水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘　　要

    水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)及日常生活中應(yīng)用廣泛，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。實(shí)現(xiàn)水溫控制的方法很多，如單片機(jī)控制、PLC控制等等。而其中用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，具有可靠性高、價(jià)格低、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等多種優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)用于工業(yè)控制是近年來(lái)發(fā)展非常迅速的領(lǐng)域，現(xiàn)在許多自動(dòng)化的生產(chǎn)車(chē)間里，都是靠單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

溫度是工業(yè)控制對(duì)象主要被控參數(shù)之一，在溫度控制中，由于受到溫度被控對(duì)象特性（如慣性大、滯后大、非線(xiàn)性等）的影響，使得控制性能很難提高，有些工藝過(guò)程其溫度控制的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。

為了實(shí)現(xiàn)高精度的水溫測(cè)量和控制，本文介紹了一種以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位單片機(jī)為核心，以PID算法控制以及PID參數(shù)整定相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，其硬件電路包括溫度采集、溫度控制、溫度顯示、鍵盤(pán)輸入以及RS232接口等電路。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，并能根據(jù)設(shè)定值對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控溫的目的。

關(guān)鍵詞：AT89S52；溫度控制；PT1000；PID

Design of Temperature Automatic Control System

ABSTRACT

The temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system.

In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value.

Keywords：AT89S52; temperature control; PT1000; PID

目    錄

1    引言 1

1.1  課題背景 1

1.2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1

1.3  研究方法 1

2    系統(tǒng)方案 2

2.1  水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 2

2.2  水溫控制系統(tǒng) 2

2.2.1  方案選擇 2

2.2.2 溫度控制系統(tǒng)算法分析 4

3    系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9

3.1 總體設(shè)計(jì)框圖及說(shuō)明 9

3.2 外部電路設(shè)計(jì) 9

3.2.1 溫度采集電路 9

3.2.2 溫度控制電路 11

3.3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 11

3.3.1  A/D轉(zhuǎn)換電路 11

3.3.2 串口通訊部分電路 14

3.3.3  數(shù)碼顯示電路 16

4    系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17

4.1  程序框架結(jié)構(gòu) 17

4.2  程序流程圖及部分程序 17

4.2.1  主程序模塊 17

4.2.2  系統(tǒng)初始化 19

4.2.3  按鍵程序 19

4.2.4   A/D采樣數(shù)據(jù)處理 21

4.2.5   PID計(jì)算 24

4.2.6  繼電器控制 25

5   系統(tǒng)安裝調(diào)試與測(cè)試 27

5.1  串口調(diào)試 27

5.2  繼電器測(cè)試 27

5.3  溫度采集與測(cè)試 27

6    結(jié)論 28

參考文獻(xiàn) 29

致    謝 30