基于数字pid的电阻炉温度控制系统设计

成绩评定表学生姓名班级学号专业自动化课程设计题目基于数字PID的电阻炉温度控制系统设计评语组长签字成绩日期年月日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名班级学号课程设计题目基于数字PID的电阻炉温度控制系统设计实践教学要求与任务1）构成电阻炉温度控制系统2）数字PID设计3）绘制原理图4）仿真或实验调试5）撰写实验报告工作计划与进度安排1）第12天，查阅文献，构成电阻炉温度控制系统2）第34天，数字PID设计3）第56天，绘制原理图4）第79天，仿真或实验调试5）第10天，撰写实验报告指导教师201年月日专业负责人201年月日学院教学副院长201年月日摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制，由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。本论文以电阻炉为研究对象，开发了基于单片机的温度控制系统。本温度控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、数据处理模块、温度显示/设定模块和温度控制模块。温度传感器采用了数字式温度传感器DS18B20，对温度进行实时采样并将模拟信号转换成数字信号返回给单片机。系统可通过键盘对电阻炉水温进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度进行运算，控制输出宽度可调的PWM方波，并由此控制双向可控硅的导通和关断来调节电热丝的加热功率，从而使水温迅速达到预设值并保持恒定不变。设计过程中，首先进行软件设计和开发，使系统功能模块化并分别通过PROTEUS软件进行仿真，实现功能后对硬件进行了综合设计，并且反复论证、测试各器件参数以使其稳定运行，最终使得此系统实现了温度的恒温控制。关键词单片机；温度传感器；可控硅；温度控制目录1绪论111简介112课题研究的内容及要求213设计方案32电阻炉温度控制系统工作原理421温度控制总体设计方案422温度传感器模块5221DS18B20基本知识5222DS18B20产品的特点6223DS18B20的引脚介绍6224温度采集模块电路图823数据处理模块8231单片机的发展方向8232STC89C52系列主要性能参数924温度显示模块/设定模块10241温度显示部分11242温度设定部分12243温度显示/设定模块电路图1225温度控制模块13251可控硅BTA1613252光电偶合器MOC302116253温度控制模块电路图173系统软件设计1931系统主程序2032温度采集子程序2133显示子程序2134温度设定子程序2235控制算法224温度控制系统PROTEUS仿真2341仿真说明2342仿真结果23参考文献261绪论11简介现在生活中，及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节水温的变化影响各种系统的自动运作，例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的水处理温度要求严格控制。对于不同控制系统，其适宜的水质温度总是在一个范围。超过这个范围，系统或许会停止运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取水温变化。对于，超过适宜范围的温度能够报警。同时，我们也希望在适宜温度范围内可以由检测人员根据实际情况加以改变。单片机对温度的控制是工业生产中经常使用的控制方法。从1976年INTEL公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统。单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。同时，单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低，制造、安装、调试及维修方便。随着电视监视器材、计算机技术的日益发展，图形监视系统在电视系统或监控场所得到了广泛地应用。用图形来实时显示被控对象（摄像机、终端设备等）在操作过程中的状态，具有清晰明了、形象直观且可以及时处理反馈信息。它比数字仪表包含的信息量大得多，因此使现场监控人员的工作方式得到了改进，效率也由此得到了很大的提高。现场电视监控系统由实时控制系统、监视系统及管理信息系统组成。实时控制系统完成实时数据采集处理、存储、反馈的功能；监视系统完成对各个监控点的全天候的监视，能在多操作控制点上自动或手动切换多路图像，能遥控前端设备，能使摄像镜头自动对焦等；管理信息系统完成各类所需信息的采集、接收、传输、加工、处理，是整个系统的控制核心。目前的图形实时监控软件通常用VC或VC开发，它具备编译各种可视化程序的功能，可以使计算机通过监控界面达到对被控对象的各种实时操控。因此，本次课程设计选择设计一个水温控制系统，采用单片机进行控制的水温自动控制电路，使系统能简单的实现温度的控制及显示，AT89C51单片机优秀的实时控制功能、灵活的编程能力有机的结合起来，并且通过软件编程能实现各种控制算法，使系统具有控制精度高的特点，对实现对水温的自动控制，具有重大的现实意义。不但能用于学校的实验教学及其它一些研究课题的开发,同样能用于工厂多点温度的控制,提高工业企业自动化水平。12课题研究的内容及要求本次的课程设计的题目是单片机水温控制系统设计。它是多种技术知识的结合，不仅涉及到软件的设计，而且还将应用电子技术与单片机的应用技术有机结合，使其具有精度高、测量误差小、稳定性好等特点。电路板的设计技术和机械加工工艺的巧妙结合，使其具备了显示直观、体积做工精细等特点，能为它在其它领域的广泛应用打下良好的基础。因为经过我们调查发现许多应用场合原来就有测温控温仪器，只是随着对生产质量与生产需要的要求在不断地提高，以往的那些测温控温的仪器根本不能满足现在的要求。其中，有部分应用场合对精度提高的幅度要求也不是特别高。因此，为了提高性价比，我所设计的系统提出在原有系统的基础上进行一些简单的改良，以此为出发点，主要阐述的是水温自动控制系统的一种实现方法。本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计，主要是介绍了对水箱温度的显示，实现了温度的实时显示及控制。水箱水温控制部分，提出了用DS18B20、STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，而炉内温度控制部分，由DS18B20检测炉内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信号，并在LCD中显示。控制器是用STC89C52单片机，用设定的算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出PWM控制信号给执行机构，去调节电阻炉的加热功率，从而控制炉内温度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点的温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而且不需要额外电源。同时DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且利用本次的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动加热装置等功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温度的监测与控制。13设计方案该方案使用了STC89C51单片机作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，通过键盘模块对温度上、下限设置。显示电路采用LCD1602模块，如图2所示温度传感器DS18B20STC89C52单片机基本控制系统LCD显示键盘双向可控硅电炉加热器采集图1温度测量系统方案框图2电阻炉温度控制系统工作原理21温度控制总体设计方案本系统以STC89C52为核心，以KEIL为系统程序开发平台，以C语言进行程序设计，以PROTEUS作为仿真软件设计而成的。所设计的温度控制主要由单片机、温度采集模块、温度显示模块、温度控制模块、按键设定模块五部分组成。对于温度控制，采用单片机STC89C52组成的自动控制系统，其系统硬件总体方框图如图3所示图2系统总体方框图在图1中，温度传感器采用单总线数字温度传感器DS18B20；LCD液晶显示器，使用其动态显示方式，实时显示DS18B20采集到的水温温度。水箱的水大约为1升，电热炉功率为400W；按键设定分为设置按键1（PLUS），1（SUBS）功能，其特点是可通过UP和DOWN键进行温度闪烁加减设定；光耦采用MOC3021，可控硅采用BTA16。其整体电路图如图2所示。温度给定值89C51控制电路驱动电路晶闸管主电路被控对象输出温度采样电路图3整体设计电路图22温度传感器模块温度传感器模块采用DS18B20，主要功能是实时将水温温度数据返回单片机，将模拟信号转换为数字信号，便于数据处理与决策，由于此模块直接决定整个系统能否正常运行，所以是系统的核心模块。221DS18B20基本知识DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1WIRE，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。222DS18B20产品的特点（1）只要求一个端口即可实现通信。（2）在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。（3）实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。（4）测量温度范围在55。C到125。C之间。（5）数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。（6）内部有温度上、下限告警设置。223DS18B20的引脚介绍TO92封装的DS18B20的引脚排列见图5，其引脚功能描述见表1。图5底视图表1DS18B20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。3VDD可选择的VDD引脚。4DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1WIRE总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对STC89C52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。DS18B20的复位时序如图6所示图4DS18B20的复位时序DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程，如图7所示。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60US才能完成。图5DS18B20的读时序DS18B20的写时序分为写0时序和写1时序两个过程，如图8所示。对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60US，保证DS18B20能够在15US到45US之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15US之内就得释放单总线。图6DS18B20的写时序224温度采集模块电路图本设计采用数字传感器DS18B20，DS18B20是一种可组网的单线数字温度传感器，它采用单线总线结构，集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字量，用一根I/O线就可以传送数据与命令，其温度测量范围为55125，精度为/05，使用中无需外部器件，可利用数据线或外部电源提供电能，供电电压范围为3355V，通过编程实现912位分辨率读出温度数据。使用时，将DS18B20的数据DQ与单片机的一位具有三态功能的双向口连接就可以实现数据传输，为保证在有效的时钟周期内提供足够电流，采用外部电源单独供电，在数据线上加一个68K的上拉电阻。具体接线如图9所示图7温度采集模块电路图23数据处理模块单片机是温度控制系统的核心部件，负责数据处理，分别控制显示模块、温度控制模块和温度采集模块，由于数据大于5K，所以选用内存量为8K的STC89C52单片机。231单片机的发展方向未来单片机的发展趋势主要有主流型机发展趋势，8位单片机为主流，少量32位机，16位可能被淘汰；全盘CMOS化趋势；RISC体系结构的发展；大力发展专用单片机；OTPROM、FLASHROM成为主流供应状态；ISP及基于ISP的开发环境；单片机的软件嵌入；实现全面功耗管理；推行串行扩展总线；ASMIC技术的发展。单片机以其卓越地性能,得到了广泛地应用,以深入到各个领域。单片机应用在检测、控制领域中,具有如下特点。232STC89C52系列主要性能参数STC89C52是一种低功耗，高性能CMOS微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。使用ARMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FLASH允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得STC89C52众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52可提供以下标准功能8K字节闪存器，256字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。STC89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串性通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个中断或硬件复位为止。图8STC89C52引脚图24温度显示模块/设定模块此模块由显示部分和设定部分组成，显示部分采用LCD1602液晶显示器，显示2行，每行个16个字符，可显示字符和数字，显示内容丰富，此部分作用是实时显示电阻炉当前温度和设定温度。设定部分主要是键盘输入，此部分主要由两个按键组成，PLAS为加，SUBS为减，当系统启动时，默认设定温度为30，当按下PLAS时设置水温增加，按下SUBS时设置水温减小。241温度显示部分1LCD1602简介液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，因此，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。本系统采用LCD1602液晶显示模块，它可以显示两行，每行16个字符，采用单5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。LCD1602外观如图12所示图9LCD1602芯片管脚图2主要管脚介绍V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS寄存器选择，高电平时选择数据寄存器；低电平时选择指令寄存器。R/W读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。E使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。242温度设定部分设定部分主要是键盘输入，此部分主要由两个按键组成，PLAS为加，SUBS为减，当系统启动时，默认设定温度为30，当按下PLAS时设置水温增加，按下SUBS时设置水温减小。此部分按键为常开按钮，当不触发时为断开状态，按键按下之后与地连接，故为低电平，单片机读取按键数据为低电平时有效。243温度显示/设定模块电路图温度显示模块的电路图如图13所示。第1脚VSS为电源地第2脚VDD接5V电源正极第3脚VEE为液晶对比度调整端，接正极时对比度弱，接负极时对比度高。第4脚RS为寄存器选择，高电平时选数据寄存器、低电平时选指令寄存器。第5脚RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。第6脚E（或EN）端为使能（ENABLE）端。第714脚D0D7为8位双向数据端。此处为P0口输出，因为P0口的电压过于微弱，所以添加上拉电阻使其能够驱动LCD液晶显示屏。图10温度显示模块设计电路图25温度控制模块此模块是系统的执行机构，将单片机端口输出的PWM方波通过光电耦合器精确转化成可控硅的开断，从而控制电热丝功率的变化。251可控硅BTA16一种以硅单晶为基本材料的P1、N1、P2、N2四层三端器件，创制于1957年，由于它特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称可控硅T。又由于可控硅最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件，简称为可控硅SCR。在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件（俗称“死硅”）更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此频率，因元件开关损耗显著增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。可控硅的优点很多，例如以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等。可控硅的弱点静态及动态的过载能力较差；容易受干扰而误导通。可控硅从外形上分类主要有螺栓形、平板形和平底形。不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。见图1。它有三个PN结（J1、J2、J3），从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件。可控硅结构示意图和符号图如图14所示。图11可控硅结构示意图和符号图可控硅是P1、N1、P2、N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图15所示。图12可控硅内部等效图当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流IB2流过，经BG2放大，其集电极电流IC22IB2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以IB1IC2。此时，电流IC2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流IC11IB112IB2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使IB2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件如表19所示表19可控硅开关特性表状态条件说明从关断到导通阳极电位高于阴极点位，控制极有足够的正向电流和电压两者缺一不可维持导通阳极电位高于阴极点位，阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断阳极电位低于阴极点位，阳极电流小于维持电流任一条件都可（A）反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图16），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图16的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向。图13阳极加反向电压（B）正向特性当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图17），J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，图424的特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫正向转折电压。图14阳极加正向电压由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1区，空穴时入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合，同样，进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉。这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍增加，电压便迅速下降，出现所谓负阻特性。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，可控硅便进入正向导电状态通态，此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似。252光电偶合器MOC3021光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。MOC3021结构示意图如图18所示图15MOC3021结构示意图在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。基本工作特性（1）共模抑制比很高在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2PF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。（2）输出特性光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。253温度控制模块电路图此部分电路主要由光电耦合器和可控硅组成，光电耦合器与单片机端口相连，可以根据端口信号的变化迅速做出反应，延时时间短。由于单片机的端口电压不足以驱动光电耦合器，故令其低电平触发，外加上拉电阻。与外部电阻炉相连的部分是可控硅，与光电耦合器配合输出，以弱点控制强电，控制电阻炉的开断频率，以达到加热目的。由主控单片机运算输出脉冲宽度可调的PWM波用于双向可控硅在1S内的导通和关断数从而调节输出给电炉的功率，这样使得水温稳定在设定值上。接线图如图19所示图16温度控制模块设计电路图3系统软件设计31系统主程序软件设计的主要思想就是DS18B20温度检测，控制加热控制组件对水温进行恒定控制，并且将温度在LCD上显示。还可通过键盘控制设定温度的增加和减少。主程序主要包括系统初始化、采样温度值、扫描键盘以及实时显示模块等。由于本设计设有键盘和显示子程序，实验结果一目了然。主程序的流程图如图20所示开始系统初始化初始化DS18B20读取温度数据等待定时中断控制算法输出控制脉冲温度设定YN显示温度键盘按下图17主程序流程图32温度采集子程序温度测量通过DS18B20数字温度传感器测量水槽温度，将水槽温度值转化为数字量接入STC89C52单片机中。在通过与控制温度比较对可控硅进行控制。温度采集的流程图如图21所示DS18B20初始化跳过ROM温度转化指令匹配ROM读出温度指令读出温度值图18温度采集流程图33显示子程序水温温度值和键盘设定值都要通过LCD液晶显示出来，显示子程序必不可少，将要显示的水温温度和控制温度所对应的BCD码存入STC89C52单片机储存单元中，通过控制信号显示在相应的显示器上。显示数据有2行，每行的前部为固定英文字符，每行的后部为变化数值，每行字符都有对应的显示位置和显示内容，这些参数已在程序中设定完成。程序直接利用查表方法来得到显示段码。34温度设定子程序首先调用扫描子程序，检查有无闭合键。若无闭合键，则对数码显示器扫描显示一遍；若有闭合键，则先消抖。接着进行扫描判断，判别闭合键的具体位置以及获取对应的键值。设计电路中有两个按键，分别是温度温度上调、温度下调，如按一下S1进入温度设定状态，设定值每秒闪烁一次，这时可以按PLUS或SUBS行调节，设置一个上限温度，这个设定值会保存在DS18B20中，掉电后也不会丢失，下次上电时，单片机会自动读入上次的温度设定值。35控制算法由于此温度控制系统并没有冷却装置，所以根据实际情况判断，水温不能存在超调现象，温度值必须要求从低到高逐渐逼近设定值。开始考虑使用PID算法，由于此算法结合比例、积分、微分算法，可使控制量以最短的时间到达指定数值，但是考虑到本系统并没有冷却装置，温度一旦超调则无法冷却使其在设定值间震荡，而冷却只能依靠本身与周围环境的热交换来完成，降温速度很慢，无法完成迅速冷却，故本系统考虑采用预先设定与温度相对应的PWM数值。当设定温度和实际温度的差值的绝对值小于10时，则立即跳入相应PWM值控制热阻进行加热。当设定温度和实际温度的差值的绝对值大于10，热阻持续