最新【精品】范文参考文献专业论文数字PID自动温度控制系统的设计及实现数字PID自动温度控制系统的设计及实现【摘要】在科技发达的今天，在工业和其他很多的领域，对温度进行精确的控制是非常有必要的。文章对以单片机为载体，以恒温控制的数字PID控制算法为主要思路的自动温度控制系统的设计及实现进行探讨，具有一定的借鉴意义。【摘要】数字PID；自动温度控制系统；设计；实现中图分类号：S624.4+4文献标识码：A前言文章对温度控制的目的和数字式定时温控系统进行了简单介绍，对数字PID自动温度控制系统的设计进行了阐述，并结合自身实践经验和相关理论知识，对数字PID自动温度控制系统的硬件电路部分进行了探讨。二、温度控制的目的分析随着社会的快速发展，科技的加速进步，测温仪器在各个领域应用越来越广泛，自动化和智能化已经成为现代的温度控制系统的主流发展方向。因为各行各业对于温度控制有着越来越高的要求，所以对温度的控制和测量就显得较为重要。温度控制器的使用范围越来越广泛，各种能够应用于不同领域的智能温度控制器随着产生。不仅在日常的生产和生活中广泛应用到温度控制，现在的很多电子产品单片机中也用到了温度控制和温度检测。这就使单片机温度控制系统越来越广泛应用于电子产品之中。针对这个问题，该系统的设计是为了实现一种很可以连续进行高精度调节温度的温度控制系统，它功能强大，应用广泛，便于携带，小巧美观，是一款急廉价又实用的温度控制系统。该设计对单片机的温度进行实时控制和监测，这样就实现了单片机温度控制系统的基本温度控制功能。三、数字式定时温控系统本文研制的数字式定时温控系统主要完成数据采集,温度、定时的显示,温度控制,温度定时的设定以及报警等功能。核心控制器由单片机完成,采用数字PID控制算法进行过程控制。加热器件选用热惯性小,温度控制精度高,速度快的电热膜,由单片机输出通断率控制信号进行控制。四、系统设计该系统由主控制器、测温电路、显示电路和键盘电路组成。该系统主控制器采用单片机AT89S51，温度传感器为DS18B20，用LCD128X64液晶显示屏实时显示当前温度及控制温度。键盘电路采用3*4矩阵键盘来设定需要温度。AT89S51的P0.0～P0.4通过上拉电阻分别连接LCD128X64液晶显示屏的E、R/W、RS、/CS2、/CS1，P1.0～P1.7连接LCD128X64液晶显示屏的DB0～DB7，P2.0～P2.7接键盘电路。1.AT89S51单片机本系统选择ATMEL生产的AT89S51单片机，其特性如下：（1）4KB可编程程序存储器（ROM）；128B内部数据存储器（RAM）；32条双向输入输出线（I/O）；1000次以上的循环写/擦；（2）有ISP在线编程功能，在改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。速度更快、稳定性更好，烧写电压也仅仅需要4～5V即可；（3）内部集成看门狗计时器，不再需要外接看门狗计时器单元电路；（4）电源范围宽达4～5.5V，其工作性能更为稳定。2.DS18B20数字温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司推出的一种改进型智能数字温度传感器。其主要特点如下：（1）适应电压范围较宽，3.0～5.5V，两种供电方式，寄生电源方式下由数据线供给；（2）1—wire单总线数据通信方式，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，通过一根端口线与CPU通信；（3）温度测量范围为—55℃～+125℃，可编程为9～12位的A/D转换精度。3.JDL12864图形点阵液晶显示器JDL12864主要由行/列驱动器及128*64的全点阵液晶显示器组成，可以显示8*4个（16*16点阵）汉字。其主要特点如下：（1）电源：VDD，+5V。模块内自带—10V负压，用于作LCD的驱动电压；（2）内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字（简繁体可选），128个16×8点阵字符；（3）与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线；（4）工作温度为—10℃～+50℃。存储温度为—20℃～+70℃；其硬件连线如图2。4.软件设计DS18B20的单总线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。五、硬件电路设计硬件系统主要由AT89S52单片机、温度采集、键盘显示电路等功能电路组成。1.主控单元AT89S52单片机为主控制单元。AT89S52单片机首先根据炉温的给定值和测量值计算出温度偏差，然后进行PID控制并计算出相应的控制数据由P1．0口输出。最后将P1．0口输出的控制数据送往光电耦合隔离器的输入端，利用PWM脉冲调制技术调整占空比，达到使炉温控制在某一设定温度。AT89S52单片机还负责按键处理、温度显示以及与上位机进行通信等工作