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基于數字PID和51單片機的溫度控制系統

作者： 時(shí)間：2011-11-24 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的工藝參數之一，對溫度控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。及時(shí)準確地得到溫度信息并對其進(jìn)行適當的控制，在許多工業(yè)場(chǎng)合中都是重要的環(huán)節。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式和控制方式均不同。本文介紹了一種基于89C52單片機的溫度控制系統，本系統的任務(wù)是對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控與控制。它以溫度傳感器DSl820對溫度進(jìn)行測量、采樣與轉換，并將測量結果送給單片機；單片機將輸人的溫度值與內部指定單元的給定溫度值進(jìn)行比較，根據比較結果，通過(guò)一個(gè)執行機構(可控硅)對加熱源(加熱爐的溫度)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。在控制環(huán)節中，本系統采用的是數字PID控制算法來(lái)實(shí)現上述功能。傳統的PID控制電路結構復雜，需配合相應的可控硅控制電路完成對溫度的控制。具有器件多、生產(chǎn)成本高、電路調試復雜的缺點(diǎn)。所以，在該溫度控制系統的設計中，運用單片機89C52進(jìn)行數字PID運算能充分發(fā)揮軟件系統的靈活性，具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統結構及主要硬件電路設計
1．1 系統結構
該系統的控制對象是水溫，水溫經(jīng)測溫傳感器DSl820轉換成電壓信號，經(jīng)A／D轉換成計算機可以接收的數字信號，保存在89C52單片機采樣值單元中；再利用鍵盤(pán)輸入設定溫度，經(jīng)溫度標度轉換成二進(jìn)制數，保存在單片機內設定值單元；然后，調用顯示子程序，顯示設定溫度和采樣溫度，然后把采樣值與設定值輸入單片機內進(jìn)行數字PID控制算法的運算，運算結果由單片機輸出，通過(guò)可控硅交流調壓裝置來(lái)控制時(shí)間的導通和關(guān)斷，在達到設定溫度后利用PWM方法來(lái)保持此溫度，以此來(lái)調節溫度。該系統原理圖如圖1所示。


l.2 硬件電路設計
根據任務(wù)要求，確定了器件和系統電路。系統電路簡(jiǎn)圖如圖2所示。該系統以高性能／價(jià)格比的89C252單片機為控制系統的核心，采用新型單片機數字測溫傳感器DSl820來(lái)測量溫度，由雙向可控硅驅動(dòng)電路MOC3854和雙向可控硅TLC253A組成輸出控制通道。除此之外，還有鍵盤(pán)電路、顯示電路、報警電路等。

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