我的题目是：基于PID算法的温度控制系统
89C51单片机，通过键盘输入预设值，与DS18B20测得的实际值做比较，然后驱动制冷或加热电路。用keil C语言来实现PID的控制。 最佳答案 7f0f2f1c2f
89C
89C89C1 L50℃3℃
2006-02-17 2009-04-23 2009-04-23 2009-04-24 2009-04-24 2009-10-11
超低温漂移高精度运算放大器0P07将温度一电压信号进行放大,便于A／D进行转换,以提高温度采集电
路的可靠性。模拟电路硬件部分见图2。
图2 ?温度电压转换电路
电控制执行电路的设计
??? 由输出来控制电炉,电炉可以近似建立为具有滞后性质的一阶惯性环节数学模型。其传递函数形式为：
??? 可控硅可以认为是线形环节实现对水温的控制。单片机输出与电炉功率分别属于弱电与强电部分,需要进行隔离处理,这里采用光耦元件TLP521 在控制部分进行光电隔离,此外采用变压器隔离实现弱强电的电源隔离。
??? 单片机PWM 输出电平为0 时,光耦元件导通,从而使三极管形成有效偏置而导通,通过整流桥的电压经过集电极电阻以及射集反向偏压,有7V 左右的电压加在双向可控硅控制端,从而使可控硅导通,交流通路形成,电阻炉工作;反之单片机输出电平为0 时,光耦元件不能导通,三极管不能形成有效偏置而截止,可控硅控制端电压几乎为零,可控硅截止从而截断交流通路,电炉停止工作。此外,还有越限报警,当温度低于下限时发光二极管亮;高上限时蜂鸣器叫。控制执行部分的硬件电路如下:
图3? 控制执行部分电路
3 键盘及显示的设计
??? 键盘采用软件查询和外部中断相结合的方法来,低电平有效。图3 中按键AN1,AN2,AN3,AN4, AN5的功能定义如表1所示。
??? 按键AN3与相连,采用外部中断方式,并且优先级定为最高;按键AN5和AN4分别与和相连,采用软件查询的方式;AN1则为硬件复位键,与R、C构成复位电路。
??????????????????? 表1 按键功能
按键 AN1 AN2 AN3??? 键名 复位键 运行键 功能转换键 功能 使系统复位 使系统开始数据采集 按键按下(D1亮)时,显示温度设定值;按键升起(D1不亮)时,显示前温度值 AN4 AN5 加一键 减一键 设定温度渐次加一 设定温度渐次减一 ??? 显示采用3位共阳LED静态显示方式,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位,这样可以只用(RXD)口来输出显示数据,从而节省了单片机端口资源,在 口和(TXD)的控制下通过74LS164来实现3位静态显示。数字电路硬件部分见图:
图4? 数字硬件电路示意图
三 ?系统软件设计
??? 系统的软件由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。
1 主程序模块
??? 在主程序中首先给定PID算法的参数值,然后通过循环显示当前温度,并且设定键盘外部中断为最高优先级,以便能实时响应键盘处理;软件设定定时器T0为5秒定时,在无键盘响应时每隔5秒响应一次,以用来采集经过A／D转换的温度信号;设定定时器T1为嵌套在T0之中的定时中断,初值由PID算法子程序提供。在主程序中必须分配好每一部分子程序的起始地址,形式如下：
?????????? ORG? 0000H
?????????? AJMP? MAIN
?????????? ORG? 0003H
?????????? AJMP? INTO
?????????? ORG? 000BH
?????????? AJMP? TT0
?????????? ORG? 001BH???
?????????? AJMP? TT1?
主程序流程图见图5。
2 功能实现模块
??? 以用来执行对可控硅及电炉的控制。功能实现模块主要由A／D转换子程序、中断处理子程序、键盘处理子程序、显示子程序等部分组成。
T0中断子程序
??? 该中断是单片机内部5s定时中断,优先级设为最低,但却是最重要的子程序。在该中断响应中,单片机要完成A／D数据采集转换、数字滤波、判断是否越限、标度转换处理、继续显示当前温度、与设定值进行比较,调用PID算法子程序并输出控制信号等功能。
T1中断子程序
???? T1定时中断嵌套在T 中断之中,优先级高于T 中断,其定时初值由PID算法子程序提供,T1中断响应的时间用于输出可控硅（电炉）的控制信号。
3? 运算控制模块
??? 运算控制模块涉及标度转换、PID算法、以及该算法调用到的乘法子程序等。
标度转换子程序
??? 该子程序作用是将温度信号(00H~FFH)转换为对应的温度值,以便送显示或与设定值在相同量纲下进
温度控制的PID算法的C语言程序
