单片机PWM温度闭环控制系统设计.doc

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1、课程设计任务书分院（系）信息学院专业测控技术与仪器学生姓名德川学号0903020326设计题目单片机PWM温度闭环控制系统设计容及要求：1)利用数字温度传感器DS18B20采集和转换温度；2)利用传感器得到的数据通过单片机编程实现温度的闭环控制；3)了解和使用PID算法在闭环控制中的应用；4）完成单片机外围电路的设计以及温度显示等程序工作；要求在课程设计报告中给出：1）装置的结构和电路原理图。2）调试过程，说明发现的向题及处理过程。3）分析存在的问题。4）收获与改进方案。进度安排：2011年12月26日—2011年1

2、2月30日根据设计要求和容查阅参考文献或资料，提出设计方案，进行原理设计。2012年1月10日—2012年1月12日根据设计方案，进行调试，测试，撰写课程设计报告，答辩。指导教师（签字）：年月日分院院长（签字）：年月日目录1摘要……………………………………………………………………32引言……………………………………………………………………43设计容与要求………………………………………………………43.1设计容…………………………………………………………43.2设计要求…………………………………………………………44系

3、统总体设计方案……………………………………………………54.1方案提出…………………………………………………………54.2总体框图…………………………………………………………55系统工作原理…………………………………………………………65.1PID算法………………………………………………………65.2DS18B20传感器工作原理……………………………………86系统硬件设计…………………………………………………………97系统软件设计………………………………………………………117.1程序设计组成………………………………

4、…………………117.2程序代码………………………………………………………118系统调试与测试结果……………………………………………….219测试结果分析……………………………………………………….2110结论和体会…………………………………………………………2111参考文献……………………………………………………………22摘要：以温度控制系统为例研究嵌入式系统，实现了对工业现场的温度实时监测和控制。以AT89C51单片机为控制核心，采用典型大惯性环节的PID闭环控制装置，可自动控制恶劣环境下的温度，使被控对象温度保

5、持在恒定围。本系统温度信号由数字温度传感器DS18B20采集，送AT89C51单片机进行处理，并通过数码管显示。当温度超过设定值围后，单片机将发出控制信号启动升温装置或降温装置，使温度保持在一定的围。实验测试证明，设计的样机系统测温控温精度均为0．1℃，测温控温的围可达-55～+125℃。关键词：单片机；PID；工业控制；温度；DS18B202引言　温度的测量和控制在日常生活和工业领域中具有广泛的应用，随着人们生活水平的大幅提高，对温度测量控制的精度和围也有着更高的要求。在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一

6、直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题，这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控等现象。PID控制方式控制稳定且精度高，但是控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整较复杂。本文采用DS18B20数字温度传感器，该传感器具有微型化、封装简单、低功耗、高性能抗干扰能力、测量围广、强易配处理器等优点，可使系统测量更加精确，电路更加简单。实验测试证明，设计的样机系统测温控温精度均为0．1℃，测温控温的围可达-55

7、～+125℃，可应用于家用电器、汽车、冷库等领域。3容及要求：3.1设计容1)利用数字温度传感器DS18B20采集和转换温度；2)利用传感器得到的数据通过单片机编程实现温度的闭环控制；3)了解和使用PID算法在闭环控制中的应用；4）完成单片机外围电路的设计以及温度显示等程序工作；3.2设计要求1）装置的结构和电路原理图。2）调试过程，说明发现的向题及处理过程。3）分析存在的问题。4）收获与改进方案。4总体计设计方案4.1方案提出考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可

8、以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。同时本系统采用AT89C52作为温度控制系统主控单元。AT89C51是一种带4kB闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS的8位微处理器。指令系统和引脚与典型的MCS-51系列完全兼容，方便软件的编写。系统整体电路包括：主控电路、