继电器温度控制器设计(2)

因此，当通信距离短时，可以采用零MODEM方法，并且可以采用简单的三线连接结构. PC有两个标准的RS-232串行端口，其级别为EIA级别，通过TXDRXD执行51单片机的串行通信以进行全双工通信，它们的级别为TIL级别；为了在PC和51单片机之间实现可靠的串行通信，需要一个电平转换芯片. 此处，使用MAX232芯片进行转换. 该电路的这一部分用作扩展应用，如图6所示. 7继电器温度控制器设计图6串行端口和PC通信电路总之，基于简单性和实用性的原则，选择了更典型的硬件解决方案: 选择DS18B20集成阵列温度测量电路作为温度测量电路；控制芯片使用普通的AT89S51，显示方式使用16?. 2个字符的液晶显示器1602. 键盘使用4X4键. 4软件设计与实现4.1软件流程图该设计实现了对约1L水温的测量，并采用液晶显示器使静态误差在1°C以内. 温度设定范围为20〜100°C，最低判别为1°C，校准温度差为1°C. 同时，当水温达到设定值时，环境温度降低时温度控制的静态误差？ 1？ C.主程序流程图如图7所示，它实现了范围和温度值的设置，并执行并显示实时温度.

控制算法的流程图如图8和图9所示，以实现温度控制. 8继电器温度控制器设计. 图7系统主程序流程图. 9继电器温度控制器设计. 图8.温度采集和控制子程序. 图9. PID算法子程序10继电器温度控制器设计开始启动使用程序默认的1次PID控制量可以一次达到设定值吗？ Y进入温度控制自校准环节Y温度下降？ YN温度低于恒温值？ Y启动10次PID控制量加热N启动10次PID控制量加热Y温升？ YN温升？ Y保存该温度上升点和控制量作为以后的上升控制量. 启动1倍PID控制量. 加热达到设定值？是输入温度控制自校准链接N，以开始1次PID控制. 加热N是否达到设定值？ Y温度下降了吗？低于上一次的温升？ Y是否低于上一次的温度上升？保持该温度上升点和控制量为以后的上升控制量，并保存该温度下降. 温度值N是否比设定值高0.2度？是从原始上升点的过冲值中减去控制值. 将该值保存到校正控制量单位，然后等待温度下降到恒定温度值. 图10加热控制量自校准子例程11继电器温度控制器设计4.2控制算法PID该系统是一个闭环控制系统，因此可以使用PID控制算法. 在计算机控制系统中，毕竟必须通过数值方法来实现PID控制律. 当采样周期相对较短时，使用求和代替积分，使用后向差分代替微分，从而将模拟PID离散化为差分方程.

由于该系统需要采用PWM脉冲宽度周期作为控制量，因此采用数字PID增量控制算法. 数字PID增量控制方程: U（k）？ U（k）？ U（k？1）？ K p [e（k）？ E（k？1）]？ KI e（k）？ KD [e（k）？ 2e（k？1）？ e（k≥2）]式中，KP为比率系数. KI = K pT T是积分系数；气？ KPD TI T在此设计中，控制参数为散热. 快速加热时间5系统调试首先，首先检查硬件: 检查原理图是否与PCB原理图一致；与设备的引脚是否一致；使用万用表检查引脚是否有错误焊接或短路. 确保正确调试了所有模块. 软件调试和硬件调试一起工作. 5.1最小系统的调试最小系统包括晶体和复位电路，按钮电路和液晶显示电路. 上电，指示灯常亮，表示整个系统供电正常. 用万用表测量的AT89S51的每个电源引脚也正常，可以正常复位. 然后将每个模块的调试程序写入单片机. 调试程序包括按键处理和LCD显示部分. 5.2串口与上位机之间通讯部分的调试通过串口将简单的测试程序下载到微控制器. 如果可以下载，则表示通信部分正常工作.

5.3继电器部件调试的初始测试: 系统加电后，用杜邦线将继电器输入端口连接到5V的高电平，然后断开连接，然后再连接到5V的高电平. 这样，您会听到继电器发出滴答声. 电路基本正常. 12继电器温度控制器设计然后将调试程序写入微控制器. 在调试过程中，发现中继无法正常工作. 原因是端口电流太小. 然后，我尝试将NPN晶体管更改为PNP晶体管，但仍然无法正常工作. 加1K上拉电阻，继电器仍然不工作. 以后，当替换原始的NPN晶体管时继电器温度过高，继电器部分可以正常工作. 5.4调试温度测量部件并调整18B20温度测量和显示程序，以查看LCD显示部件是否可以实时显示正确的温度. 通常，直接测量室温的温度以查看是否准确. 后来，将包装好的18B20放入水中进行温度测量时，由于包装不够好，其中一些无法测量正确的温度. 因此，在将温度传感器放入水中之前，请务必将其包好. 6 PID参数整定总结PID参数整定方法: 1.加热很快达到目标值，但温度超调量很大: ①比例系数太大，导致加热比在达到设定温度之前过高; ②微分系数太小，导致对物体响应不敏感； 2，加热时间往往达不到目标值，时间长于目标值； ①比例系数太小，加热比不够；②积分系数太小，对恒定温度偏差的补偿不足； 3.基本上在控制目标上，但是上下偏差太大并且经常波动； ①微分系数太小，不能迅速响应瞬时变化，反映出无效的措施； ②积分系数太大，使微分反应淹没. ③设定的基本时间太短，加热没有时间到达温度测量点； 4.受到工作环境的影响很大，略微改变会导致温度波动: ①微分系数太小，会立即引起变化. 响应速度不够快，无法及时反映. ②设定的基本时间过长，无法及时修复；一般的生产过程具有较大的时间常数，数字PID控制系统的采样周期要短得多，因此可以根据模拟调节器的各种参数调整方法来分析和集成数字调节器的参数设置.

但是，除了数字控制器和模拟调节器之外，除了比例系数KP，积分时间TI和微分时间TD之外，还有一个重要的参数需要正确选择采样周期T . 采样周期T的合理选择也是数字控制系统的关键问题之一. 根据香农的采样定理，当上限13个继电器温度控制器采样频率的设计极限为Fs> 2Fmax时，系统可以真正恢复原始的连续信号. 从理论上讲，采样频率越高，失真越小，但是从控制器本身来看，它们中的大多数都依赖于偏差信号E（k）进行调整计算. 当采样周期太小时，偏差信号E（k）将太小. 这时，计算机将失去调节效果. 较长的采样周期T将导致错误. 因此，必须综合考虑采样周期T. 对于此温度控制系统的设计，影响它的重要因素是滞后. 我在库中检查后发现，采样周期T几乎等于纯时间t，因此控制效果更好. 并且由于热量的快速控制，18B20与热量之间的快速距离不同，滞后时间也不同. 因此，我们设计了一种可以设置采样周期的程序，以便可以随时调整采样周期的长度，以达到更好的控制效果. 在温度控制中，我们不仅要看其过冲，还要看其下降时的波动. 为了使散热更快，我们将温度设置得更高.

通过这种方式调整参数可以节省大量时间，控制效果更加明显. 以下是我们在调整PID参数时记录的一些数据. 为了减少纯滞后时间，我们将18B20放置在快热附近，并更快地传导热量. 如果控制效果不好，我们可以修改采样周期并分别调整PID参数，以获得更好的效果. 7测试数据及结果分析和测量仪器: 水银温度计，500W快速加热，环境温度为34.5°C. 测量结果: 如下表所示. 设定温度（？C）过冲温度（？C）变更范围（？C）40 40.5 39.8〜40.5 60 61 59.3〜61.0 70 70.8 69.0〜70.8 90无89.0〜89.5从系统的性能可以看出基本上达到了必填指标. 静态温度测量的精度主要由DS18B20决定. DS18B20具有高精度. 这里我们采用读取温度寄存器的方法. 测温精度可以达到0.2？ C，可以达到更好的精度. 在温度控制指标中，有许多因素会影响系统性能. 最关键的是加热系统本身的物理特性和控制算法. 由于传感器必须配备防水设施，因此温度传感器不可避免地会滞后. 热量会延迟. 继电器的温度将被延迟，这将直接影响系统. 控制性能.

对于控制算法，有必要反复测试和比较，以在上升时间和过冲之间进行权衡，并选择更好的PID系数. 整个系统的设计思想是提高静态温度控制的精度，减少调整时间和过冲量. 整个系统具有以下特点: 1. DS18B20集成温度传感器减少了A / D转换电路并简化了电路结构. 2.在电路设计中考虑了系统的可靠性和安全性. 通过仔细调试以实现基本功能指标，动态性能也可以满足更好的要求. 15继电器温度控制器的设计结论通过此过程设计，我对计算机控制有了更深入的了解. 缺乏实践经验导致了设计过程中的许多问题. 感谢您在调试过程中的耐心指导. 同时，我也感受到了团队合作的重要性！ 16继电器温度控制器设计. 在本计算机控制课程的设计中，我得到了老师和同学的很多帮助. 非常感谢老师给我的耐心分析和宝贵建议. 也要感谢帮助我并协助我调试系统的同学. 没有您，这个继电器水温控制系统将无法顺利实施. 谢谢你们！最后，我要衷心感谢老师们抽出宝贵的时间来复习论文！ 17继电器温度控制器的设计参考[1]潘新民，“微机控制技术”电子工业出版社[2]何友才编辑“通用传感器应用电路的设计与实践” [3]童世柏，“模拟电子学的基础技术”（第四版）[4]胡寿松，“自动控制原理”（第五版）2010科学出版社2007 2006高等教育出版社，科学出版社，2002 [5]滕庆芳. 自动控制原理. 北京: 人民邮电出版社，2007 [6]胡寿松. 自动控制原理（第四版）. 北京: 科学出版社，2008 [7]王正林. 2008 [8]王连英. 2009基于Multisim10的电子仿真实验和设计. 北京: 北京邮电大学出版社，MATLAB / Simulink与控制系统仿真（第二版）. 北京: 电子工业出版社，18 <

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-157823-2.html