数字PID温度控制系统.docVIP

仪器与系统课程设计 专业班级：测控09-1班 姓　　名：李科 徐贺 冯增涛 任兴 高达睿 宋杰 指导老师：吴晔 张阳 党学明 洪占勇 目　　录 1　引言 1 2　系统概述 1 2.1　简述 1 3　设计思路分析 1 4　方案论证 2 4.1　温度传感器 2 4.2　显示部分 2 4.3　输出控制 3 5　硬件设计及工作原理 3 5.1　系统功能及工作流程介绍 3 5.2　功能模块 4 5.3　系统硬件设计 5 5.3.1　DS18B20测温电路 5 5.3.2　DS18B20的特点介绍 5 5.3.3　DS18B20的引脚及功能介绍 5 5.3.4　DS18B20的使用方法 6 5.3.5 温度越线报警电路.......................................... 8 5.4 PID算法设计 6　系统的应用软件设计 12 6.1　软件描述 12 6.1.1　键盘管理模块 13 6.1.2　显示模块 13 6.1.3　控制模块 13 6.1.4　温度报警模块 14 6.1.5　主程序和中断服务程序流程 14 7　系统调试与仿真 16 7.1 硬件调试 16 7.1.1　脱机检查 16 7.1.2　仿真调试 16 7.1.3　检查CPU的时钟电路 16 7.2 软件调试 16 7.2.1　手工汇编 16 7.3 系统仿真 16 8　抗干扰技术 17 8.1　硬件抗干扰技术 17 8.2　软件抗干扰技术 17 参 考 文 献 40 基于单片机的PID恒温箱控制系统设计 1.引言 恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。本设计是基于AT89C51单片机的恒温箱控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：温度传感器、显示、控制和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、控制程序设计和温度报警程序设计。编写程序结合硬件进行调试，能够实现设置和PID调节温度值，另外，进行数码管显示。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89C51作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。 2.系统概述 　简述 传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差、测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号后才能由单片机进行处理。随着微电子技术的发展，单片微处理器功能日益增强，价格低廉，在各方面得到广泛应用。在温度控制器中应用单片机，具有设计简单、可靠性高、控制精度高，功能易扩展，有较强的通用性等优点。温度控制器主要实现对恒温箱温度的控制，并满足不同用户的个性需求。因此一个较完善的控制器应具有以下功能： 温度的测量与显示；用户设定功能(如温度设定，定时设定等)；实现PID控制温度功能； 本文将采用一种数字温度传感器来实现基于51单片机的恒温箱控制系统设计。 整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。 (1) 键盘管理：监测键盘输入，接收温度预置，启动系统工作。 (2) 显示：显示设置温度及当前温度。 (3) 温度检测及温度值变换：完成A/D转换。 (4) 温度控制：通过PID实现恒温控制。 (5) 报警：当当前温度超过或低于预置温度时报警。 5.3　系统硬件设计 5.3.1　DS18B20测温电路 DS18B20数字温度计是Dallas公司生产的1－Wire器件，即单总线器件。与传统的热敏电阻有所不同，DS18B20可直接将被测温度转化成串行数字信号，以供单片机处理，具有连线简单、微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、精度高等特点。因此用它来组成一个测温系统，具有电路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。目前已被众多行业进行广泛的运用（锅炉、温控表粮库、冷库、工业现场温度监控、仪器仪表温度监控、农业大棚温度监控等）。 通过编程，DS18B20可以实现9～12位的温度读数。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从微处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线。读、写和执行温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。 每片DS18B20在出厂时都设有唯一的产品序列号，因此多个DS18B20可以挂接于同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度传感器，特别适合于构成多点温度测