基于单片机的水温控制系统论文.doc

本科毕业设计(论文)
题目:基于PID算法的水温控制器设计
学生姓名:杨明
学号:
专业班级:电气工程及其自动化08-6班
指导教师:郭静

2012年 06 月 20日
摘要
PID控制是工业控制领域的一个重要方法,将PID算法应用到以51单片机为核心的控制系统中,能产生良好的控制效果。基于PID算法的水温控制器系统采用目前性价比及较高的数字温度传感器DS18B20作为检测变送器,通过键盘向单片机输入预设温度值,单片机将温度偏差进行PID 运算后输出PWM波。而PWM波通过控制固态继电器SSR的通断时间来调节电热杯的加热速度,最终实现对温度的精准控制。整个系统的硬件电路简单,稳定性好。经过实际测验,本系统超调小,无振荡,基本可以实现自控系统的稳、准、快的三大目标。
关键词:PID;51单片机;温度传感器;PWM

Abstract
PID control in the field of industrial control is an important method, PID algorithm is used to 51 SCM for as the core of the control system, can produce excellent control effect. The water temperature controller based on PID algorithm with high cost performance and current system of digital temperature sensor DS18B20 as the test transmitter, through the keyboard input to the single chip puter preset temperature, single chip puter temperature deviations PID operation will be after PWM wave output. And by controlling the PWM waves of the solid state relay high time to adjust the heating speed electric mug, and finally achieve the accurate control of the temperature. The whole system hardware circuit is simple, the stability is good. After the actual test, this system overshoot small, no shock, basic can realize the automatic control system stability, accurate, fast three goals.
Key words: PID; 51 Single-chip puter temperature sensor; PWM square wave
目录
第1章前言 1
第2章系统方案 2
2
2
2
第3章 PID原理解说 4
PID概念及其构成 4
PID算法原理 4
PID应用到水温控制器中的编程思路 7
第4章系统硬件设计 9
控制模块单片机最小系统的设计 9
键盘模块的设计 9
10
温度采集模块的设计 10
第5章软件系统的设计 12
12
PID模块流程图的搭建 13
定时器模块流程图的搭建 13
第6章系统调试 15
温度时间变化曲线的绘制 15
分析曲线并获得相应结论 16
第7章结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
第1章前言
在现代化的上业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力上程、造纸行业、机械制造和食品加土等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。通常,电阻炉炉温控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值,然后对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率,以实现对炉温的控制。
PID控制是比例、积分、微分控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中,PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。随着科学的发