水温控制 凌阳 单片机 PID 温控 详细解答 资料 过程.ppt

1、电子竞赛用水温控制系统，设计功能和要求，功能设计和制作一个水温控制系统，控制对象为1升纯净水，容器为瓷器，水温可以在一定范围内手动设定，当环境温度下降时可以自动调节，保持设定温度基本不变。当环境温度降低时(例如，通过电风扇冷却)，该指数要求温度控制的静态误差1。温度设置范围为4090，最小区分度为1，校准温度为1。用十进制数码管显示实际水温。当设定温度突然变化(从40到60)时，采用适当的控制方法来减少系统调节时间和超调量。温度控制的静态误差为0.2。当设定温度突然变化(从40到60)时，水温随时间变化的曲线会自动打印出来。设计功能和要求，水温控制系统，摘要，本系统采用Sunplus 16位单

2、片机SPCE061A实现温度控制，温度信号由PT1000和电压放大电路提供。电炉的温度和水温由PID算法控制。同时，它有数字语音广播和温度显示。(1)方案设计与论证，测量部分方案1:热敏电阻可以满足40 90的测量范围，但热敏电阻的准确度、重复性和可靠性较差，不适合检测小于1的信号。方案二：温度传感器采用铂电阻Pt1000。Pt1000具有良好的精度和重复性，电路设计方便。(1)方案设计与论证，驱动部分方案1:该方案由89C51单片机实现，但89C51需要一个外部模数转换器来满足数据采样要求。如果系统增加了语音播放功能，则需要外部语音芯片，这对于外围电路来说是复杂的，对于软件实现来说是麻烦的。

3、另外，51单片机需要模拟器来调试软件和硬件，比较复杂。(1)方案设计与论证，驱动部分方案2 :该方案由SPCE061A单片机实现，内置8个模数转换器、2个数模转换器和2个数模转换器，在集成开发环境中具备多种语音播放功能，因此用SPCE061A实现语音播放非常方便。另外，该芯片内置在线仿真和编程接口，方便在线调试，大大加快了系统的开发和调试。(2)系统硬件电路设计，硬件电路结构，继电器部分电路，继电器介绍，常用继电器类型固态继电器；电磁继电器继电器的重要指标：1)触点的最大额定值，能可靠通断的最大电压和电流，这是一个与最大通断功率、最大通断电压和最大通断电流有关的参数，在每个继电器的详细规格中会

4、以曲线的形式表示出来；最大开关电压触点能够可靠接通和断开的电路电压上限。在正常情况下，交流和DC的最大电压值是不同的。最大开关电流触点能够可靠接通和断开的最大电路电流的上限。在正常情况下，交流和DC的最大电流值是不同的。继电器、测温电路、Pt1000电路、温度传感器、铂电阻简介铂电阻的理化性能在高温和氧化性介质中稳定，可用作工业温度测量元件和温度标准。Rt=R0(1 At Bt*t) Rt为t摄氏度时的电阻，R0为0摄氏度时的电阻。t是任何温度；a和b是温度系数。Pt1000:的电阻在0时为1K欧姆，在100时为1380欧姆。调零方法：外部固定电阻1欧姆，将电位器输出电压调整到齐纳二极管的电压

5、值。在这种情况下，1.2v热敏电阻(NTC、PTC、CTR)与温度敏感传感器集成，并引入运算放大器。HT9274集成了四个运算放大器，由单个电源供电。工作电压为1.6V - 5.5V，每个放大器的功耗为5uA，与LM324/274(14分钟)兼容。手动调节是可能的。设定零点既方便又准确。发光二极管数码管电路，发光二极管数码管在数码管简介：用单片机驱动发光二极管数码管的方式有很多种，包括根据显示方式的静态显示和动态(扫描)显示，以及根据解码方式的硬件解码和软件解码。静态显示数据稳定，使用更多硬件；动态显示需要中央处理器随时刷新显示设备的数据，显示数据闪烁，占用了大量的中央处理器时间。这两种显示模

6、式各有优缺点。虽然静态显示器具有稳定的数据并且占用很少的中央处理器时间，但是每个显示单元需要单独的显示驱动电路。虽然动态显示有闪烁，占用更多的中央处理器时间，但它使用较少的硬件，可以节省电路板空间。介绍了发光二极管数码管，基本电路连接，按键电路，语音播放电路，功放芯片，介绍了SPY0030，工作电压2.4V - 6V，最大输出功率850mW，串行通信电路，温度设定状态，在温度设定状态下，加热炉停止工作，发光二极管随按键数量变化。按下确认键后，进入温度设定确认状态。(3)系统软件设计，温度确定状态在此状态下，如果您按下确认键，您将返回到温度设置状态。1.当水温高于设定温度时，加热炉停止加热，模数

7、转换器定期采样并发送给发光二极管显示。当温度为整数值时，将通过语音广播。当温度与设定温度之差为2摄氏度时，启动PID控制进行微调。将温度稳定在设定温度。2.当水温低于或等于设定温度时，加热炉开始加热，模数转换器定期采样。当温度比设定温度低2摄氏度时，启动PID控制进行微调。将温度稳定在设定温度。(3)系统软件设计，PID算法介绍，(3)直接计算方法是当前要求的控制公式：pout=KP * e(t)ki * e(t)KD(e(t)e(t-1)；增量计算是指所获得的结果是增量，即在上次控制量的基础上需要增加的控制量。公式：pout(t-1)=KP *(e(t)e(t-1)ki e(t)KD(e(t

8、)2 * e(t-1)e(t-2)；根据工程经验，温度过程的取样周期一般为520秒。考虑到1kW电炉可能更快加热1L水，取样周期暂定为5s，根据实际情况进行调整。e(t)的基本偏差表示当前测量值和设定目标之间的差异。设定的目标是被减数，结果可以是正的也可以是负的。正数表示尚未达到，负数表示已超过设定值。这是比例项目的变更数据。累计偏差：e(t)=e(t) e(t-1) e(t-2)。e(1)是我们每次测量的偏差值之和，是代数和，考虑正负符号的运算，它是积分项的变化数据。基本偏差的相对偏差：e(t) e(t-1)。该基本偏差用于减去最后一个基本偏差，该偏差用于调查当前受控对象的趋势。作为快速响应

9、的重要基础，这是一个面向差异项的可变数据。PID算法介绍，比例调节功能：它按比例反映系统的偏差。一旦系统中出现偏差，比例调节会立即产生调节功能以减少偏差。比例在加快调整和减少误差方面起着重要的作用。然而，过大的比例会降低系统的稳定性，甚至造成系统的不稳定。积分调节的作用是消除系统的稳态误差，提高无误差程度。因为存在误差，所以进行积分调整，直到没有误差，停止积分调整，并且积分调整输出恒定值。微分调节：微分调节反映了系统偏差信号的变化率，它是可预测的，可以预见偏差变化的趋势，因此可以产生先进的控制功能，在偏差形成之前，微分调节已经消除了这一功能。因此，可以提高系统的动态性能。PID算法介绍，程序结构框图，主程序流程图，程序flo3.测试结果设置温度从40到60，校准温差=0.4，调整时间350秒，静态误差=0.2，最大超调0.5，4。试验结果分析如果增加模糊控制，将缩短调节时间，提高PID控制效果。综上所述，SPCE061A具有49M的时钟、32个输入输出端口和一定的语音处理功能，为我们实现该电路提供了非常方便的条件