TOP20毕业设计_基于单片机的PID控制算法实现.doc文档免费在线阅读

图为最小系统以及个四位共阴数码管，分别与单片机的相连，每个都拥有个共阴的位选端。

从而可以通过单片机选通所需显示的数码管。

口传输要显示的数据，利用其串并转换功能，送入数码管显示。

在此处接了个的排阻来保护。

第页图数码管显示电路系统软件设计程序框架结构个整体的系统软件设计是微分项继电器控制子程序函数语法描述输出值的处理参数无返回无输出高阻读数数据图引脚图图控制信号的时序图第页采集数据时，首先微处理器执行条传送指令，在指令执行过程中，微处理器在控制总线的同当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接到的数据总线上，无需附加逻辑接口电路。

的引脚图和时序图分别如图，图所示。

统框图转换电路是集成工艺制成的逐次比较型转换器芯片。

分辨率为位，转换时间为，输出电压范围为，增加些外部电路后，输入的模拟电压可以为。

该芯片内有输出数据锁存器，控制加热棒，采用对加在加热棒两端的电压进行通第页断的方法进行控制，从而达到对温度控制的目的，即在闭环控制系统中对被控对象实施控制。

加热棒控制电路如图所示。

图加热棒控制电路单片机系统电路设计系统框图图系，其中温度为摄氏度时的电阻温度为摄氏度时的电阻温度系数其中任意温度。

温度控制电路此部分通过控制继电器的通断从而氧化介质中很稳定价格又便宜，常用作工业测量元件，以铂电阻温度计作基准器线性好，温度系数分散性小，在摄氏度时，最大非线性偏差小于摄氏度，性能稳定，广泛用于精密温度测量和标定。

铂热电阻与温度关系式是整个系统设计的第步。

温度传感器的选择是这块电路的关键，它是直接影响整个系统的性能与效果的关键因素之。

这里采用的是精密级铂电阻温度传感器，它的金属铂含量达，因为铂电阻的物理和化学性能在高温和用了共阴极数码管进行显示设置温度与测量温度。

继电器加热棒通过三极管控制继电器的开关来完成对加热棒的控制。

外部电路设计温度采集电路采用温度传感器铂电阻，对于温度的精密测量而言，温度测量部分，以简化硬件降低硬件成本。

键盘设定用于温度设定，共三个按键。

数据采样将由传感器及相关电路采集到的温度转为电压信号，经转换后，送入相应接口中，换算成温度值，用于控制和显示。

数据显示采中断定时及存放中间结果的电路前向通道是信息采集的通道，主要包括传感器信号放大转换等电路由于水温变化是个相对缓慢的过程，因此前向通道中没有使用采样保持电路信号的滤波可由软件实现制信息，单片机的运算规则称为控制法则或控制算法。

系统硬件设计总体设计框图及说明本系统是个简单的单回路控制系统，总体框图如图所示。

单片机系统是整个控制系统的核心，可以提供系统控制所需的口对象进行控制的，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，减小输出量的误差，达到控制目的。

在此控制系统中单片机就相当于常规控制系统中的运算器控制器，它对过程变量的实测值和设定位之间的误差信号进行运算然后给出控图模拟控制控制方式该控制系统是把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定量进行比较，并利用控制器形成的控制信号通过执行机构对控制第页其增量表达形式为为采样周期线性组合构成控制量。

其动态方程为其中为比例放大系数为积分时间常数为微分时间常数调节器的离散化表达式为使系统不稳定微分作用能有效的减小动态偏差。

如图所示。

图比例积分微分控制由图可知调节器是种线性调节器，这种调节器是将设定值与实际输出值进行比较构成偏差。

并将其比例积分微分通过统。

调节器有三个可设定参数，即比例放大系数积分时间常数微分时间常数。

比例调节的作用是使调节过程趋于稳定，但会产生稳态误差积分作用可消除被调量的稳态误差，但可能会使系统振荡甚至使统。

调节器有三个可设定参数，即比例放大系数积分时间常数微分时间常数。

比例调节的作用是使调节过程趋于稳定，但会产生稳态误差积分作用可消除被调量的稳态误差，但可能会使系统振荡甚至使系统不稳定微分作用能有效的减小动态偏差。

如图所示。

图比例积分微分控制由图可知调节器是种线性调节器，这种调节器是将设定值与实际输出值进行比较构成偏差。

并将其比例积分微分通过线性组合构成控制量。

其动态方程为其中为比例放大系数为积分时间常数为微分时间常数调节器的离散化表达式为第页其增量表达形式为为采样周期图模拟控制控制方式该控制系统是把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定量进行比较，并利用控制器形成的控制信号通过执行机构对控制对象进行控制的，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，减小输出量的误差，达到控制目的。

在此控制系统中单片机就相当于常规控制系统中的运算器控制器，它对过程变量的实测值和设定位之间的误差信号进行运算然后给出控制信息，单片机的运算规则称为控制法则或控制算法。

系统硬件设计总体设计框图及说明本系统是个简单的单回路控制系统，总体框图如图所示。

单片机系统是整个控制系统的核心，可以提供系统控制所需的口中断定时及存放中间结果的电路前向通道是信息采集的通道，主要包括传感器信号放大转换等电路由于水温变化是个相对缓慢的过程，因此前向通道中没有使用采样保持电路信号的滤波可由软件实现，以简化硬件降低硬件成本。

键盘设定用于温度设定，共三个按键。

数据采样将由传感器及相关电路采集到的温度转为电压信号，经转换后，送入相应接口中，换算成温度值，用于控制和显示。

数据显示采用了共阴极数码管进行显示设置温度与测量温度。

继电器加热棒通过三极管控制继电器的开关来完成对加热棒的控制。

外部电路设计温度采集电路采用温度传感器铂电阻，对于温度的精密测量而言，温度测量部分是整个系统设计的第步。

温度传感器的选择是这块电路的关键，它是直接影响整个系统的性能与效果的关键因素之。

这里采用的是精密级铂电阻温度传感器，它的金属铂含量达，因为铂电阻的物理和化学性能在高温和氧化介质中很稳定价格又便宜，常用作工业测量元件，以铂电阻温度计作基准器线性好，温度系数分散性小，在摄氏度时，最大非线性偏差小于摄氏度，性能稳定，广泛用于精密温度测量和标定。

铂热电阻与温度关系式，其中温度为摄氏度时的电阻温度为摄氏度时的电阻温度系数其中任意温度。

温度控制电路此部分通过控制继电器的通断从而控制加热棒，采用对加在加热棒两端的电压进行通第页断的方法进行控制，从而达到对温度控制的目的，即在闭环控制系统中对被控对象实施控制。

加热棒控制电路如图所示。

图加热棒控制电路单片机系统电路设计系统框图图系统框图转换电路是集成工艺制成的逐次比较型转换器芯片。

分辨率为位，转换时间为，输出电压范围为，增加些外部电路后，输入的模拟电压可以为。

该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接到的数据总线上，无需附加逻辑接口电路。

的引脚图和时序图分别如图，图所示。

输出高阻读数数据图引脚图图控制信号的时序图第页采集数据时，首先微处理器执行条传送指令，在指令执行过程中，微处理器在控制总线的同时产生低电平信号，启动转换器工作，经后将输入模拟信号转换为数字信号存于输出锁存器，并在端产生低电平表示转换结束，并通知微处理器可来取数。

当微处理器通过总线查询到为低电平时，立即执行输入指令，以产生低电平信号到相应引脚，将数据取出并存入存储器中。

整个数据采集过程中，由微处理器有序地执行若干指令完成，的连接图如图。

图连接图键盘设置电路单片机上的口接，口接，口接。

设置温度的十位数设置温度的个位数工作模式选择键，共有两种工作模式正常工作状态温度重新设置。

系统上电后，数码管全部显示为零，根据按次数，十位的数码管顺序增加。

同样，也如此按后，系统开始测温，并与采集的温度进行比较，通过软件来控制加热棒的开关。

键盘设置电路如图所示。

图键盘设置电路数码显示电路数码管作为单片机系统最为常用的输出器件，在显示时可以由数字和少量字母组合完成输出功能的系统中应用十分方便。

图为最小系统以及个四位共阴数码管，分别与单片机的相连，每个都拥有个共阴的位选端。

从而可以通过单片机选通所需显示的数码管。

口传输要显示的数据，利用其串并转换功能，送入数码管显示。

在此处接了个的排阻来保护。

第页图数码管显示电路系统软件设计程序框架结构个整体的系统软件设计是微分项继电器控制子程序函数语法描述输出值的处理参数无返回无温度低于设定值摄氏度开电炉加热初始化定时器，开始定时加热函数主程序语法描述键盘扫描温度控制参数无返回无第页初始化键盘扫描去抖动处理取键值键值处理测量温度显示计算第页电路原理图第页参考文献黄智伟全国大学生电子设计竞赛电路设计北京北京航天航空大学出版社，谭浩强程序设计北京清华大学出版社，胡寿松自动控制原理第四版北京科学出版社