温度测控系统xg后.docVIP

目　录 1绪论 ４ 1.1 课题背景及意义 ４ 1.2 本课题的主要内容 ４ 2 PID控制的基本原理 ５ 2.1 PID控制的介绍 ５ 2.2 PID控制的基本原理 ５ 2.3 PID控制器的设计 ６ 2.4 PID控制算法 ６ 3 电路设计 7 3.1 电路设计整体思路 7 3.2 基本硬件组成 7 3.2.1 AT89C52单片机介绍 7 3.2.2 铂电阻测温调理电路 10 3.2.3 时钟电路 11 3.2.4 复位电路 12 3.2.5 A/D接口电路 12 3.2.6 键盘输入电路 13 3.2.7 显示电路 14 3.2.8 温度控制电路 15 4 系统软件的实现 16 4.1铂电阻测控系统的主程序 16 4.2 A/D转换子程序 17 4.3 键盘处理子程序 18 4.4 温度标度变换模块 18 4.5 显示子程序 19 4.6 定时子程序 20 4.7 量化子程序 21 4.8 其他模块 22 主要参考文献 致谢 1绪论 1.1 课题背景及意义 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的升温加热方式，控制方案也有所不同。像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食储存、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。可以说几乎所有的工业生产部门都不得不考虑着温度这个因素。 我国是一个农业大国，近年来我国粮食总产量将近5亿吨，这么多粮食使得粮食存储问题变得格外重要。我国粮食由于没有及时控制好粮食储存温度而造成霉变和发芽损失是相当严重的。基于此种情况，所以对粮食储存温度的准确控制是非常必要的。 1.2 本课题的主要内容 采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。 本课题的设计使用AT89C52单片机作为主控芯片，采用测温范围宽、精度高的铂热电阻进行温度系统的测量和控制。Pt100温度传感器的测温范围0～100℃，完全适用粮库的温度控制。温度控制系统具有非线形、时滞以及不确定性。单纯依靠传统的控制方式或现代控制方式都很难达到高质量的控制效果。而智能控制中的PID控制通过从专家们积累的经验中总结的控制规律，对温度进行控制，可以有效地解决温度控制系统的非线性、时滞以及不确定性。本文就是采用PID控制对粮库温度进行控制。 本设计拟达到的基本要求为： 1)所设计的温控仪的温度测量范围为0～100℃； 2)系统可设定温度值； 3)设定的温度值与测量温度值可以实时显示； 4)控温精度在±1℃。 本设计硬件电路部分包括微处理器模块、温度控制模块、A/D转换模块及显示模块和键盘部分。系统软件部分采用PID控制原理进行程序编写，并给出了软件流程图及主要源程序。 2 PID控制的基本原理 2.1 PID控制的介绍 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。? 2.2 PID控制的基本原理 一、模拟PID控制系统组成 1、PID调节器的结构原理图 图2－1－1 模拟PID控制系统原理框图 二、模拟PID调节器的微分方程和传输函数 1、PID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制 式中 2、PID调节器的传输函数 三、PID调节器各校正环节的作用 1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。 2、积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强 3、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引