基于51单片机和PID的恒温控制系统设计说明 .pdf

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摘要

工业生产中温度控制具有单向性、时滞性、大惯性和时变性的特征，要实现温度

控制的快速性和准确性，对于提高产品质量具有很重要的现实意义。

本课题针对温度控制的特点与实现准确温度控制的意义，设计了一种基于PID的

恒温控制系统。设计容包括硬件和软件两个部分。硬件电路以AT89S52单片机为微处

理器，详细设计了为单片机提供电的电源电路，温度信号采样电路，键盘与显示电路，

加温控制电路等四大电路模块。软件部分主要对PID算法进行了数学建模和编程。PID

参数整定采用的是归一参数整定法。本设计由键盘电路输入设定温度信号给单片机，

温度信号采集电路采集现场温度信号给单片机，单片机根据输入与反馈信号的偏差进

行PID计算，输出控制信号给加温控制电路，实现加温和停止。显示电路实现现场温

度的实时监控。

本系统PID参数整定在MATLAB软件下SIMULINK环境中进行了仿真，通过稳定边

界法整定得到K、K、K参数，最终系统无稳态误差，调节时间为30s，无超调量，

PDI

各项指标均满足设计要求。本系统实现简单，硬件要求不高，且能对温度进行时实显

示，具有控制过程的特殊性，本设计提出了一种基于PID算法来实现恒温控制的温度

控制系统，主要是为了达到生产过程中对温度控制速度快，准确性高等特点。

关键词：恒温控制，单片机，PID算法，MATLAB仿真

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ABSTRACT

Industrialproductionisaone-waytemperaturecontrol,delay,theinertia

andtime-varyingcharacteristics,Toachievetherapidtemperaturecontrol

andaccuracy,improvingthequalityofproductsisaveryimportantpractical

significance.

Thetemperaturecontrolissuesagainstthecharacteristicsandachieve

precisecontroloftemperature,BasedonthedesignofaPIDtemperature

controlsystem.Designelementsincludehardwareandsoftwareintwoparts.

HardwarecircuittoAT89S52MCUformicroprocessors,forthedetaileddesign

ofthemicrocontrollertoprovideelectricitysupplycircuit,Temperature

signalsamplingcircuit,keyboardanddisplaycircuits,suchasheating

controlcircuitfourcircuitmodule.SoftwaremajorpartofthePIDalgorithm

isamathematicalmodelingandprogramming.PIDtuningparametersareused

toafixedparameter.Thecircuitdesignofthekeyboardinputfromtheset

temperaturesignaltothemicrocontroller,TemperatureSignalAcquisition

Circuitcollecttemperaturesignaltothemicrocontroller,AccordingtoSCM

inputa