基于PID的恒温控制 ---毕业论文

扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号： 教研室:电气教研室 专 业:电气自动化技术 题 目:基于PID的恒温控制 指导者： 评阅者： 2016 年 5 月扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 基于PID的恒温控制 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 2016年 月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人(签字)： 2016年 月 日毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘 要 温度参数是在工业生产中最基础也是最关键的参数之一，也是人们生活中离不开的参数，随着现在科技的发展，各个工厂越来越重视及时的温度测量及反馈，这样便可以以及时的做出反应和警报，减少损失等。所以，研究温度测量以及控制变得尤为重要。 本次课题是将AT89C52作为主控件，运用的是PID控制的基本原理和PID控制的设计方案。采用的温度传感器是现在市面上使用率很高的DS18B20。DS18B20测温，并将所测的数据发送给单片机，由单片机来处理。这边不但是能测量温度，还由单片机所处理的数据来控制温度， 本次设计的硬件采用主控元件，测温电路，控温电路，显示电路等等组成。而软件部分则采用的是显示程序、信号处理程序、警戒警报程序，按键程序等等程序组成。 关键词：温度检测，温度控制，PID算法 专科毕业设计说明书（论文） 第 I 页 共 II 页目 录摘 要IV1绪论11.1 课题的来源11.2 课题的意义11.2.1温控的发展与现状11.3课题的主要研究内容22 硬件设计32.1 控制模块设计32.1.1 单片机的选择32.1.2 引脚的功能52.1.3 单片机电路设计62.1.4 电源设计72.2 温度采集模块设计82.2.1 关于DS18B20的简介82.2.2 DS18B20的结构组成82.2.3 DS18B20的供电方式112.2.4 DS18B20引脚功能介绍11 2.3 控制模块设计122.4 显示按键模块设计142.4.1 LCD1602的各项参数152.4.2 LCD1602的特点162.4.3 按键电路设计162.5 报警模块的设计173 软件设计183.1 主程序的设计183.2 DS18B20读温程序设计193.3 键盘扫描程序设计203.4 报警程序设计203.5 PID控制的发展213.5.1 PID控制算法214 系统仿真26总结30致谢31参考文献32附录33专科毕业设计说明书（论文） 第 40 页 共 39 页 1绪论1.1 课题的来源 人们生活中的方方面面都是离不开温度的，而温度的测控也是和人们的生活紧密相连的。市面上现在常用到的基本都是热电偶以及热电阻。这样的感温原件由于其的工作方式导致其不是很灵活且准确度不是很高。而本次用到的DS18B20，在与单片机相结合以后，不但能灵活方便的对温度进行检测控制，而且也大大了提升了精确度。单片机以它小巧的“身材”，简单方便的控制已经被越来越多的产品运用，越来越多的产品也已经离不开了单片机。1.2 课题的意义 在现如今，模拟式的温度传感器已经不再流行，它们已经逐渐向数字式等形式方向发展。在以前，温度传感的运用不是太多，而且电路也比较简单。所以一般的使用热敏电阻等元器件来感温也不是太鸡肋，不过随着现在的发展，电路越来越复杂，所要求的精度也越来越高，一般感温元器件的运作方式不但感温不精准，而且也会使得电路设计变得复杂，所以这时候需要一个能替代它们来出色完成任务的传感器。DS18B20是现在运用的最多的一款测温元件，用它来作为检测元件，他可以通过单片机加LCD直接将它所测到的温度读显出来，这样大大的减少了很多步骤，而且它的测温范围广泛，一般是在负五十度到一百三十度之间，且精度很高，分辨率最大可以达到0.0595度。已经能满足绝大多数非特殊工作环境的需求。1.2.1温控的发展与现状 经过这些年的发展，温测方面的技术得到了快速的发展，尤其是理论部分，已经趋向于成熟，但在实际测量方面还是有着各种问题需要去解决去改进，如如何能在短时间内甚至实时的将所测的温度采样反馈，以及如何保证传输的正确。 温测温控技术一般是由两方面组成。测量与控制。 在测量反面，发展最早的是接触式的测量方式，它有着简单的结构，可靠的测量以及其成本低受到很多设计者的喜爱。它能够较为准确的将测量的真实温度反馈。不过，由于其自身的物理原因，它不能快速的测量短时间内的温度变化，且不适合具有强腐蚀的工作环境下使用以及温度超高的环境下使用。对于运动中的物体也难以进行温度的测量。 此外还有一种测温方式。它采用非接触式的测温方式，它通过测量物体的能量反馈来进行测量，这样的测量方式极大的解决了接触式遇到的问题，且测温响应快。不过相对而言，非接触式的缺点便是无法达到接触式的测量精准。而且其结构复杂，成本高等。所以，在实际运用时，需先考虑设计的需求再去选择测温的方式。 控制方面：现在在工业中使用的温控技术一般有定值开关温控、PID控温、智能温度控制等等控温方法。不同的场合结合所需求达到的精度以及质量，可以选择合适的温控方法 1.3课题的主要研究内容1,、整体设计 总体设计的主要内容有：利用单片机作为系统的主控制器，利用DS18B20作为温度传感器，将信号送入单片机进行处理，经过PID算法后，单片机的输出用来控制加热棒的输出功率，从而实现对温度的控制。 2、整体设计的基本要求 整体布局的要求有如下几点： 一、要在温度控制系统上进行全局的思考。 二、对每个部分的作用以及工作原理进行分析解释 三、在做硬件设计时，要做到有理有据，有计算有分析。而且元器件的各个型号等都需要明确的标出 四、软件设计可使用C语言或者汇编语言2 硬件设计 硬件设计基本由以下部分组成，如图2-1便是五个部分的关系图 图2.1 硬件框图键盘输入温度显示：按键显示模块DS18B20温度传感器：温度采集模块 单片机：控制模块。温度控制模块 蜂鸣警报：报警模块2.1 控制模块设计 市面上有很多类型的单片机，各有所长也各有所短，在对比了各个单片机以后，选择了AT89C52单片机。2.1.1 单片机的选择 最为常用的单片机有51,52等等单片机系列AT89C51的 主要特性： 寿命长，4K字节存储器 工作在0HZ到24HZ之间 具有程序保密锁定功能 一百二十八八的ROM I/0口线三十二条 拥有两个定时器 拥有两个计数器 拥有六个中断源 可使用串行通道 低功耗 自带时钟电路 AT89C52的特性 可以与51兼容 寿命长，自带8K存储器 一千次擦写 工作电压可以在4V到5.5V之间 工作在0HZ到33HZ之间 具有加密功能 二百六八的RAM 八个中断源 低功耗 可以在断电以后中断可唤醒 自带定时器 灵活编程等 本次采用的是AT89C52单片机 所选单片机的简单介绍 AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元单片机有如下的特点：（1） 、相比而言，可靠性更高（2） 、抗外界干扰能力强（3） 、可控性强（4） 、相比其他的芯片而言具有极高的性价比（5） 、低电压（6） 、扩展多2.1.2 引脚的功能 AT89C51的引脚图见2-2 图 2-2 AT89C52引脚图 vcc为电源端 提供5v电压 Vss为接地端 XTAL2 振荡器的输出端 XTAL1 振荡器的输入端 控制引脚 RST ： 复位 高电平时动作，且需两个机械周期的高电平才会触发动作 ALE/PROG：地址锁存允许信号端。如果单片机是处于正常情况下的话，则ALE会向外发送信号。信号的形式为正脉冲。这个时候的平率一般是震荡平率的六分之一。所以，如果想要确定单片机是好还是坏，可以通过使用示波器对ALE进行检查，看其是否有脉冲输出，PSEN如果没有脉冲输出的坏，单片机极有可能损坏了的，反而言之，如果有信号输出，则基本可以确定单片机是好的 PSEN（29引脚）：允许输出信号端 EA： 电压输入端 输入输出端口 P0P3 P3还有一些特殊的功能，见表2-1 表2-1 各口线及第二其功能 2.1.3 单片机电路设计 单片机的最小系统。见图2-3 图2-3 最小系统图2.1.4 电源设计 如图2-4所示，是一个交变直的，输入220.输出5V电源设计。它的转换过程是变压-整流-稳压。 图2-4 直流电源设计图 （1）变压：由前端变压器将220交流转变为约为8-9v左右的直流电 （2）整流：经过桥式整流电路的滤波整流。见图2-5 （3）稳压：起到保护电路的作用。 图2-5 桥式整流波形图2.2 温度采集模块设计 温度采集模块有很多的选项，热电偶、热电阻等不过由于热电偶和热电阻的工作原理，它们是测量电压的变化从而再由后续原件的支持将电压转化为我们所需要看到的温度，这个过程不但麻烦，而且需要很多原件的支持。这样会使整个硬件变得复杂不好设计等，且后续的调试等等都不会太容易去完成。 除去这些比较传统的原件，还可以选择另一种比较新式的传感器：DS18B20.它不但能直接将所测量到的温度反馈，而且精确、测温范围广。而且由于它的特点，使得电路部分只需使用到温度传感器和单片机，所以在设计上会显得简单易操作。 2.2.1 关于DS18B20的简介 DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点它是由美国著名的一家半导体公司开发的一款可直接读取被测数值的传感器，它直接与单片机相连无需多余的后续原件支持，具有方便使用和性价比高的特点。而且由于它的特点，一块52单片机可以同时连接多个DS18B20，这样不但可以同时检测多个被测源，而且可以通过一定的方法使得单片机可以全方位的检测。 2.2.2 DS18B20的结构组成 见图2-6。 为DS18B20的结构组成。 图2-6 芯片内部结构图 由图可以看出DS18B20主要是由上下触发TH/TL。温度传感器。存储器和逻辑控制。8位crc产生器。Rom以及暂存器组成 表2-2中所示。是DS18B20温度与数字的转换 表2-2 对应关系表温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H 表2-3 DS18B20数值格式表高字节15141312111098SSSSS2 62 52 41/01/01/01/01/0643216低字节765432102 32 22 12 02_12_22_32_484250.0625 以下所列便是DS28B20的具体如何工作的：（1）发送负脉冲（2）接收反馈脉冲（3）发ROM指令（4）发送存储以及控制的指令。 具体来说，DS18B20共有6种见表2-4的控制命令。 表2-4 DS18B20 控制指令指令约定代码复制48H读数据BEH读电源供电方式B4H温度转换44H读EERAMB8H写数据4EH 表2-5中是ROM的指令 表2-5 ROM的指令指令约定代码读ROM33H匹配ROM55H跳过ROMCCH搜索ROM0F0H报警搜索ECH 以下为DS18B20的具体序列 初始化 执行ROM（定位使用） 执行存储控制命令 回应、复位脉冲。写读1、0。 2.2.3 DS18B20的供电方式 在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是用寄生电源供电，此时，VCC、GND接地，I/O接单片机I/O；另外一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5k左右的上拉电阻。如图2-7所示，本设计采用的是外部电源供电的方式，且选用的上拉电阻为4.7k。 图2-7 外部电源供电方式图2.2.4 DS18B20引脚功能介绍 各个引脚的介绍如下：（1） GND：接地（2） I/0：输入、输出脚（3） UDD：外接电源输入端 图2-8为各个引脚 图2-8 DS18B20引脚图 特点： （1） 单总线，与单片机进行交互只需一条I/0线。且可以同时好几个DS18B20连接在这一根线上。 （2） 由于DS18B20的特性，所以可以通过每个独特的序列号来找到相应的元件 （3） 不但可以通过寄生电源的方式来供电，也可以直接供电。而且电源的电压可以从三伏到五点五伏之间。 （4）测温范围广，精度高：可以测量负五十到一百二十度之间的温度，而且当温度在负十度到八十度之间的时候，它的精度最高，可以到达正负零点五度 （5）可编辑数据为可以从久一直到到十二位 （6）使用方便，可以自己设定触发警报的范围 （7）当警报时可以通过一定的方法来找到触发警报的器件 (8) DS18B20可以直接将所测到的温度换化成所需要的数字信号 （9） 一边的器件如果正反接反很容易损坏，而DS18B20具有负压特性。它可以保护不被烧坏。 2.3 控制模块设计本次需要的是能够迅速响应的器件，而继电器无法在很快的时间内响应，所以可以响应迅速的可控硅来替代继电器。可控硅具有可靠，迅速，使用时间长的特点利用双向可控硅的导通角的特性，通过单片机发送的触发信号来控制可控硅的通断。这样就能做到控制加热的功率。可控硅导通则加热，断开则停止加热。上述两种方法中，最为适宜。 弱电在控强电时很容易被强电干扰，这样会使得系统不稳定，为了能解决这个温度，本次课题采用了光耦合器，它能极大的避开干扰。而本次采用的是MOC3061的光电隔离器MOC3061各项参数如下所示：额定电压为四百伏最大浪涌电流为一点二安控制电流十五毫安图2-9为MOC3061的结构图 图2-9 引脚排列及其内部图MOC3061的优点 （1）控制简单 （2）简化了触发电路 （3）可以无触点控制 （4）可以防止干扰 （5）大大简化了接口电路 双向可控硅简介： 双向可控硅，从名字中可以看出，它具有双向导通的能力通断控制简单，它的通断由栅极来控制。 双向可控硅的触发方式： MT1相对于MT2Ug（控制脉冲电压）相对于MT1正正负负正负负正双向可控硅控制极在动作以后便会无其他作用，它会一直保持一个低组态的状态，等到它低于电流IH这时候它便会从低组态转换到高组态。见图2-10 图为一个控制模块的原理图 图2-10 温控模块原理图2.4 显示按键模块设计 八段数码管，八段数码管是各自不相干扰的LED灯组成，它能够通过接通不同的LED来显示 采用LCD1602来显示 相比上面两种方法而言，虽然使用很广泛，但是由于具有画质高，功耗低，身材小，分量轻等原因更加适合本次设计的需求 LCD1602的具体电路图可见图 图2-11 LCD1602电路图2.4.1 LCD1602的各项参数 工作电压：五伏 显示容量：十六2个字符 可工作电压范围：四点五到五点五之间 工作电流：两毫安 字符大小：2.954.35 如表2-6，是LCD1602的引脚以及各个引脚的功能 表 LCD1602引脚功能表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA正极背光源8D1数据16BLK负极背光源2.4.2 LCD1602的特点 （1）位数多，可显示32位，32个数码管体积相当庞大了 （2）显示内容丰富，可显示所有数字和大、小写字母 （3）程序简单，如果用数码管动态显示，会占用很多时间来刷新显示，而1602自动完成此功能 （4小巧玲珑因为它的运行原理，所以相比气八段数码管等其他来说，同样的大小，LCD1602要比他们都要来的轻巧很多。 （5）能耗低 （6）数字式接口 数字式的接口与单片机相连，会更加的可靠，而且操作起来更加的简单2.4.3 按键电路设计 将每一个按键分别接在一根数据线之上，且每个按键相互独立不相互干扰 在按键很多的时候，独立式的方式显然已经不适合，这时候可以使用行列式，就是将按键排列成矩阵的样子，再通过一定的方法可以看出是哪个按键按下。 虽然第二种方法更好，但是由于本次设计的按键不是太多，而且考虑到成本，所以选择 见图2-12。图为独立式的电路图 图2-12 独立式按键图 在图中可以明显的看出，一个按键分别连接一根数据线，分别的连接了一个I/0端口，在具体运行中，只需扫描按键相对于的两个口P1.2、1.3，检查两个口是高低电平之中哪个就可以知道两个按键是否按下2.5 报警模块的设计 使用蜂鸣器，由三极管驱动。具体如图2-13 图2-13 蜂鸣器电路图 蜂鸣器由于他的构造简单，体积小，发声大等原因，被广泛的应用到各行各业的产品中，它可以作为简易警报装置来提醒人们。 蜂鸣器是由直流电驱动，无需任何的前置或者后续的原件支持便可以发声。现在主要的蜂鸣器有两种，一种是压电式的蜂鸣器，它是由压电材料制成，它是是通过压电材料的形变，使金属膜震动发声。另一种是电磁式的蜂鸣器，它是利用导体可产生磁场的特性来驱动鼓膜震动。 本次设计不但使用了蜂鸣器的鸣叫来实现报警，还加入了LED灯，当蜂鸣器警报试，LED便会被点亮。 压电式蜂鸣器音色等较差，所以都用在警报等地方，而电磁式的由于其音色较好等原因，一般都用在音乐等等地方 本次只需提供简单的报警音即可，所以采用的压电式的蜂鸣器。 单片机的P二点五口接晶体管的输入端，P2.5口为1时，三极管导通，蜂鸣器鸣叫。P2.5口为0时，三极管截止，蜂鸣器停叫。 为了使三极管在放大区，就需要保证发射结正偏，集电结饭偏。 放大系数：=Ic/Ib 3 软件设计 3.1 主程序的设计 见图3-1 主程序的流程图 图3-1主程序流程图 3.2 DS18B20读温程序设计 （1） DS18B20读时序 读0、读1 读时序。拉低单总线后在16us的时间里将它放开，这样就可以将数据传输到送到总线之上，整个过程基本都需要70us左右的时间 （2）DS18B20写程序 写0、写1时序 虽然同是写程序，但是写0和写1还是有区别的，比如写0是需要总线被拉低70us及以上的。而写1则需要在拉下总线以后在16us的时间里将其放开 见图3-2. DS18B20读温流程图 图3-2 读温流程图3.3 键盘扫描程序设计 本次采用的是查询电路，单片机会循环扫描按键的高低电平来判断是否有按下键盘（为0） 。 见图3-3 键盘扫描流程图 图3-3 键盘扫描流程图3.4 报警程序设计 当被测对象的温度上升到所设定值的上限或者已经超过设定值时，触发报警程序，执行报警程序-蜂鸣器鸣叫、LED灯亮 见图3-4 此图为报警流程图 图 3-4 报警流程图3.5 PID控制的发展 PID控制是最早发展起来的控制策略之一，现今使用的PID控制器产生并发展于1915-1940年期间。虽然从二十世纪中期开始就有各种各样的控制方法被开发出来，但是还是无法动摇PID控制的地位，PID控制方法具有结构简单、鲁棒性好、可靠性高、参数易于整定等深受开发者的喜爱。因此，PID控制器在工业控制中仍然得到广泛应用。据统计，有90%以上的工业控制器采用PID控制器3.5.1 PID控制算法 PID以它的可靠性，稳定性以及她它结构简单，易于调正等等优势，让它成为现在现在控制技术中最为常见的控制技术之一。 有的时候的被控对象的各项参数等是很难被精确掌握的，这时候控制理论便很难使用在这些被控对象上，这时候只能靠着累计起来的经验来设定控制器的参数等时，PID控制最为实用。 PID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)的组合组成控制量，从而达到对控制对象的控制目的。控制偏差 控制偏差公式： PID调节器： 连续控制微分方程： 式中：KP比例常数TI积分时间常数TD微分时间常数e（t）系统偏差信号u（t）控制器输出信号 （2）PID调节器：函数形式方程 （3）数字PID控制器 见表3-1 控制规律离散表 表3-1 差分方程： ：积分系数。：微分系数。式中 比例项。 积分项。 微分项。最常见的控制有P控制、PI控制、PD控制、PID控制 （4） 比例、积分、微分环节 比例 ：将调节器的输入差值与一个设定的系数相乘，得出的数值作为输出量。这样可以将差值的幅值放大。当且仅有比例环节时会有稳态误差的出现 积分 ：积分环节的目的是为了使得比例环节出现的稳态误差得到排除。影响积分项的是时间的长短，时间越长，积分项越大。而且稳态误差的排除也是由时间积分来决定的。在经过比例环节以及积分环节以后，系统进入稳态且不会再有误差值。 微分 ：微分环节的作用是能够将偏差信号的改变的可能进行反馈，这样便可以做到超前调节。 （5） 两种PID控制算法 1：位置型 （3-5）图3-5 模拟PID控制系统原理框图 2：增量型 （3-6） PID整定参数都有几种方法，其中包括理论计算法和工程整定法，而理论计算与工程整定的区别在于，前者的方法是需要准确的数学模型作为依据来进行计算，而后者则不需要有准确的数学模型作为依据，这种方法可以直接在系统之中来整定。 以下为PID运算的一些的阐明 运算时需要将数都转换成定点纯小数。 由于在运算中是有正有负的，所以需要将正负符号用二进制数来表示，且需将其放在最高位。一般如果为正数的话则用0来体现，而如果是负数的话则用1来体现。在计算以后需要将以补码表示的正负数转化成原码来输出。 十六位进行计算时，在计算结束需要取有效的8位（高8位）输出。 为了能更加方便对晶闸管进行开关处理，PID的输出需要控制在零到二百五之间，这是因为如果控制量u（n）在大于二百五的时候，会失去意义。如图3-7所示，需要将u（n）做限幅处理= （3-7） 图3-6 增量式PID控制算法程序框图 4 系统仿真 编写单片机程序的语言有很多种，其中最常用的便是汇编和语言和C语言前者是低级语言，它可以根据使用的要求来使用各种寻址，它能直接的控制CPU中的通用寄存器，但是各个计算机系列会使用不相同的汇编语言，后者c语言则是高级语言，它不但能在各个平台上使用，而且所编写的程序片段可以在不同的计算机体系之中使用。本次设计所采用的是后者，以下是汇编语言和C语言的具体差别 （1）汇编语言采用的是汇编语言助记符，它具有方便，易懂等特点，不过，各个不同的机器有着各自不同的语言。由于这种原因，使得汇编语言具有一定的局限性。 （2） C语言 无需对单片机的指令有太深入的了解，只需要能够对其内部结构有一个认识了解 可以用不同的函数指令让整个程序更加的完整 大大的减少了编程所需的时间，然而修改起来比较容易。 本次在编程和仿真软件上选择的是KEIL软件和proteus软件。 软件keil简介KeiluVision2这是由国外叫Keil Software的公司所开出来用于C语言的开发系统，它能完美的与单片机系统契合，c语言和汇编相比而言，C语言更加的实用且易学，c语言还可以在编写时嵌入汇编语言，这样，程序的运行可以很接近汇编所编写的程序，KeiluVision2具有强大的开发调试工具，它能够完美的对单片机进行编程Protues简介： Protues是现在最受开发人员喜爱的一款软件，它不但能够进行普通的仿真，还可以仿真一些外围器件。 Protues不但是现在全球最著名的软件，也是唯一一个能够将PCB设计、电路仿真、虚拟模型三个模拟相合为一的软件，它能够支持8086PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、MSP430、AVR、8051、HC11、ARM和8086PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33等。见图4-3为Proteus ISIS的运行界面 图4-1 生成.HEX文件，见图4-2 图4-2 图4-3 软件界面 图4-3为Protues的软件界面，他可以通过右边的一些按键来进行软件的设计。如图4-4，当温度还没有达到所设定的警戒温度（50度）时，P2，5口无动作，输出低电平，因为警戒温度还未达到，所以P2.7口也输出为0，蜂鸣器以及LED等都不动作，继续加热。 图4-4 未达上限仿真图 当温度升高至所设定的警戒温度（50度）时，见图4-5.P2.5口和P2.7口动作，输出高电平，这时候蜂鸣器以及二极管动作，停止加热 图4-5高于上限仿真图 总结 通过本次的毕业设计，不但让我对以前所学有了更深一步的了解，让我对以前比较晦涩难懂的词汇，程序等有了新的见解，而且也让我学到了很多不一样的知识，尤其是对DS18B20温度传感器有了更加深层次的了解，虽然DS18B20的性能不是那么完美，但是它有着很高的性价比，结构简单，测量准确等优点，还是让它在测温方面有着不一样的魅力。在以前的时候只知道PID是比例积分微分，而现在通过这次的设计，查了一些资料，让我对PID控制有了新的认识，PID控制虽然已经是很早以前的产物，并不是什么新型产物，但是它还是以它独特的魅力，被各行各业所采用。PROTUES，在一开始我对它的操作并熟悉，不同在经过本次的课题设计以后，我已经基本能够掌握它的操作。 致谢 这次的毕业设计是我这三年来知识的检验，也是学习和温习。 在这边我需要感谢指导老师对我悉心的指导，能够在我有不懂的时候为我解惑，让我能够通过本次的论文学到更多的东西。还需要感谢的是电气1301的同学，为我提供了很多的帮助，为我提供了很多的资源，在我编写困难的时候能够细心的帮我解决这些困难，让我能够顺利的将论文编写完成。当然最要感谢的还是三年来各个学科的老师，是他们让我打下了扎实的基础来完成这篇论文。参考文献1陈焕生温度测试技术及仪表M北京：水利电力出版社，198792秦沿海数字PID控制原理及其应用J西南民族学院学报，1997：49-543徐科军传感器与检测技术M北京：电子工业出版社，200494张宝芬自动检测技术及仪表控制系统M北京：化学工业出版社，20005先锋工作室单片机程序设计实例M北京：清华大学出版社，20036王孝武现代控制理论基础M北京：机械工业出版社，19987袁希光传感器技术手册M北京：国防工业出版社，19868刘剑一种数字PID控制算法分析J承德石油高等专科学校学报，2007：11-229历风满数字PID控制算法的研究J辽宁大学学报，2005：367-37010丁元杰单片微机原理及应用M北京：机械工业出版社，1996：256-27611赵鸿图.基于单片机的温度控制系统的设计与实现J微计算机信息，2008(26).12杨万超.S1单片机温度控制系统设计J黑龙江科技信息，2009(29).13赖寿宏微型计算机控制技术M北京：机械工业出版社，2003：130-14514马淑兰单片机技术及应用实例分析M西安：西安电子科技大学出版社，2009：20-40.15Zhang et alDigital PID controller design for multivariable analogue systems with computationalJIMA J Math Control Info，2004：21-433.16L DuboisTemperature control by microwave radiometry with narrow band width JEurPhysJ.App.lPhys，2000：63-68.17Shiqian wu，Meng Joo Er and Yang Gao，A Fast Appoach for Automatic Generation of Fuzzy Rules by Generalized DynamicFuzzy Neural NetworksJ. IEEE Transaction on Fuzzy Systems，2001(4)：578-593.附录附录1附录2程序代码：#include #include #include #include #include #include #include #include LCD1602.h/液晶显示头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit Key1=P10;sbit Key2=P11;sbit Up =P12;sbit Down=P13;uchar t2,*pt;/这是用来存放温度值的,测温程序通过这个数组与主函数通信uchar TempBuffer19=0x2b,0x31,0x32,0x32,0x2e,0x30,0x30,0x43,0;/显示实时的温度,上电时显示+125.00Cuchar TempBuffer017=0x54,0x48,0x3a,0x2b,0x31,0x32,0x35,0x20,0x54,0x4c,0x3a,0x2b,0x31,0x32,0x34,0x43,0;/显示温度上下限,上电时显示TH:+125 TL:+124Cuchar code dotcode4=0,25,50,75;uchar set;/温度初始值uchar count,high_time=0; /调节占空比的参数uint rout;/ PID输出/查表法*将表值分离出的十位和个位送到十分位和百分位*/struct PID uint SetPoint; / 设定目标 Desired Valueuint Proportion; / 比例常数 Proportional Constuint Integral; / 积分常数 Integral Constuint Derivative; / 微分常数 Derivative Constsigned int LastError; / 错误Error-1signed int PrevError; / 错误Error-2signed int SumError; / Sums of Errors;struct PID spid; / PID控制结构体void init_pid()/PID初始化high_time=50; spid.Proportion = 23; / Set PID Coefficientsspid.Integral = 2;spid.Derivative =6;spid.SetPoint = set; / Set PID Setpointunsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) /PID算法signed int dError,Error;Error = pp-SetPoint - NextPoint; / 偏差pp-SumError += Error; / 积分dError = pp-LastError - pp-PrevError; / 当前微分pp-PrevError = pp-LastError;pp-LastError = Error;return (pp-Proportion * Error+ pp-In