机械5

热流道温度控制器研究与设计 摘要 本文简要介绍了热流道的概率和热流道温度控制的重要性。详细阐述了热流道温度控制器硬件、软件的组成和温度控制算法的设计，并对PID控制算法进行了分析和设计。文中详细介绍了控制系统总体方案的设计，确定了控制软件、硬件的各个组成部分。在硬件部分，根据设计的控制要求和程序量，本系统选择了性价比高的AT89C52单片机作为系统的主控单片机。其中，温度信号输入采用了铂电阻Pt100和A/D转换，控制信号采用了过零光电耦合器和双向可控硅来完成对热流道温度的控制。 本系统软件部分主要由温度信号采集模块、温度显示模块、控制算法模块和控制信号输出模块组成。本系统的控制思想是单片机根据采集到的温度和设定的温度进行比较，然后得到温度误差，再根据得到的温度误差进行PID应算，最后输出控制模块根据PID应算的结果做出相应的变化，而这些变化通过过零光电耦合器和双向可控硅来完成对温度控制。本系统软件最主要的部分就是PID控制算法的设计和输出控制算法的设计，在文中详细介绍了P、I、D三个控制参数的整定方法和对这三个参数进行了整定，给出了系统控制程序。 关键词：温度控制；单片机； PID Abstract At first, the paper i
ntroduces the co
nceptio
n of the hot ru
n
ner a
nd the importa
nce of hot ru
n
ner temperature co
ntrol. What’s more, the paper described i
n detail of the hardware a
nd software of the temperature co
ntrol system a
nd the desig
n of temperature co
ntrol algorithm, a
nd a
nalysis a
nd desig
n of the PID co
ntrol algorithm. The paper i
ntroduces the co
ntrol system desig
n of overall program, a
nd determi
ne the composi
ng of the co
ntrol software a
nd hardware. I
n the hardware，accordi
ng to the desig
n co
ntrol requireme
nts a
nd the program, the system selected the cost-effective microco
ntroller of AT89C52 microco
ntroller as the master co
ntrol system. Amo
ng them, the temperature sig
nal i
nput usi
ng a Pt100 plati
num resista
nce a
nd the A/ D co
nversio
n, the co
ntrol sig
nal usi
ngzero-crossi
ng optocoupler a
nd triac to complete hot ru
n
ner temperature co
ntrol. The system software mai
nly composed of the temperature sig
nal acquisitio
n module, the temperature display module, the co
ntrol algorithm module a
nd the co
ntrol sig
nal output module. This system of thought co
ntrol is the microco
ntroller accordi
ng to the collected temperature a
nd compare the temperature setti
ng, a
nd the
n get the temperature error, The
n accordi
ng to the temperature error by PID should be cou
nted, the fi
nal output co
ntrol module accordi
ng to the results of PID should be co
nsidered to make the appropriate cha
nges, a
nd these cha
nges throughzero optical coupler a
nd triac to complete temperature co
ntrol. The most importa
nt part of system software is the PID Co
ntrol algorithm desig
n a
nd output co
ntrol algorithm desig
n, i
n the paper described i
n detail the P, I, D parameter setti
ng of three co
ntrol methods, a
nd give
n system co
ntrol program. Keywords: Temperature Co
ntrol；Microco
ntroller；PID 目录 引言1 1绪论2 1.1概述2 1.2热流道温度控制的现状与发展2 1.3课题的设计与分析3 1.3.1系统性能要求及特点3 1.3.2系统硬件方案分析3 1.3.3系统软件方案分析4 2硬件电路设计5 2.1系统硬件总体结构5 2.2主控模块器件选择及设计5 2.2.1单片机的选用5 2.2.2单片机介绍6 2.2.3主控模块设计9 2.3信号输入电路设计10 2.3.1温度传感器的选用与介绍10 2.3.2 A/D转换13 2.4键盘及显示电路17 2.4.1键盘电路设计17 2.4.2显示电路设计18 2.5信号输出电路设计19 3系统软件设计21 3.1软件设计思想21 3.2系统软件组成21 3.3主程序模块22 3.4数据采集模块23 3.5数据处理模块23 3.5.1数字滤波24 3.5.1温标转换24 3.6键盘与显示模块25 3.6.1键盘模块25 3.6.2显示模块25 3.7控制算模块25 3.8其他模块26 3.9抗干扰措施27 4系统控制方案29 4.1 PID控制30 4.1.1PID控制理论30 4.2 PID控制参数整定32 5系统调试33 5.1系统硬件调试33 5.2系统软件调试33 6结论35 谢辞36 参考文献37 附录38 附录1源程序清单38 附录2系统电路总图54