2015级专科毕业设计论文.doc

南京工程学院继续教育学院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 徐启伦 学 号：1434181434 辅 导 站： 徐州函授站 专 业： 机电一体化技术 题 目： 基于单片机的温度控制系统设计 指导者： 王书满 2017 年 3 月 摘 要 ?????? 本次设计对单片机在温度控制系统中的基本理论和应用技术作了较为全面的介绍。主要目的是用单片机设计一个温度控制器，通过运用PID控制算法，使得温度保持在600度这一恒定温度值上。该控制器具有本机给定和上位机给定的功能。 在生产过程自动的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。PID控制是比例积分微分控制的简称。由于模拟PID调节器控制温度的精确模型难以建立，系统的参数又经常发生变化，运用现代控制理论分析综合要耗费很大代价进行模拟辨识，而且不能得到预期的效果，所以本次设计采用PID调节器，由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善。 根据不同的测温范围选出合适的温度传感器，单片机把测到的温度进行处理（通过内置PID控制或与上位机通讯，由上位机实现PID控制）后保持恒温输出，来控制执行机构。单片机输出的是数字量，需要经过D/A转换变为模拟量后，才能去控制执行机构。 关键词：　 目 录 第1章 绪论 1 1.1选题背景及目的 1 1.2发展状况 2 1.3各章节主要内容 3 第2章 系统方案的提出与论证 4 2.1传感器的选择 4 2.2驱动部分 5 2.3 PID的算法 5 2.4 PID的控制 5 2.4.1 开环控制系统 5 2.4.2 闭环控制系统 6 2.4.3 阶跃响应 6 2.5 PID控制的原理和特点 6 2.6 PID控制器的参数整定 7 第3章 系统的硬件设计 9 3.1总体方案 9 3.2主控制器与采集电路通讯 9 3.3温度控制 12 3.3.1D/A转换 12 3.3.2继电器工作原理 14 3.3.3 温度控制电路原理 15 3.4键盘显示接口 17 3.5报警部分 18 第4章 软件设计 20 4.1数字滤波子程序 20 4.2PID计算程序 21 结论 25 参考文献 26 致谢 27 附录1 28 附录2 29 附录3 38 第1章 绪论 1.1 选题背景及目的 在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着重要地位。在冶金、化工、机械、食品等各类工业中，广泛使用各种加热炉、烘箱、恒温箱等，它们均需要对温度进行控制。在实验室中，电阻炉温度控制系统，是常见的自动控制系统。 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多产品已在工程实际中得到了广泛的应用,各种各样的PID控制器产品各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent?regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。?可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID?控制功能的控制器,如Rockwell?的Logix产品系列,它可以直接与ControlNet相连,利用网络来实现其远程控制功能。 控制算法是微机化控制软件系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。目前提出的控制算法有很多种。在生产过程自动的发展历程中，PID控制是