基于AT89S51單片機(jī)的PID溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
溫度控制技術(shù)不僅在工業(yè)生產(chǎn)有著非常重要的作用,而且在日常生活中也起著至關(guān)重要的作用。本文對系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì),在建立溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)之上,通過對PID控制的分析設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制器,完成了系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試工作。算法簡單、可靠性高、魯棒性好,而且PID控制器參數(shù)直接影響控制效果。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/270108.htm1.系統(tǒng)概述
1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)利用AT89S51豐富的外設(shè)模塊搭建硬件平臺。系統(tǒng)的硬件電路包括:模擬部分和數(shù)字部分,基本電路由核心處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤顯示模塊及控制執(zhí)行模塊等組成。
1.2系統(tǒng)工作流程
系統(tǒng)開始工作時,首先由單片機(jī)控制軟件發(fā)出溫度讀取指令,通過數(shù)字溫度傳感器采集被控對象的當(dāng)前溫度值并送顯示屏實(shí)時顯示。然后,將該溫度測量值與設(shè)定值T比較,其差值送PID控制器。PID控制器處理后輸出一定數(shù)值的控制量,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為模擬電壓量,控制被控對象進(jìn)行加熱。
1.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法
整個系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括管理程序和控制程序兩部分,管理程序包括LED顯示的動態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤的掃描和響應(yīng)??刂瞥绦虬ˋ/D轉(zhuǎn)換、中值濾波、越限報(bào)警處理、PID計(jì)算等。
2.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
2.1電源電路的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)所用直流電源由三端集成穩(wěn)壓器組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源提供。設(shè)計(jì)中選用了LM7805 LM7815和LM7915三個三端集成穩(wěn)壓器,提供+5V直流電壓,輸出電流均為1A.變壓器將220V的市電降壓后再通過整流橋整流之后采用了大容量的電解電容進(jìn)行濾波,以減小輸出電壓紋波。電源電路圖如圖1所示。
![](http://editerupload.eepw.com.cn/201502/72cc45776eb2ef8db608b724cbed563e.jpg)
圖1電源電路圖
2.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。只有一個可靠的復(fù)位電路才能使系統(tǒng)避免出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象。電路圖如圖2所示。
![](http://editerupload.eepw.com.cn/201502/7c903c9bfc45f4161f294cc244e22f77.jpg)
圖2復(fù)位電路圖
2.3時鐘電路設(shè)計(jì)
本控制器采用的是內(nèi)部振蕩方式得到單片機(jī)的時鐘信號,這種方式得到的時鐘信號比較穩(wěn)定。圖3為時鐘電路。
![](http://editerupload.eepw.com.cn/201502/af478c96558417bc0a0fb86671f6819b.jpg)
圖3時鐘電路圖
2.4可控硅輸出電路
可控硅是一種功率半導(dǎo)體器件,簡稱SCR,也稱晶閘管。本部分為控制電加熱爐功率的雙向可控硅驅(qū)動電路,采用MOC3041作為驅(qū)動電路。如圖4所示。
![](http://editerupload.eepw.com.cn/201502/0ea2a4174b9e3323d9c035d8cd8c9333.jpg)
圖4可控硅輸出電路
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