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单片机温度控制系统设计与PID算法应用研究
目录
一、内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
1.1.1温度控制的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.1.2智能化控制的发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
1.2.1温度控制技术发展历程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
1.2.2PID控制算法研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
1.2.3单片机在控制领域的应用概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
1.3主要研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
1.3.1本文核心工作概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
1.3.2预期达到的技术指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
1.4论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
二、温度控制理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
2.1温度系统建模与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.1.1典型温度控制对象特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
2.1.2系统传递函数建立方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
2.2控制算法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
2.2.1常用控制策略介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
2.2.2比例积分微分(PID)控制原理(阐述PID算法的核心思想)．．．27
2.3PID控制算法详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
2.3.1比例(P)控制作用分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
2.3.2积分(I)控制作用分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
2.3.3微分(D)控制作用分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
2.3.4PID算法离散化形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
三、基于单片机的温度控制系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
3.1系统总体方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
3.1.1系统功能需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41
3.1.2硬件架构选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
3.2核心控制器选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
3.2.1单片机型号确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47
3.2.2主要性能指标分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48
3.3温度传感器接口电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49
3.3.1传感器选型原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
3.3.2信号调理与转换电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52
3.4执行机构驱动电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53
3.4.1驱动方式选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
3.4.2功率驱动接口电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
3.5人机交互与显示单元设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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