基于A(yíng)T89S51單片機的PID溫度控制系統設計

　　溫度控制技術(shù)不僅在工業(yè)生產(chǎn)有著(zhù)非常重要的作用，而且在日常生活中也起著(zhù)至關(guān)重要的作用。本文對系統進(jìn)行硬件和軟件的設計，在建立溫度控制系統數學(xué)模型的基礎之上，通過(guò)對PID控制的分析設計了系統控制器，完成了系統的軟、硬件調試工作。算法簡(jiǎn)單、可靠性高、魯棒性好，而且PID控制器參數直接影響控制效果。

　　1.系統概述

　　1.1系統總體結構

　　該系統利用AT89S51豐富的外設模塊搭建硬件平臺。系統的硬件電路包括：模擬部分和數字部分，基本電路由核心處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤(pán)顯示模塊及控制執行模塊等組成。

　　1.2系統工作流程

　　系統開(kāi)始工作時(shí)，首先由單片機控制軟件發(fā)出溫度讀取指令，通過(guò)數字溫度傳感器采集被控對象的當前溫度值并送顯示屏實(shí)時(shí)顯示。然后，將該溫度測量值與設定值T比較，其差值送PID控制器。PID控制器處理后輸出一定數值的控制量，經(jīng)D/A轉換為模擬電壓量，控制被控對象進(jìn)行加熱。

　　1.3系統軟件設計方法

　　整個(gè)系統軟件設計包括管理程序和控制程序兩部分，管理程序包括LED顯示的動(dòng)態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤(pán)的掃描和響應?？刂瞥绦虬ˋ/D轉換、中值濾波、越限報警處理、PID計算等。

　　2.系統硬件結構

　　2.1電源電路的設計

　　系統所用直流電源由三端集成穩壓器組成的串聯(lián)型直流穩壓電源提供。設計中選用了LM7805 LM7815和LM7915三個(gè)三端集成穩壓器，提供+5V直流電壓，輸出電流均為1A.變壓器將220V的市電降壓后再通過(guò)整流橋整流之后采用了大容量的電解電容進(jìn)行濾波，以減小輸出電壓紋波。電源電路圖如圖1所示。

　　圖1電源電路圖

　　2.2復位電路設計

　　單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個(gè)系統工作的可靠性。只有一個(gè)可靠的復位電路才能使系統避免出現了“死機”、“程序走飛”等現象。電路圖如圖2所示。

　　圖2復位電路圖

　　2.3時(shí)鐘電路設計

　　本控制器采用的是內部振蕩方式得到單片機的時(shí)鐘信號，這種方式得到的時(shí)鐘信號比較穩定。圖3為時(shí)鐘電路。

　　圖3時(shí)鐘電路圖

　　2.4可控硅輸出電路

　　可控硅是一種功率半導體器件，簡(jiǎn)稱(chēng)SCR，也稱(chēng)晶閘管。本部分為控制電加熱爐功率的雙向可控硅驅動(dòng)電路，采用MOC3041作為驅動(dòng)電路。如圖4所示。

　　圖4可控硅輸出電路