系列单片机闭环温控制实验报告

1、 成 绩： 综合实验报告题 目：51系列单片机闭环温度控制 班 级： 小组成员： 指导教师： 完成时间： 2015年11月 一、实验名称： 51系列单片机闭环温度控制实验基于Protuse仿真实验平台实现基本情况：1.实验项目组长：2. 小组成员：序号姓 名班 级学 号分工系数1233.具体分工：负责程序编写，主要负责查询资料与实验报告撰写。4.实验要求： 设计硬件电路： 温度检测：采用热电偶或热电阻 温度给定：采用电位器进行模拟电压给定，05V AD转采用12位转换 显示采用8位LED，或者LCD1602显示 键盘4X4，PID等参数通过键盘设置。 软件 控制算法：数字PID，参数在线修改。

2、显示窗口：显示温度的设置值SV、温度的实际值PV。实际温度值，温度峰值、峰值时间等通过串口上传到上位机(选做)二、实验内容1、 系统基本原理(实验原理介绍)根据实验要求，温度闭环控制，即对加温速度、超调量、调节时间级误差参数，选择PID控制参数级算法，实现对温度的自动控制。闭环温度控制系统原理图如下：测温温控数字输出计算机PID2、 PID算法的数字实现本次试验通过8031通过OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。 8031对温

3、度的控制是通过可控硅调控实现的。可控硅通过时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。该触发脉冲想8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制级上。偏差控制原理是要求对所需温度求出偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节加热装置的温度。PID控制方程式：式中e是指测量值与给定值之间的偏差TD 微分时间T 积分时间KP 调节器的放大系数将上式离散化得到数字PID位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PID增量式算法：3、 温度控制软件设计 程序结构图如下：4、硬件电路设计在温度控制中，经常采用是硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分，对这两

4、部分调节仪表进行调节，但都存在着许多缺点，用单片机进行温度控制使构成的系统灵活，可靠性高，并可用软件对传感器信号进行抗干拢滤波和非线性补偿处理，可大大提高控制质量和自动化水平；总的来说本系统由四大模块组成，它们是输入模块、单片机系统模块、计算机显示与控制模块和输出控制模块。输入模块主要完成对温度信号的采集和转换工作，由温度传感器及其与单片机的接口部分组成。 利用模拟加热的装置来控制温度。 该闭环温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相

5、比较来控制温度控制器。5、 电路原理图1、仿真完整电路图2、12位AD转换模块3、OVEN模型及信号调理电路4、单片机主电路三、实验结果分析（含程序、数据记录及分析和实验总结等，可附页）：1、51系列单片机闭环温度控制实验程序Main.c#include includes.hchar measure_temperature6 = +,0,0,0,C,0;char setting_temperature6 = 0,1,0,0,C,0;char code_table16 = 7,8,9,T, 4,5,6,P, 1,2,3,I, +,0,-,D;char Pv6=P,0,9,0, ,0;char I

6、v6=I,0,0,0, ,0;char Dv6=D,0,0,5, ,0;int PWM_Period = 100;int PWM_Hight = 1;int PWM_Hights = 50;short m_temperature = 0;short s_temperature = 100;float pc = 090.0;float ic = 0.0;float dc = 5.0;float e1 = 0;float e2 = 0;char RX_Data5 = 0;int main()timer_init();lcd_init();while(1)ADCRead();keyscan();Da

7、ta_update();LCD_Display(0x80+0x08,setting_temperature);LCD_Display(0x80+0x40,Pv);LCD_Display(0x80+0x45,Iv);LCD_Display(0x80+0x4A,Dv);return 0;PWM.c#include includes.huchar T_update = 0;uchar P_update = 0;uchar I_update = 0;uchar D_update = 0;void T0_time() interrupt 1 /PWMPWM_Hights-;if(PWM_Hights =

8、 0)PWM_EN = 0; PWM_Hights = 1; PWM_Period-;if(PWM_Period = 0)PWM_EN = 1;PWM_Period = 100;PWM_Hights = PWM_Hight;void pid()static long sum = 0;e2 = e1;e1 = s_temperature-m_temperature;sum += e1;if(e1 20)PWM_Hight = 100;else if(e1 100)PWM_Hight = 100;else if(PWM_Hight 1)PWM_Hight = 1;void Interrupt_T1

9、() interrupt 3static int count = 0;TH1 = 0x3C;/定时50msTL1 = 0xB0;count+;if(count = 20) pid(); count = 0;void update_Temp()short j = 0;short tmp = 0;for(j = 1;j=3;j+)tmp = tmp*10+(setting_temperaturej-0);if(setting_temperature0 = -)tmp = -tmp;s_temperature = tmp;void update_Pv()short j = 0;short tmp =

10、 0;for(j = 1;j=3;j+)tmp = tmp*10+(Pvj-0);pc = tmp;void update_Iv()short j = 0;short tmp = 0;for(j = 1;j=3;j+)tmp = tmp*10+(Ivj-0);ic = tmp;void update_Dv()short j = 0;short tmp = 0;for(j = 1;j0; i-)stri = (num % 10) + 0;num = num / 10;str5 = 0;void ADCRead()short num = 0;/无符号16位RC = 0;/启动转换RC = 1;/启

11、动读取while(BUSY = 0);num = 0;BYTE = 0; /读取高4位num = (num|P1)8;num = num & 0x0F00;BYTE = 1;/读取低8位num = num|P1;/12位数据完整取好if(num&0x0800) = 0x0800)measure_temperature0 = -;num = num&0xF7FF;num = (num0x07FF)+1;m_temperature = -(num/2047.0)*999.0);elsemeasure_temperature0 = +;m_temperature = (num/2047.0)*999

12、.0;itoa(num,measure_temperature);LCD_Display(0x80,measure_temperature);RC = 0;Delay.c#include includes.hvoid delay_ms(int n)/1ms延时uint i=0,j=0;for(i=0;in;i+)for(j=0;j 4) 0x0F; switch(i) case 1: keyno += 0;break; case 2: keyno += 4;break; case 4: keyno += 8;break; case 8: keyno += 12;break; while(P3

13、!= 0xF0);if(keyno=0 & keyno =15) if(update_flag = 1) key_code = code_tablekeyno; setting_temperatureupdate_index = key_code; update_index+; if(update_index = 4) update_flag = 0;update_index = 0;T_update = 1; else if(update_flag = 2) key_code = code_tablekeyno; Pv1+update_index = key_code; update_ind

14、ex+; if(update_index = 3) update_flag = 0;update_index = 0;P_update = 1; else if(update_flag = 3) key_code = code_tablekeyno; Iv1+update_index = key_code; update_index+; if(update_index = 3) update_flag = 0;update_index = 0;I_update = 1; else if(update_flag = 4) key_code = code_tablekeyno; Dv1+updat

15、e_index = key_code; update_index+; if(update_index = 3) update_flag = 0;update_index = 0;D_update = 1; else switch(keyno)case 3:update_flag = 1;break;case 7:update_flag = 2;break;case 11:update_flag = 3;break;case 15:update_flag = 4;break;default:update_flag = 0; 2、 实验结果100度设定温度仿真结果零下25度设定温度仿真结果3、 实

16、验总结温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工操51系列单片机直流电机闭环调速实验劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速要求不高。在报告中中简单分析了温度控制系统基于Protuse仿真实验，采用热电偶作为温度检测器，应用LED显示，通过键盘4X4来对PID进行参数控制。本实验设计使用8031作为主芯片进行控制，单片机具有集成度高