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基于PID算法和51单片机的温度控制系统

作者:时间:2011-12-05来源:网络收藏

2 系统的硬件构成
本系统由传感器A/D采样输入、单片机控制、人机交互、控制信号输出四部分组成,其中温度传感部分由测试采样电路实现,人机交互由矩阵键盘和LCD液晶屏构成,PID控制算法由89C52单片机实现,控制信号输出部分则由功率放大和开关控制电路组成。系统框图如图1所示。

3 主程序流程
软件程序是本控制系统的核心,它包括从温度采样到信号输出的整个流程控制,其示意图如图2所示。

程序功能主要由以下的几部分组成:
(1)初始化:设定各参数的初始值,设定各中断及定时器。
(2)接收/发射:此部分程序主要完成数据的控制及显示,主要通过89C52单片机的全双工串行口完成和键盘部分的双向通信。
(3)PC机通信:此部分完成与微机控制接口RS 232的连接及通信的控制。
(4)数值转换子程序:由于主程序中用到了很多的数值转换及数值的运算(如十进制转换成十六进制、双字节与单字节的除法运算等),为了程序调用的方便,特将其编写成子程序的形式。
(5)


4 实验测试
系统的性能与稳定度需要通过具体实验测试完成。现用1 kW的电炉将电热杯中的1 L清水进行加热。
观测设定值和实测值之间的误差(当水温达到稳定时的值),计算绝对误差和相对误差,见表1。

设定温度为50℃,每隔30 s记录实测温度,如表2所示。

从表2中的数据可知,系统运行5 min时基本达到稳定。


5 结 语
由实验结果可以看出,系统的误差基本稳定在±0.3℃,可见系统的精度很好。此外,系统运行5 min时温度基本达到稳定,稳定所需时间较短。可以看出,基于的单片机具有较高的精确度和稳定性,在温度调节阶段平衡温度时间较短。因此本系统可以应用于各种对精度要求较高的温度控制场合。


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