1、 课程设计 目目 录录 第第 1 1 章章 设计思路设计思路 2 2 1.1 方案的论证 . 2 1.1.1 利用单片机实现恒温控制系统 2 1.1.2 利用 PLC 实现恒温控制系统 2 1.1.3 利用模拟 PID 调节的恒温控制系统 3 1.2 设计方案 . 3 第第 2 2 章章 温度控制系统硬件设计温度控制系统硬件设计 5 5 2.1 AT89S52 单片机简介 . 5 2.1.1 AT89S52 单片机资源简介 5 2.1.2 AT89S52 单片机信号引脚介绍 6 2.1.3 AT89S52 单片机时钟和复位电路 7 2.2 温度传感器 . 8 2.3 电源电路 9 2.3.1
2、电源变压器 . 9 2.3.2 整流滤波电路 . 9 2.3.3 稳压电路 10 2.4 键盘和显示电路 10 2.5 加热控制电路 11 2.6 与上位机通讯 . 11 第第 3 3 章章 温度温度控制系统软件设计控制系统软件设计 1313 3.1 PID 调节器控制原理 13 3.2 位置式 PID 算法 14 3.3 数字 PID 参数的整定 15 3.3.1 采样周期选择的原则 15 3.3.2 PID 参数对系统性能的影响 . 16 3.4 PID 计算程序 17 第第 4 4 章章 系统仿真与检测系统仿真与检测 2727 4.1 系统仿真方框图 . 27 4.2 稳定边界法整定 P
3、ID 参数 . 29 总结总结 3232 参考文献参考文献 3333 课程设计 第 1 章 设计思路 1.1 方案的论证 无论是工农业生产中，还是日常生活中，对温度的检测和控制都是必不可 少的，对于温度的检测通常是采用热敏电阻在通过 A/D（模/数）转换得到数字 信号，但由于信号的采集对整个系统的影响很大，如果采样精度不高，会使这 个系统准确性下降。因此本次设计采用高精度的温度传感器：数字温度传感器 DS18B20。这种数字温度传感器是 DALLAS 公司生产的单总线， 。而对于温度控制 的方法也有很多：如单片机控制、PLC 控制、模拟 PID 调节器和数字 PID 调节 器等等。综合各方面的
4、意见，本设计采用单片机来实现温度的控制。 1.1.1 利用单片机实现恒温控制系统 利用单片机系统实现温度恒定的控制，其总体结构图如图 1.1 所示。系统 主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输 出、与报警装置和系统核心 AT89S52 单片机作为微处理器。 图 1.1 方案一的系统总体结构框图 温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机结合现场温度 与用户设定的目标温度， 按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。 以此控制量控制固态继电器开通和关断，决定加热电路的工作状态，使温度逐 步稳定于用户设定的目标值。在温度到达设定的目标温度后，由于自然冷却而 使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出相应 的控制，开启加热器。当用户需要比实时温度低的温度时，此电路可以利用风 扇降温。系统运行过程中的各种状态参量均可由数码管实时显示。 1.1.2 利用 PLC 实现恒温控制系统 利用 PLC 实现对温度恒定的控制，其控制系统的结构框图如图 1.2 所示： 数 字 式 温 度 传 感 器 加 热
