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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学计算机控制技术计算机控制技术 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：基于基于PIDPID算法的烤箱温度控制系统设计算法的烤箱温度控制系统设计 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 自动化自动化093093 学学 号：号： 090302084090302084 学生姓名：学生姓名： 宋进帅宋进帅 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间：2012.12.192012.12.192012.12.282012.12.28 本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院
2、教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号090302084学生姓名宋进帅专业班级自动化093课程题目基于PID算法的烤箱温度控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能实现功能采用单片机作为控制器，由 pt100 测量温度，与设定温度进行比较，经过 PID 运算 后调整温度控制信号的占空比，将温度控制在规定范围内，并要求实时显示当前温度值，用三位 LED 灯显示。被控对象为，仿真研究时用近似。sesTK 100 15 . 02 11 ss设计任务及要求设计任务及要求1、确定系
3、统设计方案，包括单片机的选择，输入输出通道，键盘显示电路和报 警电路； 2、建立被控对象的数学模型； 3、推导控制算法，设计算法的程序流程图或程序清单； 4、仿真研究，验证设计结果； 5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。技术参数技术参数温度控制范围：室温+20260误差小于：5%进度计划1、布置任务，查阅资料，确定系统方案（1 天） 2、被控对象建模（1 天） 3、算法推导，程序设计（3 天） 4、仿真研究（2 天） 5、撰写、打印设计说明书（2 天） 6、答辩（1 天）指导教师评语及成绩平时:_ 论文质量：_ 答辩:_总成绩：_ 指导教师签字：_ 年 月 日本科生
4、课程设计（论文）II摘 要 随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。本设计采用单片机控制。单片机在日常生活中的运用越来越广泛。温度控制在工业生产中经常遇到。从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响到产品的质量。单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。本文介绍了以 AT89C51 单片机为核心的电烤箱温度控
5、制系统。电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。文章最后对本设计进行了总结。对温度控制系统的发展提出了几点建议。关键词：AT89C51； 温度传感器； 单片机； 本科生课程设计（论文）III目 录摘 要第 1 章 绪论 .1第 2 章 烤箱温度控制的设计方案 .22.1 概述.22.2 设计的要求 .22.3 烤箱总体设计方案 .2第 3 章 烤箱温度控制系统各硬件的选择 .43.1 控制器的选择.43.2 温度检测器的选用 .53
6、.3 A/D 转换电路.63.4 输出通道设计.73.5 键盘电路设计 .83.6 三位 LED 显示电路设计 .93.7 报警电路设计.10第 4 章 PID 控制系统设计.114.1 PID 控制特点.114.1.1 比例（P）控制 .114.1.2 积分（I）控制.114.1.3 微分（D）控制.114.2 PID 烤箱温度控制系统流程图 .124.3 推导控制算法.13第 5 章 课程设计总结 .16参考文献 .17本科生课程设计（论文）1 第 1 章 绪论随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。机电控制实现了以电气来控制机械。单片机的出
7、现使机电控制技术突飞猛进。单片机出现的历史并不长，但发展迅猛。自 1975 年美国德克斯仪器公司首次推出 8 位单片机 TMS-1000 后才开始快速发展。1976 年 9 月，美国 Intel 公司首次推出 MCS-48 系列 8 位单片机以后，单片机发展进入了一个新的阶段。1983年 Intel 公司推出的 MCS-96 系列、1987 年 Intel 公司又推出的 80C96 等位 16 位单片机。近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能的 32 位单片机研制、生产阶段。单片机发展之快、品种之多。其中最常用的主要有：AT89 系列单片机、AVR 单片机 Motorola 公司的 M68HC
8、08 系列单片机以及 PIC 单片机。随着社会的发展，单片机的特点体现在体积小、可靠性高、使用方便等方面。根据温度控制的特点，本次设计采用 AT89C51 单片机为控制核心，采用数字PID 控制算法。实现对电烤箱的温度的控制。通过本次设计进一步详细说明单片机控制系统在社会生活中的应用。为以后进一步应用单片机系统提供帮助。温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化快慢的特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以 AT89C51 单片机为检测控制中心的温度控制系
9、统。温度控制采用 PID 数字控制算法，显示采用 3 位 LED 静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。本科生课程设计（论文）2 第 2 章 烤箱温度控制的设计方案2.1 概述温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化快慢的特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以 AT89C51 单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用 PID 数字控制算法，显示采用 3 位 LED 静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高
10、，有较强的通用性。2.2 设计的要求采用单片机作为控制器，由 pt100 测量温度，与设定温度进行比较，经过PID 运算后调整温度控制信号的占空比，将温度控制在规定范围内，并要求实时显示当前温度值，用三位 LED 灯显示。2.3 烤箱总体设计方案产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就温度控制系统的动态的特性来讲，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的线性性能要求较高时，多采用 PID 算法来实现温度的控制。本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，当烘干箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温的控制。本科生课程设计（论文）3
