基于PID算法的烤箱温度控制系统设计

辽 宁 工 业 大 学

计算机控制课程设计（论文）

题目： 基于PID算法的烤箱温度控制系统设计

院（系）： 电气工程学院 专业班级： 自动化 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字） 起止时间：2013.12.30-2014.01.10

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）

课程设计（论文）报告的内容及其文本格式

1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括：

①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等） ②设计(论文)任务及评语

③中文摘要 （黑体小二，居中，不少于200字） ④目录

⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等） ⑥参考文献

2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。 3、封面格式

4、设计（论文）任务及评语格式 5、目录格式

①标题“目录”（ 小二号、黑体、居中） ②章标题（四号字、黑体、居左） ③节标题（小四号字、宋体） ④页码（小四号字、宋体、居右） 6、正文格式

①页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2.5cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订；

②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级标题，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体；

③行距：20磅行距；

④页码：底部居中，五号、黑体； 7、参考文献格式

①标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。 ②示例：（五号宋体）

期刊类：[序号]作者1,作者2, 作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次. 图书类：[序号]作者1,作者2, 作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室：自动化

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘 要

近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

本设计采用单片机AT89S52来实现烤箱的自动控制过程，在控制过程中主要应用ADC0808、LED显示器，以单片机为核心控制部件，由pt100测量温度采集环境温度，与设定温度进行比较，经过PID运算后调整温度控制信号的占空比，将温度控制在规定范围内，并要求实时显示当前温度值，并通过3位LED数码管显示实时温度。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、以及按键电路和显示电路。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。

关键词：单片机AT89S52；ADC0808；pt100测量温度；按键电路

目 录

第1章 绪论 ............................................................... 1 第2章 课程设计的方案 ................................................... 2

2.1 概述 ................................................................ 2 2.2 设计的要求 .......................................................... 2 2.3 系统控制方案的分析 .................................................. 2

第3章 硬件设计 .......................................................... 4

3.1 单片机最小系统 ...................................................... 4 3.1.1 单片机的选择 ................................................... 4 3.1.2 单片机最小系统 ................................................. 5 3.2 温度传感器 .......................................................... 5 3.3 按键电路设计 ........................................................ 6 3.4 显示电路设计 ........................................................ 7 3.5 输入输出通道设计 .................................................... 8 3.5.1 烤箱的功率调节方式 ................................................ 8 3.5.2 固态继电器及应用 .................................................. 9 3.6 报警电路设计 ....................................................... 10

第4章 软件设计 ......................................................... 12

4.1 PID烤箱温度控制系统流程图 ......................................... 12 4.2 推导控制算法 ....................................................... 13

第5章 PID算法仿真 ..................................................... 15

5.1 PID算法的响应曲线 ................................................. 15 5.2 PID算法的仿真 ..................................................... 16

第6章 课程设计总结..................................................... 17 参考文献 ................................................................. 18

第1章 绪论

在现代工农业生产反科学实验中常常需要对温度进行控制和调节。在控制精度要求不高的情况下，人们往往采用开环控制，这种控制方式结构简单，易于实现。但是在控制精度要求较高时，单纯地采用开环控制往往达不到满意的控制效果，所以此时必须采用闭环控制方式，常规采用模拟量的ND调节方式。尽管这种方法已经被人们广泛采用，但是由于控制对象的复杂及多样性，在有些情况下未能获得满意的控制精度。

微型计算机，特别是单片微助计算机的应用，使各种工业控制都发生了巨大的变化，由于单片机成本低、功能强、抗干扰性能好，从而使计算机控制应用于工业生产及各种领域成为可能，单片机在温度控制中的应用更具有其他控制手段无法比拟的优越性。

温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化慢，并且控制精度不易掌握的特点，本文设计了以AT89S52单片机为检测控制中心的烤箱自动控制系统。温度控制采用改进的PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。所设计的控制系统有以下功能：(1)温度控制设定范围为+20~260℃，最小区分度为0.05℃，标定温差<0.6℃，静态误差<0.4℃；（2）实现控制可以升温也可以降温；（3）实时显示当前温度值；（4）按键控制：设置复位键、功能转换键、加一键、减一键；（4）越限报警。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。

第2章 课程设计的方案

2.1 概述

二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活 …… 此处隐藏：7840字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……