基于PID算法和51單片機的溫度控制系統

2 系統的硬件構成
本系統由傳感器A／D采樣輸入、單片機控制、人機交互、控制信號輸出四部分組成，其中溫度傳感部分由測試采樣電路實(shí)現，人機交互由矩陣鍵盤(pán)和LCD液晶屏構成，PID控制算法由89C52單片機實(shí)現，控制信號輸出部分則由功率放大和開(kāi)關(guān)控制電路組成。系統框圖如圖1所示。

3 主程序流程
軟件程序是本控制系統的核心，它包括從溫度采樣到信號輸出的整個(gè)流程控制，其示意圖如圖2所示。

程序功能主要由以下的幾部分組成：
(1)初始化：設定各參數的初始值，設定各中斷及定時(shí)器。
(2)接收／發(fā)射：此部分程序主要完成數據的控制及顯示，主要通過(guò)89C52單片機的全雙工串行口完成和鍵盤(pán)部分的雙向通信。
(3)PC機通信：此部分完成與微機控制接口RS 232的連接及通信的控制。
(4)數值轉換子程序：由于主程序中用到了很多的數值轉換及數值的運算(如十進(jìn)制轉換成十六進(jìn)制、雙字節與單字節的除法運算等)，為了程序調用的方便，特將其編寫(xiě)成子程序的形式。
(5)PID算法。

4 實(shí)驗測試
系統的性能與穩定度需要通過(guò)具體實(shí)驗測試完成?，F用1 kW的電爐將電熱杯中的1 L清水進(jìn)行加熱。
觀(guān)測設定值和實(shí)測值之間的誤差(當水溫達到穩定時(shí)的值)，計算絕對誤差和相對誤差，見(jiàn)表1。

設定溫度為50℃，每隔30 s記錄實(shí)測溫度，如表2所示。

從表2中的數據可知，系統運行5 min時(shí)基本達到穩定。

5 結 語(yǔ)
由實(shí)驗結果可以看出，系統的誤差基本穩定在±0．3℃，可見(jiàn)系統的精度很好。此外，系統運行5 min時(shí)溫度基本達到穩定，穩定所需時(shí)間較短?？梢钥闯?，基于PID算法的單片機溫度控制系統具有較高的精確度和穩定性，在溫度調節階段平衡溫度時(shí)間較短。因此本系統可以應用于各種對精度要求較高的溫度控制場(chǎng)合。