1、 微机控制及接口技术微机控制及接口技术 课程设计报告课程设计报告 题目：题目：基于单片机的温度基于单片机的温度 PIDPID 控制系统的设计控制系统的设计 2 目录 序章：聆听计算机的前世今生 首章：预览课程设计的基本要求 中章：详解课程设计的基本思想 尾章：探讨课程设计的点点滴滴 终章：落款后续内容以及感受 3 序章：聆听计算机的前世今生 计算机技术的诞生开启了第三次工业革命，同时使人类在人工 智能方面有了质的飞跃于提高，对于新时代下的多种复杂的控制和 工作计算机取代了传统的人类控制和机械控制，衍生出别具一格的 新型控制方式。强大的运算机能在硅本质的基础上不断嵌入集成， 在摩尔定律下，计算机
2、芯片及其产品正在实时更新，不断发展，在 人类智慧范围内计算机是被许多人称为万能物品。但是实际上计算 机是在硅本质的结构上的一种简单构架在复杂的工程在计算机那 里都会转化成为二进制的“1、0”运算。简单实用，威力强大，不 免成为了今天大规模应用的基本产品。 事实上计算机产生于高压的军事背景下，在第二次世界大战 后，美国和俄国成为了抗衡的超级大国，俄国人在 40 年代初掌握 了初步核技术，正如丘吉尔所说： “斯大林把一个牛犁上的俄国带 领到可以制造原子弹的超级大国。 ”于是美国方面不得不完成一项 计划，制造出一台可以处理大规模计算的机器，于是美国人在 1946 年 2 月 15 日制造了人类历史上
3、第一台计算机，命名为ENIAC。其 后在图灵和冯诺依曼的计算机基本思想和基本结构下，计算机 快速发展立即占据了人类信息时代历史的舞台。值得一提的是 现在最著名的手机制造商苹果公司的标志来源于毒死图灵的 苹果。 在随后的多年里一代代计算机登上了舞台，计算机开始了 它叱咤风云的宏图霸业，一代代伟大的公司相继从极盛到倒闭 4 制造了一个个不可思议和难以置信，但是始终如一的是，计算 机技术从来没有退步，反而按着越来越好的方面快速前进，今 天以微软、苹果、摩托罗拉、因特尔多家计算机巨头领衔的行 业蒸蒸日盛，百废俱兴，我相信计算机的未来也不可限量，所 以我们今天探讨计算机的应用，虽然简单但是值得一看。 首
4、章：看看课程设计的基本要求（摘自课程设计要求） 一、课程设计的内容和要求 （包括原始数据、 技术要求、 工作量） 设计内容为：用热电偶来检测电热炉的温度，将炉温信号进 行模数转换，将所检测值和炉温给定值送入单片机进行比较，其 差值即为实际炉温和给定炉温的偏差。以单片机为核心的数字 PID控制器对偏差按照给定的方法运算，运算结果转换成模拟电 压，经功率放大器放大后送入晶闸管调压器，触发晶闸管并改变 其导通角的大小，从而控制电阻炉的加温电压，起到炉温调节的 作用。 设计要求为：可控硅控制器输入为 05 伏时对应电炉温 度 0300，温度传感器测量值对应也为 05 伏，对象的特 性为积分加惯性系统，
5、惯性时间常数为 T140 秒。 二、课程设计要点、设计步骤 1温度控制系统的方案设计，画出总体设计框图； 2. 温度控制系统的硬件电路设计，用PROTEL画出硬件电路 图; 3编写PID算法程序； 4仿真被控对象，编写仿真程序； 5撰写设计说明书。 5 二、主要技术关键的分析、解决思路 1. 用热电偶来检测炉的温度，将炉温转变成毫伏级的电压 信号，经温度变送器放大并转换成电流信号。 2. 电流信号转变成电压信号，送入A/D转换器转换。 3. 数字PID控制器方法运算。 4. 运算结果转换成模拟电压，经功率放大器放大后送入晶 闸管调压器，触发晶闸管并改变其导通角的大小，从而控制电阻 炉的加温电压
6、，起到炉温调节的作用。 三、说明 1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分， 其中任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指 导书顺序装订成册。 2. 学生根据指导教师下达的任务书、 指导书完成课程设计工作。 3. 设计报告内容建议主要包括：概述、系统工作原理、系统组 成、设计内容、小结和参考资料。 中章：详解课程设计的基本思想 首先我们选取所需要的芯片也就是这次实践的物理基础， 既然使用单片机来实现温度的控制，据我所学的知识我选择因 特尔公司生产的 80C51 单片机进行试验，同时需要一个 A/D 转 换芯片：把热电偶的模拟量转化为数字量传给单片机。使用 ADC0809 进行 A/D 转换。同时我们需要一个热电偶传感器，一 台功率放大器，以及一个可控硅触发电路。 6 故此次设计需要以下设备。 80C51 单片机一片 ADC0809 A/D 转换器一片 MOC3051 电路一架 热电偶传感器一架 功率放大电路一架 温度模拟控制装置一台 我们使用 proteus 画出基本电路图。 尾章：探讨课程设计的点点滴滴 如果前期工作差不多已经完成。 紧接
