现状分析 二、任务及要求 三、设计思路 四、参考文献 五、进程安排
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
一、本课题的目的及意义
1.1 目的 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 。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进 行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。 由于电阻炉在国民经济中有着广泛的应用，而大多数电阻 炉存在着各种干扰因素，将会给工业生产带来极大的不便 。所以本设计的目的是用单片机设计一个能在多种领域得 到广泛应用的电阻炉温度控制系统。
Regulatiors in a Digital Process IEEE Trans industrial Electronics,1984,IE31,4(11):74~78 • [8]. 李小莹.传感器与测试技术.北京：高等教育出版社.2004
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
控制系统的结构框图
时钟电路 键盘
液晶显示 报警电路
温度检测电路
传感器
单片机
电 阻
MCS-51
炉
温度控制
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
一、目的、意义及现状分析 二、任务及要求 三、设计思路 四、参考文献 五、进程安排
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
一、本课题的目的及意义
1.1 目的 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 。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进 行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。 由于电阻炉在国民经济中有着广泛的应用，而大多数电阻 炉存在着各种干扰因素，将会给工业生产带来极大的不便 。所以本设计的目的是用单片机设计一个能在多种领域得 到广泛应用的电阻炉温度控制系统。
Regulatiors in a Digital Process IEEE Trans industrial Electronics,1984,IE31,4(11):74~78 • [8]. 李小莹.传感器与测试技术.北京：高等教育出版社.2004
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
控制系统的结构框图
时钟电路 键盘
液晶显示 报警电路
温度检测电路
传感器
单片机
电 阻
MCS-51
炉
温度控制
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18
➢小插曲
1.困惑与PID三个参数的调节，本来我是想从纯理 论的方面去思索这个问题的后面与老师交谈了下 才知道PID的参数调节是与实际环境相关的。 2.鬼影，LCD1602出现鬼影。本来我并不知道这 个是鬼影，在网上搜索也就不知道检索什么关键 词。后面请教了公司的一个毕业不久的学长得知 是鬼影，解决方法是在VDD端和地之间串联个 10K的电位器，发现鬼影可调。
基于PID算法和51单片机的温 度控制系统设计
1
目录
研究意义 研究背景 研究内容 研究方法 硬件电路 软件设计 小插 曲 结论
2
➢研究意义
温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的 是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程 都紧密的与温度相联系。在很多生产过程中，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。
23
敬请老师批评指正
谢谢！
24
通过~(P0|oxf0)的 值知道是哪一行有
按键按下
P0=ox0f N
判断P0是否等于ox0f即判断按键是否松开 Y
返回按键
结束
Y Y 返回值为字符X
➢软件设计
17
➢软件设计
软件设计还有许多的小程序和一些小技巧 比如初始化程序，DS18B20的时序电路， 如何命名变量，如何程序模块化等，就在 此略过。
3
➢研究背景
近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但 在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温 度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测 温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决 的问题 。 从工业控制器的发展过程来看，温度控制技术大 致可分以下几种：定值开关温控法、PID线性温 控法、智能温控法。
21
➢小插曲
6．模块的综合，以前变成的时候都是写小程序，这次 我把这些小模块加在了一起，中间出现了许多的小问题， 使得编译通过不了。总能马上解决的那种。 7.MOC3051和BTA08的电路图我开始不会接，不懂原 理后来问了公司的一个经验比较老道的大哥。弄清原理 后，然后我就按照MOC3051的经典案例接了硬件电路。 最后却忽略了焊锡能通过的最大电流问题。用焊锡部分 用比较粗的导线代替。
5
➢研究方案
6
USB供电
➢电路设计
7
晶振和复位电路
➢电路设计
8
程序下载电路
➢电路设计
9
报警电路
➢电路设计
10
显示电路
➢电路设计
11
矩阵键盘
➢电路设计
12
温度传感器电路
➢电路设计
13
负载驱动电
注释
在输入没有完成的时候是不会 调用PID算法的， 这个时候的 加热目标值还是上一次的输入 值。 如果输入长时间没有完 成系统是无法正常工作的
根据W_pid的值求出加热的 PID功率求出PWM的占空比
PID算法结束
16
按键程序
开始
对阵键盘的对应的 表格赋值，方便后
面查表
P0=oxf0 行为低4 位 列为高4位
判断P0是否等于oxf0 N
延时500us
判断P0是否等于oxf0 N
通过~(P0|ox0f)的 值得到是哪一列有
按键按下
P0=ox0f
22
➢总结
同时本设计还存在着一些不足，例如：系统的硬件设计 方面有待完善，可以增加各种保护功能和故障检测功能。 还有可以用12864显示温度曲线，或者用电脑和单片机 描出图形，使得PID参数更好的调节。 通过本次毕业设计我感受很深，从中学到了很多东西。 通过本次实践，不但培养了我们独立思考问题的能力， 同时也增强了我的动手能力，为以后步入工作岗位奠定 了基础。
4
➢研究内容
本次设计控制对象是1L水的温度，主要要求如下： （1）能够连续测量水的温度值，用LCD1602显示水的实 际温度。 （2）能够设定水的温度值，设定范围是30℃～90℃。 （3）能够实现水温的自动控制，如果设定水温为85℃， 则能使水温保持恒定在85℃的温度下运行。 （4）用DS18B20做温度传感器，用单片机AT89C52和 PID算法控制电加热器，通过矩阵键盘的输入来控制水温 的设定值，数值采用LCD1602显示。
停止加热
Y
开始 温度大于目标温度
➢软件设计
最大功率加热
Y
温度是否相差2℃
计算离目标温度还差多少功 率er[2]
积分W_i[1]=Ki*er[2]
W_pid=Kp*er[2]+W_i[1]+W_i[0]+ Kd*(er[0]-2*er[1]+er[2])
er[0]=er[1] er[1]=er[2] W_i[0]=W_i[0]+W_i[1]
停止计时
Y
扫描是否有按键按下
Y
读出按键值并存储 N
在LCD1602中显示 按键输入值
按键输入是否完整
Y
调用PID算法
N 给PWM波的高电平 的占空比赋值
开始计时
开始
开机初始化 T是否等于0.1秒
N T是否等于0.2秒
停止计时
读取DS18b20的温 度数据送LCD显示
T=0
开始计时
➢软件设计
15
PID算法
19
➢小插曲
3.以前我用单片机烧写程序的时候都是用M8下载器，这次我是用 的串口烧写，需要的条件是USB转串口驱动，和一个STC-ISP软 件，注意要调节好对应的USB口。 4.在实习的时候我看了公司的不少程序蛮有感触的，我发现他对 变量的命名很好让人看到这个变量知道这个变量的作用，方法是 下划线和大小写。还有一个是扫描程序，用定时器让一个变量自 加，就等于到了某个时间单片机会去检查某个部位，本来我是打 算用中断写这些程序的。本次毕业设计我就用上了这些学到的东 西。初次用比较生疏。
20
➢小插曲
5.矩阵键盘这块焊接的时候倒是发了我不少时间， 以前都是看着的以为自己会。这次我真正的感受到 动手和不动手的区别。矩阵键盘的程序也让我纠结 了点时间。这里有个思维过程。首先我确定了我的 这个电路是有按键按下是高电平的IO口会被拉低， 比如说11110000会变成1011000，让P0口和 00001111继续位或运算在按位取反，就可以得到是 第二列有按键按下，在赋值00001111就可以等到行 就能确定是哪个按键按下。这里要理清硬件电路的 关系才能编程。
➢小插曲
1.困惑与PID三个参数的调节，本来我是想从纯理 论的方面去思索这个问题的后面与老师交谈了下 才知道PID的参数调节是与实际环境相关的。 2.鬼影，LCD1602出现鬼影。本来我并不知道这 个是鬼影，在网上搜索也就不知道检索什么关键 词。后面请教了公司的一个毕业不久的学长得知 是鬼影，解决方法是在VDD端和地之间串联个 10K的电位器，发现鬼影可调。
基于PID算法和51单片机的温 度控制系统设计
1
目录
研究意义 研究背景 研究内容 研究方法 硬件电路 软件设计 小插 曲 结论
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➢研究意义
温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的 是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程 都紧密的与温度相联系。在很多生产过程中，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。
23
敬请老师批评指正
谢谢！
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通过~(P0|oxf0)的 值知道是哪一行有
按键按下
P0=ox0f N
判断P0是否等于ox0f即判断按键是否松开 Y
返回按键
结束
Y Y 返回值为字符X
➢软件设计
17
➢软件设计
软件设计还有许多的小程序和一些小技巧 比如初始化程序，DS18B20的时序电路， 如何命名变量，如何程序模块化等，就在 此略过。
3
➢研究背景
近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但 在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温 度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测 温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决 的问题 。 从工业控制器的发展过程来看，温度控制技术大 致可分以下几种：定值开关温控法、PID线性温 控法、智能温控法。
21
➢小插曲
6．模块的综合，以前变成的时候都是写小程序，这次 我把这些小模块加在了一起，中间出现了许多的小问题， 使得编译通过不了。总能马上解决的那种。 7.MOC3051和BTA08的电路图我开始不会接，不懂原 理后来问了公司的一个经验比较老道的大哥。弄清原理 后，然后我就按照MOC3051的经典案例接了硬件电路。 最后却忽略了焊锡能通过的最大电流问题。用焊锡部分 用比较粗的导线代替。
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➢研究方案
6
USB供电
➢电路设计
7
晶振和复位电路
➢电路设计
8
程序下载电路
➢电路设计
9
报警电路
➢电路设计
10
显示电路
➢电路设计
11
矩阵键盘
➢电路设计
12
温度传感器电路
➢电路设计
13
负载驱动电
注释
在输入没有完成的时候是不会 调用PID算法的， 这个时候的 加热目标值还是上一次的输入 值。 如果输入长时间没有完 成系统是无法正常工作的
根据W_pid的值求出加热的 PID功率求出PWM的占空比
PID算法结束
16
按键程序
开始
对阵键盘的对应的 表格赋值，方便后
面查表
P0=oxf0 行为低4 位 列为高4位
判断P0是否等于oxf0 N
延时500us
判断P0是否等于oxf0 N
通过~(P0|ox0f)的 值得到是哪一列有
按键按下
P0=ox0f
22
➢总结
同时本设计还存在着一些不足，例如：系统的硬件设计 方面有待完善，可以增加各种保护功能和故障检测功能。 还有可以用12864显示温度曲线，或者用电脑和单片机 描出图形，使得PID参数更好的调节。 通过本次毕业设计我感受很深，从中学到了很多东西。 通过本次实践，不但培养了我们独立思考问题的能力， 同时也增强了我的动手能力，为以后步入工作岗位奠定 了基础。
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➢研究内容
本次设计控制对象是1L水的温度，主要要求如下： （1）能够连续测量水的温度值，用LCD1602显示水的实 际温度。 （2）能够设定水的温度值，设定范围是30℃～90℃。 （3）能够实现水温的自动控制，如果设定水温为85℃， 则能使水温保持恒定在85℃的温度下运行。 （4）用DS18B20做温度传感器，用单片机AT89C52和 PID算法控制电加热器，通过矩阵键盘的输入来控制水温 的设定值，数值采用LCD1602显示。
停止加热
Y
开始 温度大于目标温度
➢软件设计
最大功率加热
Y
温度是否相差2℃
计算离目标温度还差多少功 率er[2]
积分W_i[1]=Ki*er[2]
W_pid=Kp*er[2]+W_i[1]+W_i[0]+ Kd*(er[0]-2*er[1]+er[2])
er[0]=er[1] er[1]=er[2] W_i[0]=W_i[0]+W_i[1]
停止计时
Y
扫描是否有按键按下
Y
读出按键值并存储 N
在LCD1602中显示 按键输入值
按键输入是否完整
Y
调用PID算法
N 给PWM波的高电平 的占空比赋值
开始计时
开始
开机初始化 T是否等于0.1秒
N T是否等于0.2秒
停止计时
读取DS18b20的温 度数据送LCD显示
T=0
开始计时
➢软件设计
15
PID算法
19
➢小插曲
3.以前我用单片机烧写程序的时候都是用M8下载器，这次我是用 的串口烧写，需要的条件是USB转串口驱动，和一个STC-ISP软 件，注意要调节好对应的USB口。 4.在实习的时候我看了公司的不少程序蛮有感触的，我发现他对 变量的命名很好让人看到这个变量知道这个变量的作用，方法是 下划线和大小写。还有一个是扫描程序，用定时器让一个变量自 加，就等于到了某个时间单片机会去检查某个部位，本来我是打 算用中断写这些程序的。本次毕业设计我就用上了这些学到的东 西。初次用比较生疏。
20
➢小插曲
5.矩阵键盘这块焊接的时候倒是发了我不少时间， 以前都是看着的以为自己会。这次我真正的感受到 动手和不动手的区别。矩阵键盘的程序也让我纠结 了点时间。这里有个思维过程。首先我确定了我的 这个电路是有按键按下是高电平的IO口会被拉低， 比如说11110000会变成1011000，让P0口和 00001111继续位或运算在按位取反，就可以得到是 第二列有按键按下，在赋值00001111就可以等到行 就能确定是哪个按键按下。这里要理清硬件电路的 关系才能编程。