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摘要 1
1 系统方案的选择 2
2
键盘显示部分 2
控制电路部分 2
PID过程控制部分 3
3
模拟PID控制系统组成 4
数字PID控制器 5
2 总体方案的分析 5
5
系统模块关系图 6
3 硬件电路设计 6
继电器控制电路 6
显示电路 7
键盘输入电路 8
温度变送器电路 8
单片机AT89C52最小系统 8
单片机简介 8
9
总电路硬件图 11
4 软件程序设计 11
主程序流程图 11
程序结构图 13
5 相关器件测试、系统调试和参数整定 13
继电器测试 13
PID参数整定 14
系统调试 15
6 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
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
计算机温度测控系统
系统方案的选择
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,℃,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。
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。
控制电路部分
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