文档介绍：基于单片机的温度控制研究
摘要:随着社会及科技的发展,现代工程实践对系统的控制要求也在不断提高,以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强、简便易行而得到广泛应用。PID温度控制器作为一种重要的控制设备,在化工、食品等诸多工业生产过程中得到了广泛的应用。本文主要讨论在过程控制中得到广泛应用的数字PID控制在单片机温度控制系统中的应用,并且阐述了基于单片机的温度控制系统的硬件组成、软件设计及相关的接口电路设计。
关键词:单片机温度控制 PID
Design of TemPerature Control Based on Microeontroller
Abstract: With the development of society and technology,control level of the system needs to be more and higher in modern endineering. The digital controller based on Microcontroller has been applied widely, as its cubage, low-cost, abundant function, simple and convenient. PID temperature controller, as an important control device, have been widely used in producing chemical producing chemical products, foods and many other fields. The paper mainly introduces the application of the digital PID control algorithm, which, at present, is popularly used in digital control system, in Microcontroller temperature control system. The hardware and software of the temperature control system and the design of relevant interface circuit are described in this paper also.
Keywords: Microcontroller Temperature control system digital PID control
1 前言
物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关,温度是工农业生产、科学实验研究以及日常生活中需要普遍进行测量和控制的一个非常重要的物理量,如:在冶金、机械、石油化工、电力等工业生产中的温度控制;在温室花房、蔬果大棚、粮仓等农业生产中的温度测控;与我们生活息息相关的微波炉、电热水器、电烤箱、空调等家用电器的温度控制;高等院校实验室微机测控系统中将温度作为被测参数,供学生做综合实验、实训或课程设计等。温度控制对于小到人民的日常生活、大到钢铁等大型工业生产工程都具有广阔的应用前景。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件,所以对温度进行控制是非常必要且有意义的。
近年来,温度的检测在理论上发展比较成熟,但在实际测量和控制中,如何保证快速实时地进行采样,确保数据的正确传输,并能对所测温场进行较精确的控制,仍然是目前需要解决的问题。
温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。
在温度的测量技术中,接触式测温发展较早,这种测量方法的优点是:简单、可靠、低廉,测量精度较高,一般能够测得真实温度;但由于检测元件热惯性的影响,响应时间较长,对热容量小的物体难以实现精确的测量,并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温,不能用于极高温测量,难于测量运动物体的温度。非接触式测温是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法,其优点是不破坏被测温场,可以测量热容量小的物体,适于测量运动温度,还可以测量区域的温度分布,响应速度较快。但也存在测量误差较大,结构复杂,价格昂贵等缺点。因此,在实际的测量中,要根据具体的测量对象选择合适的测量方法,在满足测量精度要求的前提下尽量减少人力和物力的投入。
温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类:动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标,如在发酵过程控制,化工生产中的化学反应温度控制,冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒