基于51单片机的温度控制系统研究.ppt

*此处加入视频文件WhiteHouse*此处加入视频文件CapitolForeignLanguageTeachingandResearchPress“” 基于51单片机的温度控制系统研究基于51单片机的温度控制系统设计任务：掌握温度控制的相关理论，选择一合适的问题温度控制对象和温度控制目标，基于51单片机设计一温度控制，编写程序实现对温度的控制，并检验是否达到预定的目标。

1234硬件电路软件设计设计内容及方案结果展示1.设计内容及方案我们这次的温度控制系统的设计是针对一些对温度精度需求较高的场合，为达到对其温度的良好控制，从实用的角度以C51为核心设计一套温度智能控制系统。本次设计的对象为一个小型的恒温箱温度控制系统结构，温度显示误差不超过0.5℃在能够自由设定温度参数温度显示范围为0-99℃程序部分用PID算法实现温度的自动控制系统总体设计方案本设计主要采用STC89C52单片机为核心，利用DS18B20温度传感器对温度进行采集，经处理后显示实时温度值，并判断所测得温度是达到预设值，并针对温度误差进行调整，系统整体硬件电路包括以下几个部分：单片机主板电路模块温度传感器数据采集模块温度显示模块外围电路控制模块1.设计内容及方案温度控制系统框图1.设计内容及方案2.硬件电路STC89C52是一种带有8K字节Flash闪速存储器，高性能CHMOS8位微处理器，它结合CHMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令。同时，集成了时钟输和向上或向下计数器等更多的功能。它有40个引脚，采用PDIP40的封装形式。2.硬件电路DS18B20温度传感器是我们平常接触的最多的数字温度传感器。与传统的模拟元件相比，它的精度较高，并且与单片机的连接电路较为简单，使用方便。2.硬件电路矩阵键盘与独立键盘温度设定的输入设备是键盘，为了方便操作，从矩阵键盘中分离出独立按键，将RD管脚用软件置低，然后依次检测“P3.0，P3.1，INT1，INT1”这时就不需要再做矩阵键盘的检测了，这四个按键分别用作，设置键，温度增大，温度减小暂停工作等功能键。2.硬件电路控制加热电路的方法是通过单片机的一个I/O口来控制继电器的吸合与断开从而达到对加热电路的工作与停止的，通过调节工作电路的占空比来控制输出功率。输出口P2.5输出高电平时，使继电器吸合，加热电路工作。由于单片机的I/O口的输出的功率太小电流达不到继电器线圈的要求所以在输出口还要外接一个功率放大电路。2.硬件电路3.程序设计本系统的主要功能是实现对环境内部温度的采集，根据采集温度来调整加热电路工作占空比，使得环境内部温度达到设定的温度值。开始初始化温度采集显示键盘检测PID温度控制设定温度输出串口传输3.程序设计系统的主要功能是实现对环境内部温度的控制。温度控制程序的算法直接影响着系统的工作效果，为了得到理想的，最优的结果我在温度控制算法上采用的是是PID（比例-积分-微分）算法，它是一种最经典也是最常用的闭环输出的自动控制模型，他可以根据当前的温度差来调整输纠正误差。3.程序设计那么我们对算式离散化得到的是E(k)=Kp*U(k)+Ki*ΣU（k）+Kd*[U（k）-U(k-1)] 4.结果分析及总结系统的默认设定温度是35℃，DS18B20获取的温度是30℃，所以单片机控制加热电路全速工作，占空比为100%。加热电路处在持续工作状态，继电器接通，二极管持续点亮。结果见图4.结果分析及总结接下来操作的步骤是按下SET键，不放系统进入温度设置状态，然后我们就可以通过按键来调整设定温度的大小。我将温度设定在32℃继续将DS18B20的温度升高到30度时，输出波形的变化。4.结果分析及总结为了研究上的方便，把恒温箱看成一个单容对象，建立数学模型在Matlab中对PID控制的温度曲线进行仿真。式中C1—恒温箱的容量系数（包括内部空气的蓄热和设