基于PID的锅炉温度控制系统设计
摘 要
本次设计采用proteus仿真软件，以AT89C51单片机做为主控单元，运用PID控制算法，仿真实现了一个恒温控制系统。设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度，不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制，总体实现了一个恒温控制仿真系统。系统设计中包含硬件设计和软件设计两部分，硬件设计包含显示模块、按键模块、温度采集模块、温度加热模块、蜂鸣器报警模块。软件设计的部分，采用分层模块化设计，主要有：键盘扫描、按键处理程序、数码管显示程序、继电器控制程序、温度信号处理程序、超温报警程序。另外以 AT89C51 单片机为控制核心，利用PID 控制算法提高了水温的控制精度，使用PID 控制算法实施自动控制系统，具有控制参数精度高、反映速度快和稳定性好的特点。
关键词 ：proteus仿真，PID，AT89C51，DS18B20温度控制
The Design of Water Temperature Control Based on PID
Abstract
This design uses proteus simulation software and takes AT89C51 as master unit, using PID control algorithm to simulation a temperature control system. The Design uses temperature sensor DS18B20 acquisition real-time temperature, and does not require complex signal conditioning circuitry and A/D converter circuit with the MCU completing the acquisition and processing of data directly.The use of PID algorithm control furnace temperature control simulation model, the overall implementation of a temperature control simulation system. The system design contains hardware design and software design two parts and the Hardware design include temperature control circuit, temperature detection and LED display circuit and so on. Part of the software design adopts modular structure. The main module is Keypad scanning. Key processing program digital pipe display procedures, relay control procedures, temperature signal processing program and super temperature alarming program. In addition to AT89C51 control core, the use of PID control algorithm to improve the accuracy of temperature control using PID control algorithm to implement automatic control system with high precision control parameters, reflecting the speed and stability characteristics.
Keywords: proteus simulation, PID, AT89C51, DS18B20 Temperature Control
目 录
1 绪论 1
1.1 背景意义 1
1.2 温度控制系统国内外发展现状 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
2 系统总体设计方案论证 4
2.1 设计要求 4
2.2 总体设计方案 4
3 系统的硬件设计 6
3.1 系统硬件构成概述 6
3.2 各单元总体说明 6
3.3 按键单元 6
3.4 LED数码管显示单元 7
3.5 温度超、低温与异常情况报警单元 8
3.6 温度测试单元 9
3.7 温度控制器件单元 10
4 恒温控制算法研究（PID） 11
4.1 PID控制器的设计 11
4.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 12
5 系统的软件设计 16
5.1 统软件设计概述 16
5.2 系统软件程序流程及程序流程图 17
5.3 温度数据显示模块分析 18
5.4 测试分析 20
6 模拟仿真结果 22
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附 录 29
参考文献
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