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武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书目录摘要........................................................................................................................11系统方案的选择..................................................................................................21.1温度变送器的选择........................................................................................21.2键盘显示部分..............................................................................................21.3控制电路部分.........................................................................................21.4PID过程控制部分...................................................................................31.4.1过程控制的基本概念...........................................................................31.4.2模拟PID控制系统组成.......................................................................41.4.3数字PID控制器................................................................................52总体方案的分析..................................................................................................52.1系统总模块...................................................................................................52.2系统模块关系图...........................................................................................63硬件电路设计.....................................................................................................63.1继电器控制电路...........................................................................................63.2显示电路.....................................................................................................73.3键盘输入电路..............................................................................................83.4温度变送器电路...........................................................................................83.5单片机AT89C52最小系统............................................................................83.5.1单片机简介.........................................................................................83.5.2单片机最小系统电路简介......................................................................93.6总电路硬件图............................................................................................114软件程序设计.....................................................................................................114.1主程序流程图............................................................................................114.2程序结构图................................................................................................13武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书5相关器件测试、系统调试和参数整定....................................................................135.1继电器测试................................................................................................135.2PID参数整定...........................................................................................145.3系统调试...................................................................................................156小结和心得体会..................................................................................................16参考文献...............................................................................................................18附录......................................................................................................................19附录1参考程序.............................................................................................19附录2总硬件电路图......................................................................................32武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书1摘要在实际的生产实验环境下，由于系统内部和外界的热量交换是很难控制的，而且其他干扰因素也是无法去精确计算的，因此温度量的变化往往受到不可精确预计的外界环境扰动的影响。但是正常工业生产过程中，对生产中的温度要求又是相对精确和苛刻的，工业生产中经常要保持反应炉中保持一定的温度，来促进反应的持续快速进行，同时，以前的温度控制大多是人工通过仪表的显示来调节温度的模式，然而人工控制温度的精确度不高，而且反应不灵敏，存在较大误差，因此需要更好的测温控温方法。随着电子技术和计算机的迅速发展，计算机测量控制技术拥有操作简单、控制灵活、使用便捷以及性价比较高的优点从而得到了广泛应用。单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信息的处理和控制，因此，单片机广泛应用于现代工业控制中。此控制具有重量轻、体积小、价格低、可靠性高、耗电低和操作灵活等优点，因此利用单片机进行温度测量控制会大大提高其可靠性和准确性。单片机对温度的测量控制是基于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。在闭环过程控制系统中，过程的实时参数由传感器和A/D转换器来进行实时采集，并由单片机自动记录、处理并控制执行机构来进行调节和控制。因此需要对单片机进行扩展和开发，来形成一个完整的单片机温度控制系统。关键词：单片机温度测控系统自动控制温度变送器武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书2计算机温度测控系统1系统方案的选择1.1温度变送器的选择目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案：方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。1.2键盘显示部分控制与显示电路是反映电路性能、外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。方案一：采用可编程控制器8279与数码管及地址译码器74LS138组成，可编程/显示器件8279实现对按键的扫描、消除抖动、提供LED的显示信号，并对LED显示控制。用8279和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进行控制单片机的输出。方案二：采用单片机AT89C52与4X4矩阵组成控制和扫描系统，并用89C52的P1口对键盘进行扫描，并用总线的方式在P0口接1602液晶来显示水温和设定值，这种方案既能很好的控制键盘及显示，又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。对比两种方案可知，方案一虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计的成本和电路整体的性能，我们采用方案二。1.3控制电路部分武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书3方案一：采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度。方案二：采用2051芯片，其内部有2KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的I/O口，因此此芯片资源不够用。方案三：采用AT89C52单片机，其内部有4KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的I/O口