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智能水温控制系统

摘    要

随着控制理论和电子技术的发展，工业控制器的适应能力增强和高度智能化正逐步成为现实。其中以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强、简便易行而得到广泛应用。
本文详细阐述了基于单片机的水温控制系统的硬件组成、软件设计及相关的接口电路设计。其硬件部分主要采用温度传感器、A/D转换器等进行温度的采集；其软件控制核心主要采用PID控制算法。它具有控制精度高，能够克服容量滞后的特点，特别适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。本系统通过调整PID的三个系数以达到对水温的实时控制，程序的可移植性强，有很好的推广、应用价值。

关键字  单片机  温度控制  PID控制  参数整定

 
Intelligent Temperature Control System

ABSTRACT

 With the improvement of control theory and electric technology, the intelligent control for industry has been accomplishing. The digital controller based on Microcontroller has been applied widely, as its cabinet cubage，low-cost, abundant function，simple and  convenient. PID  temperature controller，as an important control device， have been widely  used  in  producing  chemical products， foods and many other fields. The paper mainly introduces the application of the digital PID control algorithm，which，at present，is popularly used in digital control system, in Microcontroller temperature control system.
The hardware and software of the temperature control system and the design of relevant interface circuit are described in this paper. The reliability of the system is specially considered，and a series of measures are realized. According to the difficulty to control of the system，methods of system control are analyzed based on the system identification，and realized the control algorithm in the Microcontroller system. The experiment data shows that the design of temperature control system based on
Microcontroller is availability and rationality.

KEY WORDS  microcontroller  temperature control system  PID control 
parameters tuning
 
目   录

摘要 I
ABSTRACT II
1  绪论 1
1.1 温度控制系统发展的现状 1
1.1.1 温度控制方法发展的现状 1
1.1.2 温度测量方法发展现状 3
1.2 本文课题的提出和研究的内容 4
1.2.1 课题的提出 4
1.2.2 本文研究的内容 4
1.2.3 本文研究的意义 5
1.3 系统的概述 5
1.3.1 系统硬件方案分析 5
1.3.2系统软件方案分析 6
2 系统的硬件设计 7
2.1 主控模块的选择及设计 7
2.1.1 单片机的选用 7
2.1.2 单片机的介绍 7
2.1.3 主控模块的设计 9
2.2 温度输入电路设计 10
2.2.1 温度传感器的选择及设计 10
2.2.2 A/D的选择及设计 12
2.3 键盘、显示接口电路 14
2.4 输出控制电路 15
2.5 报警电路 16
2.6 串口下载电路 17
2.7 电源电路 17
3 控制系统方案 18
3.1 PID控制发展 18
3.2 PID控制理论 18
3.3 PID控制算法 21
3.4 PID参数的整定 24
4 系统的软件设计 27
4.1 软件设计思想 27
4.2 软件组成 27
4.3 主程序模块 28
4.5 数据采集模块 29
4.6 数据处理模块 30
4.6.1 数字滤波 30
4.6.2 温度显示处理 32
4.7 键盘扫描模块 32
4.8 PID运算子程序 33
4.9 软件抗干扰措施 33
致谢 35
参考文献 36
附录1 37
附录2 38