基于单片机的水温控制系统—毕业设计论文

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1、本科毕业设计（论文）题目：基于PID算法的水温控制器设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：摘要PID控制是工业控制领域的一个重要方法,将PID算法应用到以51单片机为核心的控制系统中,能产生良好的控制效果。基于PID算法的水温控制器系统采用目前性价比及较高的数字温度传感器DS18B20作为检测变送器，通过键盘向单片机输入预设温度值，单片机将温度偏差进行PID运算后输出PWM波。而PWM波通过控制固态继电器SSR的通断时间来调节电热杯的加热速度，最终实现对温度的精准控制。整个系统的硬件电路简单，稳定性好

2、。经过实际测验，本系统超调小，无振荡，基本可以实现自控系统的稳、准、快的三大目标。关键词：PID；51单片机；温度传感器；PWMAbstractPIDcontrolinthefieldofindustrialcontrolisanimportantmethod,PIDalgorithmisusedto51SCMforasthecoreofthecontrolsystem,canproduceexcellentcontroleffect.Thewatertemperaturecontrollerbased

3、onPIDalgorithmwithhighcostperformanceandcurrentsystemofdigitaltemperaturesensorDS18B20asthetesttransmitter,throughthekeyboardinputtothesinglechipmicrocomputerpresettemperature,singlechipmicrocomputertemperaturedeviationsPIDoperationwillbeafterPWMwaveoutp

4、ut.AndbycontrollingthePWMwavesofthesolidstaterelayhightimetoadjusttheheatingspeedelectricmug,andfinallyachievetheaccuratecontrolofthetemperature.Thewholesystemhardwarecircuitissimple,thestabilityisgood.Aftertheactualtest,thissystemovershootsmall,noshock,

5、basiccanrealizetheautomaticcontrolsystemstability,accurate,fastthreegoals.Keywords：PID;51Single-chipmicrocomputertemperaturesensor;PWMsquarewave目录第1章前言1第2章系统方案22.1设计思想22.2方案论证22.3论证分析2第3章PID原理解说43.1PID概念及其构成43.2PID算法原理43.3PID应用到水温控制器中的编程思路7第4章系统硬件设计94.1控

6、制模块单片机最小系统的设计94.2键盘模块的设计94.3显示模块的设计104.4温度采集模块的设计10第5章软件系统的设计125.1主程序模块流程图的搭建125.2PID模块流程图的搭建135.3定时器模块流程图的搭建13第6章系统调试156.1温度时间变化曲线的绘制156.2分析曲线并获得相应结论16第7章结论18致谢19参考文献20附录21第1章前言在现代化的上业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力上程、造纸行业、机械制造和食品加

7、土等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。通常，电阻炉炉温控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制。PID控制是比例、积分、微分控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。随着科学的发展，特别是电子计算机的诞生和发展，涌现出许多先进的控制方法，然而直到现在，PID控制仍是最广泛应用的控制方式之一。现代自动控制越来

8、越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了上控机，小型机,甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以目前，PID算法一般是在顺序程序结构的处理器上实现的，工程上实际应用的很多PID控制器都是用单片机（MCU）来实现的。本设计源自工业现场，以锅炉水温水温控