基于单片机的恒温箱温度控制系统带pid控制.doc_恒温箱控制系统pid资源-CSDN文库

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第 1 章绪论

1.1 研究的目的和意义

温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。工业

生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的

产质量及生产效率，降低生产效益。这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显

示温度，而且能够较好控制。单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合

PID,程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益。

本文采用单片机 STC89C52 设计了温度实时测量及控制系统。单片机 STC89C52 能够

根据温度传感器 DS18B20 所采集的温度在 LCD1602 液晶屏上实时显示，通过 PID 控制从

而把温度控制在设定的范围之内。通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛

用途和使用方法，以及其工作的原理。

1.2 国内外发展状况

温度控制采用单片机设计的全数字仪表，是常规仪表的升级产品。温度控制的发展

引入单片机之后，有可能降低对某些硬件电路的要求，但这绝不是说可以忽略测试电路

本身的重要性，尤其是直接获取被测信号的传感器部分，仍应给予充分的重视，有时提

高整台仪器的性能的关键仍然在于测试电路，尤其是传感器的改进。现在传感器也正在

受着微电子技术的影响，不断发展变化。

恒温系统的传递函数事先难以精确获得，因而很难判断哪一种控制方法能够满足系

统对控制品质的要求。但从对控制方法的分析来看，PID 控制方法最适合本例采用。另一

方面，由于可以采用单片机实现控制过程，无论采用上述哪一种控制方法都不会增加系

统硬件成本，而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。因此本系统可以采用

PID 的控制方式，以最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质

的要求。

现在国内外一般采用经典的温度控制系统。采用模拟温度传感器对加热杯的温度进行采

样,通过放大电路变换为 0～5V 的电压信号,经过 A/D 转换,保存在采样值单元;利用键盘

输入设定温度,经温度标度转换转化成二进制数,保存在片内设定值单元;然后调显示子程序,

多次显示设定温度和采样温度,再把采样值与设定值进行 PID 运算得出控制量,用其去调节

可控硅触发端的通断,实现对电阻丝加热时间的控制, 以此来调节温度使其基本保持恒定。

1.3 温度控制系统的设计内容

本系统从硬件和软件两方面来讲述恒温箱温度自动控制过程,在控制过程中主要应用

STC89C52、LCD1602 液晶显示器，而主要是通过 DS18B20 数字温度传感器采集环境温

度，以单片机为核心控制部件，并通过 LCD1602 显示实时温度的一种数字温度计。软件

方面采用 C 语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。而系统的过程

则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用 LCD1602 显示这个温度值.

然后,在运行过程中将 DS18B20 采样的温度经过处理后的数字量用 LCD1602 进行显示，

结合 PID 控制得出的信号传给单片机，用单片机的相应引脚来控制加热器,进行加热或停

止加热，直到能在规定的温度下恒温加热，如果温度超过了恒温设定值，用单片机控制

制冷片对恒温箱进行降温，最后保证恒温箱在设定的温度下运行。

作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“1”时，可以作为高阻抗

输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用

总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM 编程时，P0 端口接收指令字节；

而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。

P1 端口（P1.0～P1.7，1～8 引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O

口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，

通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因

为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。

此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2）和定

时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见表 3-1。在对 Flash ROM 编程和程

序校验时，P1 接收低 8 位地址。

表 3-1 P1.0 和 P1.1 引脚复用功能

引脚号功能特性

P1.0

T2（定时器/计数器 2 外部计数输入），时钟输出

P1.1

T2EX（定时器/计数器 2 捕获/重装触发和方向控制）

P2 端口（P2.0～P2.7，21～28 引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O

端口。P2 的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1

时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2 作为输入口使用时，

因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

P3 端口（P3.0～P3.7，10～17 引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端

口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，

通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3 做输入口使用时，因为

有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。

在对 Flash ROM 编程或程序校验时，P3 还接收一些控制信号。

P3 口除作为一般 I/O 口外，还有其他一些复用功能，如表 3-2 所示。

表 3-2 P3 口引脚复用功能

引脚号复用功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

INT0（外部中断 0）

P3.3

INT1（外部中断 1）

P3.4

T0（定时器 0 的外部输入）

P3.5

T1（定时器 1 的外部输入）

P3.6

WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

RD（外部数据存储器读选通）

RST（9 引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完

成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST 引脚输出 96 个晶振周期的

高电平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默

认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG（30 引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁

存低 8 位地址的输出脉冲。在 Flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器

或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。如

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hjijingzijimogon

2023-05-14

资源内容总结地很全面，值得借鉴，对我来说很有用，解决了我的燃眉之急。

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