基于數(shù)字PID和51單片機的溫度控制系統(tǒng)

作者：時間：2011-11-24 來源：網(wǎng)絡

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在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的工藝參數(shù)之一，對溫度控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質量。及時準確地得到溫度信息并對其進行適當?shù)目刂?，在許多工業(yè)場合中都是重要的環(huán)節(jié)。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式和控制方式均不同。本文介紹了一種基于89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)的任務是對溫度進行實時監(jiān)控與控制。它以溫度傳感器DSl820對溫度進行測量、采樣與轉換，并將測量結果送給單片機；單片機將輸人的溫度值與內部指定單元的給定溫度值進行比較，根據(jù)比較結果，通過一個執(zhí)行機構(可控硅)對加熱源(加熱爐的溫度)的開關狀態(tài)進行控制。在控制環(huán)節(jié)中，本系統(tǒng)采用的是數(shù)字PID控制算法來實現(xiàn)上述功能。傳統(tǒng)的PID控制電路結構復雜，需配合相應的可控硅控制電路完成對溫度的控制。具有器件多、生產(chǎn)成本高、電路調試復雜的缺點。所以，在該溫度控制系統(tǒng)的設計中，運用單片機89C52進行數(shù)字PID運算能充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)的靈活性，具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)結構及主要硬件電路設計
1．1 系統(tǒng)結構
該系統(tǒng)的控制對象是水溫，水溫經(jīng)測溫傳感器DSl820轉換成電壓信號，經(jīng)A／D轉換成計算機可以接收的數(shù)字信號，保存在89C52單片機采樣值單元中；再利用鍵盤輸入設定溫度，經(jīng)溫度標度轉換成二進制數(shù)，保存在單片機內設定值單元；然后，調用顯示子程序，顯示設定溫度和采樣溫度，然后把采樣值與設定值輸入單片機內進行數(shù)字PID控制算法的運算，運算結果由單片機輸出，通過可控硅交流調壓裝置來控制時間的導通和關斷，在達到設定溫度后利用PWM方法來保持此溫度，以此來調節(jié)溫度。該系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

l.2 硬件電路設計
根據(jù)任務要求，確定了器件和系統(tǒng)電路。系統(tǒng)電路簡圖如圖2所示。該系統(tǒng)以高性能／價格比的89C252單片機為控制系統(tǒng)的核心，采用新型單片機數(shù)字測溫傳感器DSl820來測量溫度，由雙向可控硅驅動電路MOC3854和雙向可控硅TLC253A組成輸出控制通道。除此之外，還有鍵盤電路、顯示電路、報警電路等。