温箱温度控制系统的模拟

温箱温度控制系统设计及实物仿真

该题目包括MATLAB软件仿真和硬件实物调试部分，软件仿真的目的是对系统先进行建模，然后设计控制器使其满足任务书上的性能指标，并调整控制参数分析控制器各参数对系统稳定性的影响。

硬件调试的目的是为了实现理论与实践的结合，将仿真得到的心得体会在硬件平台上加以验证，以便得到更加形象具体的认识。

2.1 软件仿真单元

2.1.1设计要求

（1）分别利用频域法和Ziegler-Nichols 法对系统调节器加以设计，并整定相关参数

（2）对校正前后的系统的性能指标以及频域性进行计算和对比，并分析校正结果

（3）要求整定后的系统性能指标满足：σ

2.1.2实验设备

计算机—MATLAB软件

2.1.3设计原理

图1.1是系统的结构框图，由于调节阀的传递函数可以等效成比例环节，测量变送环节也等效成比例环节，因此系统的传递函数大大简化。

图1 温度控制系统框图

由于系统的输入和输出的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃响应曲线相似，所以可以将系统的传递函数模型结构等效成

Ke

s

G sτ

=-Ts

1

/

)

(+

式中：K为放大系数，T为过程时间常数，τ为纯滞后时间。

温控系统参数K=2 T=180sτ=30s

根据系统等效传递函数，可采用频域法实现，在求解PID参数时，先不考虑延时环节，在初步求出PID参数之后，再考虑延时环节的影响，重新调整PID 参数，使得系统的阶跃响应满足

σ℅＜15℅，ts＜135s

据系统的开环单位阶跃响应可知系统等效成带有延迟的一阶系统，这个结论正好与Ziegler-Nichols整定方法相吻合。因此可以采用该方法实现PID参数的整定。

2.1.4 软件设计内容

一、利用MATLAB软件设计串联超前校正

（1）将模块载入SISO设计工具

在MATLAB命令窗口先定义好模型，代码如下：

num=4.4

den=[340 1]

G=tf(num,den)

得到结果：

Transfer function:

4.4

-----------

340 s +1

输入SISO Design Tool,通过file/import命令，可以将模型G载入SISO 设计工具中

（2）加入积分器

点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择”Add Pole/Zero”下的”

Intergrator”菜单，这时系统将加入一个积分器，系统的穿越频率随之改变。

（3）加入超前校正网络

在点击开环Bode图中鼠标右键，选择”Add Pole/Zero”下的”Lead”

菜单，该命令将在控制器中添加一个超前校正网络。这时鼠标的光标将变成“X”形状，将鼠标移到Bode图幅频曲线上接近最右端极点的位置按下鼠标。

（4）调整超前网络的零极点

将超前网络的零点移动到靠近原来最左边的极点位置，接下来将超前网络的极点向右移动，并注意移动过程中相角裕度的增长，一直到满足超前网络的设计要求，即σ%<15%，<135s。

此时得到的阶跃响应LTI图为

图2 系统的零极点及Bode图

图3 系统的阶跃响应图（不考虑延时）

图４系统稳定后的各参数

二、调节PID参数进行校正

（1）进入Simulink操作环境

从MATLAB的桌面操作环境画面进入Simulink操作环境，点击工具栏的Simulink图标。

（2）提取所需仿真模块并连接

在Simulink中找到所需的模块拖出，连接成完整的闭环系统图，如图５。

图５利用调节PID参数校正的系统图

（3）功能模块参数设置

使用时需设置功能模块参数后，方可进行仿真操作。不同的功能模块参数是不同的，用鼠标双击该功能模块自动弹出相应的参数设置对话框。

（4）用Ziegler-Nichols整定经验公式算出PID

对闭环系统只作用比例控制作用，如图６所示系统闭环控制框图，使Ｋｐ从０增加到临界值Ｋｃ，系统临界稳定输出如图７，图８。

图６系统比例闭环控制

图７ＫＣ参数设置

图８比例控制的闭环输出

此时，有图得到ＰＣ＝８０，用图９所示公式算出Ｋｐ＝２.８８，Ｔｉ＝６６.７，因此积分系数为Ｋｐ％Ｔｉ＝０.０４３。

图９整定公式

对数据进行进一步的微调，数据如图１０所示时，系统会达到稳定，并符合各项性能指标。系统波形图如图１１所示。

图１０微调后的参数

图１１系统波形图

2.1.5设计分析

校正结果分析：零极点与传递系数对系统性能的影响：（1）极点的位置决定模态的敛散性，即决定稳定性和快速性。（2）零点决定运动模态的比重，因而影响曲线的形状。（3）传递系数决定了系统稳态传递性能比例环节的作用：增加系统的动态特性；不能消除误差，但可以减小误差；调节时间加快。比例环节的放大倍数越大，响应速度越快，响应时间越短，误差会减弱，波形的超调量会越大。

积分环节的作用：可以改善系统的稳定精度（降低误差）。动态特性缓慢，有延时性，有记忆作用。积分环节电容C越大，积分作用越弱，反之C 越小，积分作用越强。并且C越大，积分容量越大，响应时间越长，响应速度越慢。

微分环节的作用：对系统进行微调，使其更理想。

增加闭环极点靠近原点时，积分作用增强，系统稳定性下降。

2.2硬件仿真单元

2.2.1 设计目的

（1）在自动控制理论实验基础上，控制实际的模拟对象，加深对理论的理解

（2）掌握闭环控制的参数调节对系统动态性能的影响

2.2.2设计设备

(1)ACCC-1型自动控制理论及计算机控制技术实验装置

(2)数字式万用表

(3)示波器

2.2.3实验内容

一、串联校正

1、接线图

设计的接线图如图12所示，除了实际的模拟对象、电压表、脉宽调制和温度变送外，其中的模拟电路由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放单元和备用元器件搭建而成。这里给出一组参考的设计参数，仅供参考，在实际的实验中需联系实际的控制对象进行参数的试凑，以达到预定的效果。参考的试验参数为：

R0=R1=R2=100KΩ, R3=10 KΩ, R4=1 MΩ,R5=510 KΩ,C1=1μF

图12 温箱温度控制系统框图

2、具体实验步骤

（1）.先将ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术（二）和ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术面板上的电源船形开关均放在“OFF”状态。

（2）.利用ACCT-II实验板上的单元电路U9、U15和U11，设计并连接如图所示的闭环系统。需要注意的是，运放的锁零信号G接到-15V。

①将ACCT-II面板上U1单元的可调电压接到Ug;

②给定输出接PI调节器的输入，这里参考电路中Kd=0,R4的作用是

提高PI调节器的动态特性。

③经PI运算后给温箱控制电路提供输入信号，即将调节器电路单元

的输出接到温箱控制系统中的脉宽调制电路的正极输入端，负极端

接地；

④温度变送电路的正极端接示波器的输入端，负极端与脉宽调制电路

的接地端相连；

⑤将电压表的两端并在温度变送电路两端；

(3)连接好上述线路，全面检查线路后，先合上温箱控制系统实验板上

的电源开关，再合上ACCT-II面板上的开关，调整PI参数，是系统稳定，同时观测输出电压变化情况。

(4)在闭环系统稳定的情况下，外加干扰信号，系统达到无静差。如达

不到，则根据PI参数对系统性能的影响重新调节PI参数

(5)改变给定信号，观测系统动态特性。

3.实验结果

图13 串联校正结果图

二、在P 环节下温箱控制闭环

1、接线原理图

图14 P环节系统接线图

2、具体实验步骤

（1）如上图所示接好电路，各元件参数：R0=R1=R2=100K,R3=100K,Rf/Ri=1,分别改变R4的值取510k，330k.

（2）将示波器两个通道分别与系统输入端和输出端相连，观察波形。

3、实验结果

图15当R=330K时的曲线图

图15 当R=510k 时的曲线图

4、结果分析

分析：发现通过改变Kp 即R4的大小并不能使得最后的稳定值到达给定的5V ，而且随着Kp 的增大，误差越来越小，并不能消除误差，这也是P 环节的作用

三、在PI环节下温箱控制闭环

1、接线原理图

图16 PI环节系统接线

2、具体实验步骤

（1）如上图所示接好电路，实验数据为：R0=R1=R2=100K , R3=100K, Rf/Ri=1 ，分别改R4、C1的值，观察波形变化。

（2）将示波器两个通道分别与系统输入端和输出端相连，观察波形。

3、实验结果

（1）、当R4=330K,C1=1uF时，波形如图17所示。

图17

（2）、当R4=330K，C1=10uF时，波形如图18所示。

图18

（3）、当R=510K，C1=1uF时，波形如图19所示。

图19

4、实验结果分析

分析：发现取不同的R4和C1后系统的最终都能达到稳定，并且达到了给定值5V，体现了积分的作用，即消除误差。

四、无控制环节

1、实验步骤

（1）、将对象的输入端直接接电源，输出端接示波器及电压表。（2）、打开开关，观察波形。

2、实验结果

图20 开环时的波形图

3、结果分析

由于图上升比较缓慢，转折点不明显，T、L等参数无法确定，导致无法进一步对对象进行更为理想的校正。

实验心得与体会：

软件环节，运用MATLAB仿真环境实现串联校正，我们使用SISO系统设计串联校正环节的参数，SISO系统设计工具是用于单输入单输出反馈控制系统补偿器设计的图形设计环境。通过该工具，我们可以快速完成以下工作：利用根轨迹方法计算系统的闭环特性、针对开环系统Bode图的系统设计、添加补偿器的零极点、设计超前/滞后网络和滤波器、分析闭环系统响应、调整系统幅值或相位裕度等。在实验中，通过添加零极点、改变相频、幅频图来达到实验的要求。在串联校正的过程中，必须清楚了解零极点与传递函数对系统性能的影响，才能得到后来满足要求的系统图。在PID校正的过程中，必须对比例、积分、微分等环节的作用。

硬件环节，由于当时没有了解做硬件调试的目的，一直在盲目实验，没有清晰的目标。而且对实验箱不够了解，导致最后结果的错误。经过老师指导后，及时改正了错误并且理清了思路。最后实验成功。没注意细节方面的问题及校正的真正目的，实验并未获得真正的成功。系统未得到精确校正。

我不仅复习了自控的有关知识，更通过实践，深层次的理解了自控这门学科的理论基础和实践环境。在软件实验过程中，我加深了对零极点的认识。在硬件实验中，加深了对积分，微分的理解。总之，我对总控这门课的学习更有信心了。

附录 ：

Ziegler-nichols 整定经验公式 （1）方法一

这个经验公式基于带有延迟的一阶传递函数提出的。对象模型表示为

sl

e sT k

s G -+=

1)(

在实际的过程控制系统中哦呢不中，有大量的对象模型可以近似的由这样的一阶模型来表示，如果可以通过实验测取对象模型的阶跃响应，则输出型号可以由下图来近似。这样我们可以通过草图获取k,L,T 参数。 且a=KL/T 来求取a 的参数。可以通过下面的 经验公式设计PID 控制器。 Z-N 曲线的波形图如下：

PID 控制器公式： )1

1(=Gc(s)TdS TiS

Kp ++

（2）方法二

对闭环系统只用作比例控制作用，如图2.23，使Kp 从0增至临界Kc 。

图7 系统比例闭环控制

其中Pc 为临界震荡的输出波形的周期，可用示波器测量。

表中Kp 为系统在比例作用下 的系统临界输出时对应的比例控制器值。

PID 控制器公式： )1

1(=Gc(s) TdS TiS

Kp ++

恒温箱温度控制系统的设计任务书

编号： 毕业设计任务书 题目：恒温箱温度控制系统的设计 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：孙卉 学号：1200120304 指导教师单位：机电工程学院 姓名：韦寿祺 职称：教授 题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发 2015年12月28日

一、毕业设计（论文）的内容 恒温箱广泛应用在医疗、工业生产和食品加工等领域，其对温度稳定性要求较高，如何实现对温度的精确控制是恒温箱温度控制系统的关键。温度控制系统通常由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等组成。目前，测量装置大多采用温度传感器采集温度，但是在常规的环境中，温度受其它因素影响较大，而且难以校准，因此，温度也是较难准确测量的一个参数，常规方法测量温度误差大、测量滞后时间长。当前，普遍使用单片机或者PLC实现恒温箱温度的智能控制，两种控制方式各有优势。本课题要求设计一种智能恒温控制系统，选择合适的控制方式实现温度的智能控制，具体任务如下： 1、收集有关恒温箱的文献资料，了解恒温箱的工作原理、工艺要求等，重点学习掌握恒温箱温度控制系统的构成、运行参数、控制特点等，选择合适的控制方式，制定恒温箱电热温度控制系统的控制方案。 2、建立恒温箱电热温度控制系统的数学模型，应用仿真软件进行仿真，选择调节器参数，分析系统稳态和动态控制性能指标。 3、完成恒温箱电热温度控制系统的硬件电路设计和相关控制软件程序的编写，绘制系统原理图，计算元器件参数，选择元器件型号。 4、制作演示模拟样机，进行软硬件联调。 二、毕业设计（论文）的要求与数据 1、收集恒温箱温度控制系统的工作原理和控制方法的相关文献资料15篇以上，其中英文文献不少于2篇。 2、恒温箱电热温度控制系统的输入电源为单相220V，电加热额定功率5kW，温度调节范围室温~200℃，温度控制精度在±1℃以内。 3、恒温箱对加热电源电流的传递函数为18.4 e ，采用PID调节器或九点 1.2s 控制器设计恒温箱电热温度控制系统，选择单片机或PLC作为控制器。 4、演示模拟样机采用单相220V供电，自行定义加热功率，最高温度100℃，温度控制精度在±1℃以内。 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、完成二万字左右的毕业设计说明书，要求原理正确，数据详实，文理通顺，格式规范；毕业设计说明书的英文摘要要求300个单词以上，内容与中文摘要一致，语句通顺，无语法错误；附15篇以上参考文献，其中英文文献不少于

恒温箱PLC系统控制.

一、题目 恒温箱PLC系统控制 二、指导思想和目的要求 1）通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。 2）使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC 系统设计和实施的目的。 3）使学生掌握利用PLC对温度进行PID控制方法。 三、主要技术指标 1、选用三菱FX2N系列可编程控制器作为主机 2、主要参数 温度范围：200—1050℃ 控制精度：±1℃ 输入电压：AC200—240V 消耗功率：2KW 外形尺寸：40×45×45cm 3、系统构成 通过一个温度传感器检测恒温箱的温度值并把它转换成标准电流（或电压）信号后，送到A/D转换模块，转换成的数字信号输送到PLC主机。PLC主机得到一个控制量，该控制量的大小决定PLC输出控制的继电器的导通时间，从而控制温度值的大小。 4、控制要求 采用PID控制算法，使PLC控制的恒温箱的温度变化能按照给定的曲线运行，如图所示

四、要求 1.设计电气控制原理图。 2、进行PLC的选择及I/O分配。 3、设计PLC硬件系统。 4、对系统所需电气元器件选型，编制电气元件明细表。 5、PLC控制程序设计。 五、主要参考书及参考资料 1、自动控制原理及系统 2、PLC及应用 、

目录 摘要 (1) 第1章可编程控制器基础知识 (2) 1.1 PLC的定义 (2) 1.2 PLC的类型选择 (3) 第2章可编程器的系统运用 (5) 2.1恒温箱工艺过程及控制要求 (5) 2.2模块功能指令 (9) 2.2.1展热电阻/热电偶模块用法 (9) 2.2.2系统输入输出控制 (10) 第3章恒温箱工作的基本原理 (13) 3.1恒温箱工作原理 (13) 3.2控制系统温度采集 (17) 3.3恒温控制装置PLC接线图 (19) 3.4系统的配置及I/O地址 (20) 3.5梯形图（附录） (21) 总结 (22) 致谢 (23) 附录 (24) 参考文献 (31)

某温度控制系统的MATLAB仿真

课程设计报告 题目某温度控制系统的MATLAB仿真（题目C）

过程控制课程设计任务书 题目C ：某温度控制系统的MATLAB 仿真 一、 系统概况： 设某温度控制系统方块图如图： 图中G c (s)、G v (s)、G o (s)、G m (s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；，且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100O C 、输出信号为4～20mA 。G f (s)为干扰通道的传递函数。 二、系统参数 二、 要求： 1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真，并求出主要性能指标： (1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时，系统广义对象输出z(t)的过渡过程； (2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％，积分时间分别为T I ＝1min 、3min 、5min 、10min 时，z(t)的过渡过程； 0m v o 0f o o =5min =2.5min =1.5(kg/min)/mA =5.4C/(kg/min) =0.8 C C T T K K K x(t)=80f(t)=10； ；；； ；给定值； 阶跃扰动

(3)控制器为比例积分微分控制，其比例度δ＝10％，积分时间T I＝5min，微分时间T D = 0.2min时，z(t)的过渡过程。 2、对以上仿真结果进行分析比对，得出结论。 3、撰写设计报告。 注：调节器比例带δ的说明 比例控制规律的输出p(t)与输入偏差信号e(t)之间的关系为 式中，K c叫作控制器的比例系数。 在过程控制仪表中，一般用比例度δ来表示比例控制作用的强弱。比例度δ定义为 式中，(z max-z min)为控制器输入信号的变化范围，即量程；(p max-p min)为控制器输出信号的变化范围。 = c p(t)K e(t) max min ( ) =100% ) max min e z z p(p-p δ - ?

恒温箱的控制设计毕业设计论文

摘要 温度与生物的生活环境密切相关，不同的生物或物体对温度的要求都不同。随着智能控制技术不断的发展，在现代工业生产以及科学实验的许多场合，为了获取生物或物体所需求的温度，需要及时准确的获取温度信息，同时完成对温度的预期控制，这时候温度检测与控制系统就显得尤其的重要。因此，温度检测系统的设计与研究一直备受广大科研者重视。 本次课题设计了一个低成本，高精度的恒温箱。该设计主要从硬件和软件两个方面出发： 1）在硬件上，选择AT89C52单片机为核心，采用了TL431组成2.5V的恒流源，并以Pt100温度传感器作为温度检测仪器，通过ICL7135模数转换器采集数据，用LED数码管作为显示器，构成了一个恒温箱； 2）在软件上，设计了温度检测算法，并在C语言编程环境下，编写了相应的程序来实现所设计的算法。最后通过Proteus ISIS与Keil的联合仿真，保证了算法的可行性。 通过仿真实验可以发现所设计的系统可以较好的检测、控制并且保持温度。但是由于温度调节的迟滞性以及设计上的不足，该系统具有一定的局限性。 关键词：温度检测；AT89C52单片机；恒温箱；C语言编程

ABSTRACT Temperature is closely related to life and environment. Different creature or object have different requirements to temperature. With the development of the intelligent-control- technology, and in order to arrive to the creature's or object's temperature-demand, we should take the information of temperature timely and accuratly, and control the temperature to the expected degree, in the modern industrial production and scientific experiment many occasions . I n this situation, the testing and controlling system for temperature is especially important. Therefore, the designs for temperature detection system attract researchers' attentions. In this dissertation, we designed a box with constant temperature which has low cost as well as high accuracy. We designed the system mainly from two aspects: hardware and software 1)Hardware's design: At first, we chosed AT89C52 SCM as the core of the system. And then we selected TL431 to compose the 2.5 V constant and Pt100 temperature sensor for testing temperature. At last, we collecte data througn the ICL7135 ADC and display data them on the LED. All of this consists of a the constant-temperature-box; 2)Software's design: In this papar, we designed a algorithm detecte temperature and implemented it based on the C programming language's environment. Finally we did a series of simulation experiment through the Proteus ISIS and Keil to ensure that the algorithm is feasible. Simulation results show that the system designed had a very good effect on temperature's detection, controlling and keeping . Because of the adjustmentand of the temperature and the insufficiency of the design, this system has some limitations. Keywords：Temperature detection;AT89C52 SCM; Box of constant temperature ; C language programming

模电课设—温度控制系统的设计

目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)

摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339N 为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。

Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741， NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control

恒温箱自动控制系统设计报告

恒温箱自动控制系统设计 【摘要】 本组设计的恒温箱自动控制系统主要由中央处理器、温度传感器、半导体制冷器、键盘、显示、声光报警等部分组成。处理器采用AVR Mega128单片机，温度传感器采用DS18B20，利用半导体制冷片一面制冷一面发热的工作特性进行升降温，用LCD12864作为显示输出。温度传感器检测到温度数据传送给单片机，单片机再将温度数据与给定值进行比较，从而发出对半导体制冷器的控制信号，使温度维系在给定值附近（偏差小于±2℃），同时单片机将数据送与显示器。【关键字】 单片机温度传感器半导体制冷器控制 一、设计方案比较 1.1总体设计方案 这里利用DS18B20芯片作为恒温箱的温度检测元件。DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。单片机从外部的两位十进制拨码键盘进行给定值设定，读入的数据与给定值进行比较，根据偏差的大小，采用闭环控制的方法使控制量更加精准。控制结果通过液晶显示器LCD12864予以显示。 系统整体框图如图一所示： 图一、系统整体框图 1）温度检测元件的选择： 方案一：这里所设计的是测温电路，因此可以采用热敏电阻之类的器件利用其

感温效应，检测并采集出随温度变化而产生的电压或电流，进行A/D转换后送给单片机进行数据处理，从而发出控制信号。此方案需要另外设计A/D转换电路，使得温测电路比较麻烦。 方案二：上网查得温度传感器DS18B20能直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读取方式，它内部有一个结构为8字节的高速暂存RAM存储器。DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。与方案一比较更加简单实用，因此我们选择方案二。 2）显示方案选择： 方案一：温度的显示可以用数码管，但数码管只能显示简单的数字，它有电路复杂，占用资源较多，显示信息少等缺点。 方案二：LCD12864汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置 8192个中文汉字，128个字符及64×256点阵显示RAM。可显示内容：128列×64行，多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。我们设计的系统需要显示更多的信息，所以考虑显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增强显示信息的可读性，看起来更方便。所以选择方案二。 LCD12864接线方法如图二所示： 图二、LCD12864接线图 3）声光报警系统 采用蜂鸣器及三色LED组成声光报警系统。制冷时LED为红色，温度达到控制要求且上下浮动在1℃以内时为绿色，升温时为黄色。温度到达给定值的同时，蜂鸣器发出报警提示音。 二、理论分析与计算 实现温度的实时显示是由计算温度子程序将 RAM 中读取值进行 BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从DS18B20读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。因为 DS18B20 的转换精度为 9-12 位可选的，为了提高

温箱温度控制系统的模拟

温箱温度控制系统设计及实物仿真 该题目包括MATLAB软件仿真和硬件实物调试部分，软件仿真的目的是对系统先进行建模，然后设计控制器使其满足任务书上的性能指标，并调整控制参数分析控制器各参数对系统稳定性的影响。 硬件调试的目的是为了实现理论与实践的结合，将仿真得到的心得体会在硬件平台上加以验证，以便得到更加形象具体的认识。 2.1 软件仿真单元 2.1.1设计要求 （1）分别利用频域法和Ziegler-Nichols 法对系统调节器加以设计，并整定相关参数 （2）对校正前后的系统的性能指标以及频域性进行计算和对比，并分析校正结果 （3）要求整定后的系统性能指标满足：σ 2.1.2实验设备 计算机—MATLAB软件 2.1.3设计原理 图1.1是系统的结构框图，由于调节阀的传递函数可以等效成比例环节，测量变送环节也等效成比例环节，因此系统的传递函数大大简化。 图1 温度控制系统框图 由于系统的输入和输出的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃响应曲线相似，所以可以将系统的传递函数模型结构等效成 Ke s G sτ =-Ts 1 / ) (+ 式中：K为放大系数，T为过程时间常数，τ为纯滞后时间。 温控系统参数K=2 T=180sτ=30s 根据系统等效传递函数，可采用频域法实现，在求解PID参数时，先不考虑延时环节，在初步求出PID参数之后，再考虑延时环节的影响，重新调整PID 参数，使得系统的阶跃响应满足 σ℅＜15℅，ts＜135s

据系统的开环单位阶跃响应可知系统等效成带有延迟的一阶系统，这个结论正好与Ziegler-Nichols整定方法相吻合。因此可以采用该方法实现PID参数的整定。 2.1.4 软件设计内容 一、利用MATLAB软件设计串联超前校正 （1）将模块载入SISO设计工具 在MATLAB命令窗口先定义好模型，代码如下： num=4.4 den=[340 1] G=tf(num,den) 得到结果： Transfer function: 4.4 ----------- 340 s +1 输入SISO Design Tool,通过file/import命令，可以将模型G载入SISO 设计工具中 （2）加入积分器 点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择”Add Pole/Zero”下的” Intergrator”菜单，这时系统将加入一个积分器，系统的穿越频率随之改变。 （3）加入超前校正网络 在点击开环Bode图中鼠标右键，选择”Add Pole/Zero”下的”Lead” 菜单，该命令将在控制器中添加一个超前校正网络。这时鼠标的光标将变成“X”形状，将鼠标移到Bode图幅频曲线上接近最右端极点的位置按下鼠标。 （4）调整超前网络的零极点 将超前网络的零点移动到靠近原来最左边的极点位置，接下来将超前网络的极点向右移动，并注意移动过程中相角裕度的增长，一直到满足超前网络的设计要求，即σ%<15%，<135s。 此时得到的阶跃响应LTI图为

温度控制系统毕业设计

摘要 在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。 关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could

单片机恒温箱温度控制系统的设计说明

课程设计题目：单片机恒温箱温度控制系统的设计 本课程设计要求：本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，可以使温度保持在要求的一个恒定围，配有键盘，用于输入设定温度；配有数码管LED用来显示温度。 技术参数和设计任务： 1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。 2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。 3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。 4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。 5、对升、降温过程没有线性要求。 6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输 7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。

一、本课程设计系统概述 1、系统原理 选用AT89C2051单片机为中央处理器，通过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动恒温箱的加热或制冷。2、系统总结构图 总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。总体方案经过反复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件，总体方案如下图： 图1系统总体框图 二、硬件各单元设计 1、单片机最小系统电路 单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。单片机的选择在整个系统设计中至关重要，该单片机与MCS-51系列单片机高度兼容、低功耗、可以在接近零频率下工作等诸多优点，而广泛应用于各类计算机系统、工业控制、消费类产品中。 AT89C2051是AT89系列单片机中的一种精简产品。它是将AT89C51的P0口、P2口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口线省去后，形成的一种仅20引脚的单片机，相当于早期Intel8031的最小应用系统。这对于一些不太复杂的控制场合，仅有一片AT89C2051就足够了，是真正意义上的“单片机”。AT89C2051为很多规模不太大的嵌入式控制系统提供了一种极佳的选择方案，使传统的51系列单片机

温度控制系统曲线模式识别及仿真

锅炉温度定值控制系统模式识别及仿真专业：电气工程及其自动化姓名：郭光普指导教师：马安仁 摘要本文首先简要介绍了锅炉内胆温度控制系统的控制原理和参数辨识的概念及切线近似法模式识别的基本原理，然后对该系统的温控曲线进行模式识别，而后着重介绍了用串级控制和Smith预估器设计一个新的温度控制系统，并在MATLAB的Simulink中搭建仿真模型进行仿真。 关键词温度控制，模式识别，串级控制，Smith预测控制 ABSTRACT This article first briefly introduced in the boiler the gallbladder temperature control system's control principle and the parameter identification concept and the tangent approximate method pattern recognition basic principle, then controls the curve to this system to carry on the pattern recognition warm, then emphatically introduced designs a new temperature control system with the cascade control and the Smith estimator, and carries on the simulation in the Simulink of MATLAB build simulation model. Key Words:Temperature control, Pattern recognition, Cascade control, Smith predictive control

恒温恒湿控制系统设计

生化处理的恒温恒湿控制系统设计 2007年第11期（总第108期） 宋奇光，伍宗富，梅彬运（湖南文理学院，湖南常德415000 ） 【摘要】以PLC为控制器，结合温度传感变送器、LED显示器等，组成 一个生化处理的恒温恒湿控制系统。使用温度传感变送器获得温度的感应电压， 经处理后送给PLC。PLC将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，然后 根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任， 采用PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电 磁阀开关的导通时间，达到蒸汽控制目的。 【关键词】生化处理；PLC；恒温恒湿 引言 生化处理系统是食品工艺的关键设备。在此以米粉生产工艺中的生化处理系统的蒸汽温湿度控制进行实用设计，其温度控制在0~100℃，误差为±0.5℃，可用键盘输入设置温度及LED实时显示系统温度，采用模糊算法进行恒温控制，将数字处理控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象，可以很大程度的提高控制效果和控制精度[1]。 1米粉生化处理的恒温恒湿系统现状与分析 1.1 现状 由于国内米粉生产设备厂家尚未掌握米粉的关键技术，使其制造的设备无法满足米粉生产的工艺要求。我们经过现场堪察，发现原有的连续式米粉生化处理恒温恒湿控制系统具有如下现状。 一是连续式米粉生化处理恒温恒湿箱的控制基本上是手动调节； 二是箱内各部位温度分布不均匀，实际温度波动太大（40-70℃），远远达不到生产要求（62.5℃±2.5℃），影响米粉的抗老化效果； 三是实际湿度也达不到生产要求，容易出现湿度偏高（米粉发泡）或者偏低（米粉起壳）的现象，严重影响米粉生产质量； 四是上层辅助加热管道分布不合理，容易使散落米粉焦化，影响产品质量。

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

恒温箱控制系统

学科代码：080601 学号：101401010078 贵州师范大学（本科） 毕业论文 题目：恒温箱自动控制系统 学院：机械与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 年级：2010级 姓名：周康 指导教师：吴志坚（讲师） 完成时间：2014年5月5日

摘要 恒温箱主要是用来控制温度,它为农业研究、生物技术测试提供所需要的各种环境模拟条件，因此可广泛适用于药物、纺织、食品加工等无菌试验、稳定性检查以及工业产品的原料性能、产品包装、产品寿命等测试。恒温箱供科研机关及医院作细菌培养之用;也可以作育种、发酵以及大型养殖孵化等用途。恒温箱控制系统能够自动温度控制、人工干预温度控制、远程温度控制等多功能的高性能装置。可以形成规模化和产业化，大范围的应用到现代化工业生产。本论文结合工厂中如何实现恒温箱控制，讨论大多数工业生产情况下对恒温箱中的温度进行有效控制的方法。因此采用以单片机为基础的恒温箱控制系统，单片机系统包括89C52处理器、扩展存储器27512及6264，并行接口芯片8255、8253、ADC0809、8279、掉电保护和复位以及看门狗电路等。具体方法是使用铂锗-铂热电偶进行温度数据采集，经过放大和滤波电路进行A/D转换，转换后的值再根据标准分度表转换成温度值，同时显示出来。并且通过CAN总线传输控制参数 关键词: 单片机、恒温箱、热电偶、CAN总线 Abstract The thermostat is mainly used to control temperature. It can provide many kinds of simulated conditions which are needed for agricultural research and biological technology

温度控制系统的设计与仿真

： 远程与继续教育学院 本科毕业论文（设计） 题目：温控系统的设计及仿真(MATLAB) 、 学习中心： 学号： 姓名： 专业：机械设计制造及自动化 指导教师： " 2013 年 2 月 28 日

) 摘要 温度是工业对象中一个主要的被控参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。温度控制是许多设备的重要的构成部分，它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内，以利于进行工件的加工与处理。 一直以来，人们采用了各种方法来进行温度控制，都没有取得很好的控制效果。如今，随着以微机为核心的温度控制技术不断发展，用微机取代常规控制已成必然，因为它确保了生产过程的正常进行，提高了产品的数量与质量，减轻了工人的劳动强度以及节约了能源，并且能够使加热对象的温度按照某种指定规律变化。 实践证明，用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。 本设计以89C51单片机为核心控制器件，以ADC0809作为A/D转换器件，采用闭环直接数字控制算法，通过控制可控硅来控制热电阻，进而控制电炉温度，最终设计了一个满足要求的电阻炉微型计算机温度控制系统。 关键词：1、单片机；2、PLC；3、MATLAB &

（ 目录 1单片机在炉温控制系统中的运用 (6) 1、1系统的基本工作原理 (6) 2温控系统控制算法设计 (7) 温度控制算法的比较 (7) 数字PID算法 (11) 、 3 结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23) [

温度控制系统设计

温度控制系统设计 目录 第一章系统方案论证错误！未指定书签。 总体方案设计错误！未指定书签。 温度传感系统错误！未指定书签。 温度控制系统及系统电源错误！未指定书签。 单片机处理系统（包括数字部分）及温控箱设计错误！未指定书签。 算法原理错误！未指定书签。 第二章重要电路设计错误！未指定书签。 温度采集错误！未指定书签。 温度控制错误！未指定书签。 第三章软件流程错误！未指定书签。 基本控制错误！未指定书签。 控制错误！未指定书签。 时间最优的控制流程图错误！未指定书签。 第四章系统功能及使用方法错误！未指定书签。 温度控制系统的功能错误！未指定书签。 温度控制系统的使用方法错误！未指定书签。 第五章系统测试及结果分析错误！未指定书签。 硬件测试错误！未指定书签。 软件调试错误！未指定书签。 第六章进一步讨论错误！未指定书签。 参考文献错误！未指定书签。 致谢错误！未指定书签。 摘要：本文介绍了以单片机为核心的温度控制器的设计，文章结合课题《温度控制系统》，从硬件和软件设计两方面做了较为详尽的阐述。 关键词：温度控制系统控制单片机 : . : 引言： 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文设计了以单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用改进的数字控制算法，显示采用静态显示。该系统设计结构简单，按要求有以下功能： ()温度控制范围为°; ()有加热和制冷两种功能 ()指标要求： 超调量小于°；过渡时间小于；静差小于℃；温控精度℃ ()实时显示当前温度值，设定温度值，二者差值和控制量的值。 第一章系统方案论证 总体方案设计 薄膜铂电阻将温度转换成电压，经温度采集电路放大、滤波后，送转换器采样、量化，量化后的数据送单片机做进一步处理；

基于单片机的温度控制系统设计

湖南科技大学潇湘学院 毕业设计（论文） 题目单片机温度控制系统 作者 系部信息与电气工程系 专业电气工程及其自动化 学号 指导教师 二〇一年月日

湖南科技大学学院 毕业设计（论文）任务书 信息与电气工程系电气工程及其自动化教研室 教研室主任:（签名）年月日 学生姓名: 学号: 专业: 电气工程及其自动化 1 设计（论文）题目及专题：单片机温度控制系统 2 学生设计（论文）时间：自年月日开始至年月日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： (1)单片机温度控制系统流程图(2)单片机程序设计基础 (3) protel se 99软件(4) 单片机使用接口技术 (5) 单片机程序设计基础(6)网上有关技术资料 4 设计（论文）应完成的主要内容： (1) 基于单片机温度控制系统的发展及应用 (2) 单片机温度控制系统设计包含的基本内容 (3) 单片机温度控制系统技术 (4) 单片机温度控制系统实现 (5) 全文总结 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： (1) 程序。要求：编译通过，基本能运行。 (2) 毕业论文。要求：正确，规范，通顺。 (3) 可供发表的研究论文（可选）。要求：规范，新意 均需提交电子版和纸质版。 6 发题时间：年月日 指导教师：（签名） 学生：（签名）

湖南科技大学学院 毕业设计（论文）指导人评语 指导人：（签名） 年月日指导人评定成绩：

湖南科技大学学院 毕业设计（论文）评阅人评语 评阅人：（签名） 年月日评阅人评定成绩：

湖南科技大学学院 毕业设计（论文）答辩记录 日期： 学生：学号：班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料： 1 设计（论文）说明书共页 2 设计（论文）图纸共页 3 指导人、评阅人评语共页 毕业设计（论文）答辩委员会评语： 答辩委员会主任：（签名） 委员：（签名） （签名） （签名） （签名）答辩成绩： 总评成绩：

基于单片机恒温箱控制器设计

唐山学院 测控系统原理课程设计 题目恒温箱控制器的设计 系 (部) 机电工程系 班级 姓名 学号 指导教师 2014 年 03 月 02 日至 03 月 13 日共两周 2014年 03 月 13 日

测控系统原理课程设计任务书 一、设计题目、内容及要求 1、设计题目：恒温箱控制器的设计 2、设计内容：运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的恒温箱控制器，对恒温箱的温度进行控制。完成恒温箱温度的检测、控制信号的输出、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，A/D和D/A 转换器件可自行确定，利用按键（自行定义）进行温度的设定，同时将当前温度的测量值显示在LED上。 恒温箱控制器要求如下： 1）目标稳定温度范围为100摄氏度——50摄氏度； 2）以PID控制算法实现控制精度为±1度； 3）温度传感器输入量程：30摄氏度——120摄氏度，电流4——20mA； 4）加热器为交流220V，1000W电炉。 3、设计要求： 1）硬件部分包括微处理器（MCU）、D/A转换、输出通道单元、键盘、显示等； 2）软件部分包括键盘扫描、D / A转换、输出控制、显示等； 3）用PROTEUS软件仿真实现； 4）用Protel画出系统的硬件电路图； 5）撰写设计说明书一份(不少于2000字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法，重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路图和软件程序框图等材料。 二、设计原始资料 Proteus 及KEIL51仿真软件，及软件使用说明。 三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等） 设计说明书一份(不少于2000字)。