基于數(shù)字PID和51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)

作者：時(shí)間：2011-11-24 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見的工藝參數(shù)之一，對(duì)溫度控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。及時(shí)準(zhǔn)確地得到溫度信息并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，在許多工業(yè)場(chǎng)合中都是重要的環(huán)節(jié)。對(duì)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(jī)的溫度控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制。它以溫度傳感器DSl820對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量、采樣與轉(zhuǎn)換，并將測(cè)量結(jié)果送給單片機(jī)；單片機(jī)將輸人的溫度值與內(nèi)部指定單元的給定溫度值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，通過(guò)一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(可控硅)對(duì)加熱源(加熱爐的溫度)的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。傳統(tǒng)的PID控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需配合相應(yīng)的可控硅控制電路完成對(duì)溫度的控制。具有器件多、生產(chǎn)成本高、電路調(diào)試復(fù)雜的缺點(diǎn)。所以，在該溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用單片機(jī)89C52進(jìn)行數(shù)字PID運(yùn)算能充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)的靈活性，具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要硬件電路設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)的控制對(duì)象是水溫，水溫經(jīng)測(cè)溫傳感器DSl820轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接收的數(shù)字信號(hào)，保存在89C52單片機(jī)采樣值單元中；再利用鍵盤輸入設(shè)定溫度，經(jīng)溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，保存在單片機(jī)內(nèi)設(shè)定值單元；然后，調(diào)用顯示子程序，顯示設(shè)定溫度和采樣溫度，然后把采樣值與設(shè)定值輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)字PID控制算法的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果由單片機(jī)輸出，通過(guò)可控硅交流調(diào)壓裝置來(lái)控制時(shí)間的導(dǎo)通和關(guān)斷，在達(dá)到設(shè)定溫度后利用PWM方法來(lái)保持此溫度，以此來(lái)調(diào)節(jié)溫度。該系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

l.2 硬件電路設(shè)計(jì)
根據(jù)任務(wù)要求，確定了器件和系統(tǒng)電路。系統(tǒng)電路簡(jiǎn)圖如圖2所示。該系統(tǒng)以高性能／價(jià)格比的89C252單片機(jī)為控制系統(tǒng)的核心，采用新型單片機(jī)數(shù)字測(cè)溫傳感器DSl820來(lái)測(cè)量溫度，由雙向可控硅驅(qū)動(dòng)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(bào)警電路等。