(完整版)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 (3)1.1总体方案设计 (3)1.2温度传感系统 (3)1.3温度控制系统及系统电源 (4)1.4单片机处理系统（包括数字部分）及温控箱设计 (4)1.5PID 算法原理 (5)第二章重要电路设计 (7)2.1温度采集 (7)2.2温度控制 (7)第三章软件流程 (8)3.1基本控制 (8)3.2PID 控制 (9)3.3时间最优的 PID 控制流程图 (10)第四章系统功能及使用方法 (11)4.1温度控制系统的功能 (11)4.2温度控制系统的使用方法 (11)第五章系统测试及结果分析 (11)5.1 硬件测试 (11)5.2软件调试 (12)第六章进一步讨论 (12)参考文献 (13)致谢........................................... 错误 !未定义书签。

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PID 控制单片机Abstract: This paper introduces a temperature control system that is based on the single-chip microcomputer.The hard ware compositionand software design are descried indetail combined with the projectComtrol System of Temperature.PID control Keywords: Control system of temperatureSingle-chip Microcomputer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。

成都理工大学工程技术学院毕业论文空调机的温度控制系统设计空调机的温度控制系统设计摘要本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。

温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。

文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。

单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。

文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。

空调机的温度控制对于工业和日常生活等工程都具有广阔的应用前景。

本文将传统控制理论与智能控制理论相结合应用于温度控制的实际工程中。

首先，设计出系统的硬件构成，然后，从热力学的角度对温度对象的特性做了较深入的分析，从理论上推导出温度对象的常用的一阶带纯滞后的近似数学模型，并给出了数学模型中各参数的含义。

在此基拙上，本文分析了现有空调机控制方法的利弊，并针对它们各自的优、缺点，对具有纯滞后特性的温度对象提出一种改进的模糊控制方法。

该方法将模糊控制、PID控制结合起来。

通过数字仿真表明该方法对空调机温度的控制具有超调小(可达到无超调)、调节时间短、鲁棒性好等优点。

在此基拙上，用阶跃信号做激励，辨识出系统的数学模型。

本文的最后，通过对实物实验结果可以看出，本文所提出的改进的模糊控制算法对非线性、具纯滞后环节对象的控制是很有效的。

温度控制系统的软件采用汇编语言编制，控制算法部分采用C与汇编混合编程。

该软件基于Windows20000/xp平台，人机界面友好，易于用户操作。

具有在线修改采样时间、控制算法、控制参数、图形显示及数据保存和打印功能。

设计的空调机温度控制的精确性，使用方便，功能齐全。

空调机的温度控制系统关键词:PWM控制模型辨识模糊控制 PID控制AbstractThe thesis studies the Plant of temperature. Firstly，the systeml5 designed and realized. Then the characteristics of temperature of Plant are analyzed inall details from thermodynamics. The approximate mathematics model of temperature plant with one order and dead time is reduced and the meaning of every parameter of this model are expressed, Which is used often and practically in the paper. In addition tot his, we identify the model of the system and the result demonstrated the method is effective for it.Secondly we analyzed advantages and disadvantages of present control method of temperature. One kind of improved Fuzz-Dahlin control method is presented for Temperature Plant with long dead time and non-linearity. The Dahlin control method, The fuzzy control method are combined in this improved method It is demon strated By digital simulation that the improved Fuzzy-Dahlin makes the extra-regulation more small(even zero), the regulation time more short, and the robustness better for the temperature controlled Plant. It is demonstrated by physical experimentation that improved Fuzzy-Dahlin method presented in this Paper is effective for temperature plant with dead time and non-linearity.The control software is compiled with visualc++ and matlab .It's easy to use and friendly to the interface of person and machine on the basis of window2000/xpplatform.There are some functions as modify sample time or modify controller's parameters online, display and copy data of temperature curve, and so on. The control hardware is easy to use and its functions are self contained.Keywords:Intelligent control, model identify, Dahlin control, Fuzzy control, PID control目录摘要 (I)Abstract................................................................................................... - 3 - 目录........................................................................................................... - 4 - 前言........................................................................................................... - 5 - 1MCS-51单片机简介.............................................................................. - 8 -1.1芯片的引脚描述.......................................................................... - 8 -1.2 MSC-51单片机中央处理器..................................................... - 15 -2 温度控制系统的实现......................................................................... - 17 -2.1总体设计.................................................................................... - 17 -2.2信号采样电路设计.................................................................... - 18 -2.2.1温度采样电路设计.......................................................... - 18 -2.2.2单片机最小系统的设计.................................................. - 20 -2.3 A/D转换电路设计.................................................................... - 22 -2.3.1 A/D转换的常用方法...................................................... - 22 -2.3.2 A/D转换器的主要技术指标........................................... - 23 -2.3.3 ADC0809的主要特性和内部结构.................................. - 23 -2.3.4 ADC0809管脚功能及定义.............................................. - 24 -2.3.5 ADC0809与8031的接口电路........................................ - 26 -2.4软件系统的初始化程序............................................................ - 26 -2.5软件程序的主循环框架............................................................ - 27 -2.6校准程序.................................................................................... - 29 -3 控制算法的研究................................................................................. - 31 -3.1 PID算法的研究......................................................................... - 31 -3.2模糊控制系统设计.................................................................... - 31 -3.2.1模糊控制算法.................................................................. - 32 -3.2.2模糊控制的基本概念...................................................... - 33 -3.2.3模糊控制过程.................................................................. - 34 - 总结......................................................................................................... - 39 - 致谢......................................................................................................... - 52 - 参考文献................................................................................................. - 53 -空调机的温度控制系统前言控制菌种生长环境的设施和设备由功能简单、单一的气候箱发展成现在控制复的人工气候室，这对于研究在人工模拟自然生态环境中生长因素对菌种生长的提供了必要的条件和能够继续深入研究的基础。

温度控制系统设计概述温度控制系统是一种广泛应用于工业生产、实验室环境以及家庭生活中的系统。

它通过感知环境温度并根据设定的温度范围来控制加热或制冷设备，以维持特定温度水平。

本文将介绍温度控制系统的设计原理、硬件组成和软件实现。

设计原理温度控制系统的设计基于负反馈原理，即通过对环境温度进行实时监测，并将监测结果与目标温度进行比较，从而确定加热或制冷设备的控制量。

当环境温度偏离目标温度时，控制系统会调节加热或制冷设备的工作状态，使环境温度逐渐趋向目标温度。

硬件组成1. 传感器传感器是温度控制系统的核心组成部分，用于感知环境温度。

常见的温度传感器包括热敏电阻（Thermistor）、温度传感器芯片（Temperature Sensor Chip）和红外温度传感器（Infrared Temperature Sensor）等。

传感器将环境温度转换为电信号，并输出给微控制器进行处理。

微控制器是温度控制系统的中央处理单元，用于接收传感器输入的温度信号，并进行数据处理和控制逻辑的执行。

常见的微控制器包括Arduino、Raspberry Pi 和STM32等。

微控制器可以通过GPIO（General Purpose Input/Output）口实现与其他硬件模块的连接。

3. 控制器控制器是温度控制系统的核心部件，用于根据目标温度和实际温度之间的差异来调节加热或制冷设备的运行状态。

常见的控制器包括PID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）和模糊控制器（Fuzzy Controller）等。

控制器通过电压或电流输出信号，控制加热或制冷设备的开关状态。

4. 加热或制冷设备加热或制冷设备是温度控制系统的输出组件，用于增加或降低环境温度。

根据具体应用需求，常见的加热设备包括电炉、电热丝和电热器等；常见的制冷设备包括压缩机和热泵等。

软件实现温度控制系统的软件实现主要涉及以下几个方面：1. 温度采集软件需要通过与传感器的接口读取环境温度值。

温度控制系统设计一、引言温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，用于监测和调节环境或设备的温度。

它在工业、农业、医疗等领域中广泛应用，可以提高生产效率、保障产品质量和人员安全。

本文将介绍温度控制系统的设计原理、组成部分以及相关技术。

二、设计原理温度控制系统的设计原理基于温度传感器和执行器的反馈控制。

首先，通过温度传感器实时检测环境或设备的温度，并将检测结果转化为电信号。

然后，将电信号输入到控制器中进行处理。

控制器根据设定的目标温度和实际温度之间的差异，计算出相应的控制信号。

最后，控制信号通过执行器，如加热器或冷却器，调节环境或设备的温度，使其逐渐接近目标温度。

三、组成部分1. 温度传感器温度传感器是温度控制系统的核心部件之一，用于测量环境或设备的温度。

常见的温度传感器包括热电阻和热电偶。

热电阻基于温度对电阻值的影响进行测量，而热电偶则利用两种不同金属的热电效应来测量温度。

2. 控制器控制器是温度控制系统的决策中心，它接收温度传感器的信号，并根据预设的控制算法计算出相应的控制信号。

根据控制算法的不同，控制器可以分为比例控制器、比例积分控制器和比例积分微分控制器等。

控制器还可以具备调节参数、报警功能等。

3. 执行器执行器是温度控制系统的执行部件，负责根据控制信号调节环境或设备的温度。

常见的执行器包括加热器和冷却器。

当温度低于目标温度时，加热器会被激活，向环境或设备中释放热能；当温度高于目标温度时，冷却器则会被激活，帮助环境或设备散热。

四、相关技术1. PID控制PID控制是一种常用的温度控制算法，通过比例、积分和微分三个控制参数对温度进行调节。

比例控制用于根据温度误差大小调整执行器的输出；积分控制则用于消除稳态误差；微分控制则用于抑制过冲和振荡。

PID控制可以根据实际应用需求进行参数调整，以达到更好的控制效果。

2. 信号处理温度传感器的信号需要进行处理和转换，以便控制器能够正确计算出控制信号。

信号处理技术包括滤波、放大、线性化等。

温度控制系统课程设计一、引言温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，广泛应用于工业生产、农业生产、医疗保健等领域。

本课程设计旨在通过设计一个基于单片机的温度控制系统，让学生了解自动化控制系统的基本原理和实现方法。

二、设计目标本课程设计的主要目标是设计一个基于单片机的温度控制系统，具体包括以下方面：1. 实现温度测量功能：通过传感器获取环境温度，并将数据转换为数字信号，供单片机处理。

2. 实现温度调节功能：根据设定温度和当前环境温度，通过单片机输出PWM信号调节加热器功率，从而实现对环境温度的调节。

3. 实现显示功能：将当前环境温度和设定温度以数字形式显示在LCD 屏幕上。

4. 实现报警功能：当环境温度超过设定范围时，通过蜂鸣器发出警报提示操作者。

三、硬件系统设计1. 硬件平台选择本课程设计采用STM32F103C8T6单片机作为控制核心，具有较高的性价比和丰富的外设资源，适合用于中小规模的自动化控制系统。

2. 温度传感器选择本课程设计采用DS18B20数字温度传感器，具有精度高、响应速度快、可靠性强等优点，适合用于工业自动化控制系统。

3. LCD显示屏选择本课程设计采用1602A型液晶显示屏，具有低功耗、易于控制等优点，适合用于小型自动化控制系统。

4. 其他外设选择本课程设计还需要使用继电器、蜂鸣器、电阻等外设实现各项功能。

四、软件系统设计1. 系统架构设计本课程设计采用分层结构设计，将整个软件系统分为数据采集层、控制层和用户界面层三个部分。

其中数据采集层负责获取环境温度数据；控制层根据设定温度和当前环境温度输出PWM信号调节加热器功率；用户界面层负责显示当前环境温度和设定温度，并实现报警功能。

2. 数据采集层设计数据采集层主要负责获取环境温度数据，并将其转换为数字信号供单片机处理。

本课程设计采用DS18B20数字温度传感器实现温度测量功能，具体实现步骤如下：（1）初始化DS18B20传感器。

（2）发送读取温度命令。

优秀论文审核通过未经允许切勿外传摘要可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。

在工业领域，随着自动化程度的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面的出现正好满足了用户这一需求。

人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括过程监测、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化，在自动控制领域的作用日益显著。

本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件组态王的炉温控制系统的设计方案。

编程时调用了编程软件STEP 7 -Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。

利用组态软件组态王设计人机界面，实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。

实验证明，此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。

关键词：温度控制可编程控制器人机界面组态王目录第一章前言 (1)1.1项目背景、意义 (1)1.2温控系统的现状 (2)1.3项目研究内容 (3)第二章PLC和HMI基础 (5)2.1可编程控制器基础 (5)2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5)2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 (5)2.1.3可编程控制器的分类及特点 (8)2.2人机界面基础 (8)2.2.1人机界面的定义 (8)2.2.2人机界面产品的组成及工作原理 (9)2.2.3人机界面产品的特点 (9)第三章PLC控制系统硬件设计 (10)3.1PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (10)3.1.1PLC控制系统设计的基本原则 (10)3.1.2PLC控制系统设计的一般步骤 (11)3.2PLC的选型与硬件配置 (13)3.2.1PLC型号的选择 (13)3.2.2S7-200 CPU的选择 (14)3.2.3EM231模拟量输入模块 (14)3.2.4热电式传感器 (16)3.3IO点分配及电气连接图 (17)3.4PLC控制器的设计 (17)3.4.1控制系统数学模型的建立 (17)3.4.2PID控制及参数整定 (19)第四章PLC控制系统软件设计 (22)4.1PLC程序设计方法 (22)4.2编程软件STEP7--M ICRO WIN概述 (23)4.2.1STEP7-MicroWIN简单介绍 (23)4.2.2梯形图语言特点 (24)4.2.3STEP7-MicroWIN参数设置（通讯设置） (25)4.3程序设计 (27)4.3.1设计思路 (27)4.3.2控制程序流程图 (27)4.3.3梯形图程序 (28)4.3.4PID指令向导的运用 (31)4.3.5语句表（STL）程序 (35)第五章基于组态王的HMI设计 (37)5.1人机界面（HMI）设计 (37)5.1.1监控主界面 (38)5.1.2实时趋势曲线 (39)5.1.3历史趋势曲线 (40)5.1.4报警窗口 (40)5.1.5设定画面 (42)5.2变量设置 (42)5.3动画连接 (44)第六章系统运行结果及分析 (46)6.1系统运行 (46)6.2运行结果分析 (47)6.2.1温度趋势曲线分析 (47)6.2.2报警信息分析 (49)第七章总结 (50)参考文献 (51)致谢 (52)第一章前言1.1项目背景、意义温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。

长安大学《单片机原理及接口技术》课程设计（简易温度控制系统）专业：电气工程及其自动化学号： 2804060132姓名：任晴利指导老师：段晨东时间： 2008.12.22～2009.01.03目录目录。

题目。

摘要。

需求分析。

方案比较。

硬件设计。

硬件电路设计。

总体电路设计。

软件设计。

调试及结果分析。

附录1 电路程序。

附录2 电路总图。

题目：简易温度控制系统一．任务设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。

控制对象为自定。

图一 恒温箱控制系统二．要求设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度。

（3）被控对象温度采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示。

（4）温度控制的静态误差≤2℃。

扩充功能：控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。

恒温箱 执行器 可编程 控制器 显示器 变送器 设置键盘 电源 220V AC 温度传感器摘要本系统以A T89S52单片机芯片为核心，组成温度测量和控制系统，采用DS18B20数字温度传感器对温度进行实时采样，并将测量结果用数码管实显示，可以运用键盘按钮对温度进行设定，并且驱动加热器或制冷器将温度调整到设定温度，其功能完善，人机界面良好，可靠性高，AbstractThe system to single-chip AT89S52 chip as the core, the composition of the control of temperature control system of the adoption of digital temperature sensor DS18B20 temperature sampling, real-time display with digital temperature control, you can use the keyboard for temperature regulation, the use of heater and cooler temperature adjustments to improve its functions, a good man-machine interface, high reliability一、需求分析根据题目的具体要求，经过阅读思考，可对题目的具体任务、功能、技术指标等作如下分析。

计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计引言温度控制是在很多工业和生活应用中至关重要的一项技术。

随着计算机控制技术的发展和普及，利用计算机控制温度已经成为一种常见的方法。

本文将介绍一个基于计算机控制技术的温度控制系统设计。

系统设计系统框架本系统采用分布式控制结构，由三个主要组成部分组成：传感器模块、控制模块和执行模块。

系统框架系统框架传感器模块负责实时采集温度数据，并将数据传送给控制模块。

控制模块根据传感器模块的数据和预设的设定值进行逻辑判断和决策，然后将决策结果发送给执行模块。

执行模块根据控制模块的结果来控制实际的温度执行设备。

硬件设计本系统需要以下硬件组件：•温度传感器：用于实时采集温度数据。

•控制器：用于运行控制模块的程序。

•执行器：用于控制温度执行设备。

软件设计本系统需要以下软件组件：•控制程序：负责接收温度传感器传输的数据，进行逻辑判断和决策，并将结果发送给执行程序。

•执行程序：根据控制程序的结果控制实际的温度执行设备。

•用户界面：提供友好的用户界面，用于设定温度控制的设定值和查看实时的温度数据。

系统流程系统主要分为三个阶段：温度数据采集、控制决策和执行控制。

温度数据采集1.温度传感器开始采集温度数据。

2.传感器将采集到的温度数据发送给控制程序。

控制决策1.控制程序接收到温度数据。

2.控制程序根据预设的设定值和温度数据进行逻辑判断。

3.根据逻辑判断结果，控制程序生成相应的控制方案。

4.控制程序将控制方案发送给执行程序。

执行控制1.执行程序接收到控制方案。

2.执行程序根据控制方案控制实际的温度执行设备。

3.执行程序将执行结果反馈给控制程序。

功能设计温度设定功能用户可以通过用户界面设定温度控制的设定值。

用户界面将设定值发送给控制程序，控制程序将设定值存储在内存中。

实时数据显示功能用户界面可以实时显示温度传感器采集到的温度数据。

温度数据通过控制程序发送给用户界面，并在用户界面显示。

控制逻辑设计控制程序根据采集的温度数据和设定值进行逻辑判断，判断温度是否超过设定值的上限或下限。

plc温度控制系统设计一、引言随着现代工业的快速发展，温度控制系统在各个领域得到了广泛的应用。

可编程逻辑控制器（PLC）作为一种工业控制设备，具有较高的可靠性、稳定性和灵活性。

本文将介绍如何设计一套基于PLC的温度控制系统，以满足现代工业生产中对温度控制的需求。

二、PLC温度控制系统原理PLC温度控制系统主要通过传感器采集温度信号，将信号转换为电信号后，输入到PLC进行处理。

根据预设的温度控制策略，PLC输出相应的控制信号，驱动执行器（如加热器、制冷装置等）进行加热或降温，从而实现对温度的精确控制。

三、设计步骤与方法1.确定控制目标：明确温度控制系统的控制范围、精度要求、响应速度等指标。

2.选择合适的PLC型号：根据控制需求，选择具有足够输入/输出点、运算速度和存储容量的PLC。

3.设计硬件系统：包括传感器、执行器、通信模块等硬件设备的选型和连接。

4.设计软件系统：编写温度控制程序，包括输入数据处理、控制算法、输出控制等功能。

5.系统调试与优化：对系统进行调试，确保温度控制精度和稳定性，并根据实际运行情况进行优化。

四、系统硬件设计1.选择合适的传感器：根据控制范围和精度要求，选择合适的温度传感器，如热电偶、热敏电阻等。

2.选择合适的执行器：根据控制需求，选择合适的执行器，如伺服电机、电磁阀等。

3.通信模块：根据现场通信需求，选择合适的通信模块，如以太网、串口等。

五、系统软件设计1.编写程序：采用相应的编程语言（如梯形图、功能块图等）编写温度控制程序。

2.输入数据处理：对传感器采集的温度信号进行滤波、标定等处理，确保数据准确性。

3.控制算法：根据预设的控制策略，编写控制算法，如PID控制、模糊控制等。

4.输出控制：根据控制算法输出相应的控制信号，驱动执行器进行加热或降温。

六、系统调试与优化1.调试：对系统进行调试，确保各设备正常运行，控制算法有效。

2.优化：根据实际运行情况，对控制参数、控制策略等进行优化，提高系统性能。

温度控制系统设计方案梅欢杰AP0904227谭兆聪AP0904228王耿禄AP0904229设计要求：1、大体要求①容器内环境温度设定范围：，最小区分度为1℃；②当容器内环境温度降低时（例如用电扇降温），温度控制的静态误差≤1℃；③显示容器内环境的实际温度。

2、发挥部份①采用适当的控制方式，当设定容器内环境温度突变（由30℃提高到50℃）时，减小系统的调节时刻和超调量，同时自动打印其温度随时刻转变的曲线；②温度控制的静态误差≤0.2℃；③采用发光二极管光柱形式和数码形式显示白炽灯灯壁上的温度；④其它。

大体设计思路：由题目要求可知，本系统对温度控制的精度要求比较高，因此考虑利用PID 控制来控制系统温度，而热源的控制采用PWM波来进行精准控制。

由温度传感器来传回温度数据，由单片机处置数据并发出相应的动作，从而保证温度的恒定。

方案论证：（1）温度传感器DS18B20是达拉斯公司生产的数字温度传感器，测温范围在－55℃～＋125℃，采用单总线通信微处置器连接时仅需要一条口线即可实现微处置器与DS18B20的双向通信。

精度能够达到0.0625℃。

（2）主控芯片 51系列的8位单片机 （3）显示及键盘LCD1602液晶显示。

89S52单片机温 度 信 号 采 集 电 路温度控制驱动电路电热元件单片机控制部分供电加热部分供电系统设计概要：（1）系统外形缩略图（3）PID算法PID算法是本程序中的核心部份。

咱们采用PID模糊控制技术,通过Pvar、Ivar、Dvar（比例、积分、微分）三方面的结合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。

其原理如下：本系统的温度控制器的电热元件之一是发烧丝。

发烧丝通过电流加热时，内部温度都很高。

当容器内温度升高至设定温度时，温度控制器会发出信号停止加热。

但这时发烧丝的温度会高于设定温度，发烧丝还将会对被加热的器件进行加热，即便温度控制器发出信号停止加热，被加热器件的温度还往往继续上升几度，然后才开始下降。

课程设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014年6月24日课程设计任务书题目：温度控制系统设计要求完成的主要任务:被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。

可控硅控制器输入为0－5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象的特性为二阶惯性系统,惯性时间常数为T1＝20秒，滞后时间常数为τ＝10秒。

1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2）编写积分分离PID算法程序，从键盘接受K p、T i、T d、T及β的值；3）通过数据分析T i改变时对系统超调量的影响.4）撰写设计说明书。

时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料,完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日-6月15日编写调试程序6月16日-6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。

通过专业课程的学习，我将引入计算机，单片机,传感器，以及PID算法来实现电炉温度的自动控制，完成课程设计的任务.计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势,它不仅解放了劳动力，也比以往的人为监控更准确,更及时。

一旦温度发生变化，计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。

计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后，计算出偏差，再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。

最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程，实现机器仪表的智能控制.本次课程设计用到了MATLAB这一软件，通过编写程序，将被控系统离散化。

再通过MATLAB中的simulink 仿真功能，可以看到随着Ki,Kp，Kd改变波形发生的改变,从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。

温度控制系统设计摘要温度控制是工业对象中主要的控制参数之一，其控制系统本身的动态特性属于一阶纯滞后环节，象冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反响炉等，对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。

以8031单片机为核心，采用温度变送器桥路和固态继电器控温电路，实现对电炉温度的自动控制。

该控制系统具有硬件本钱低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。

电阻炉炉温控制系统的控制过程是：单片机定时对炉温进展检测，经A/D转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进展数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。

关键词：电炉温度控制系统ADC0809AD转换器目录1 控制方案总述12 硬件电路设计12.1 温度检测和变送器局部22.2 接口电路32.2.1 主要特性32.2.2 部构造42.2.3 外部特性〔引脚功能〕42.3 接口电路63 软件设计73.1 主程序83.2 T0中断效劳程序83.3 子程序103.3.1采样子程序SAMP103.3.2 数字滤波子程序FILTER113.3.3积分别离PID控制算法的程序设计124 基于MATLAB仿真被控对象145 结果分析16设计小结18参考文献19附录20温度控制系统设计1 控制方案总述随着电子技术的开展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，利用单片机来改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。

本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管〔SCR〕控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，到达自动控制电加热炉温度的目的。

这种移相方式输出一种非正弦波，实践说明这种控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害〞。

（完整版）基于PLC的温度控制系统毕业设计论⽂基于PLC的温度控制系统设计摘要可编程控制器(plc)作为传统继电器控制装置的替代产品已⼴泛应⽤⼯业控制的各个领域，由于它可通过软件来改变控制过程，⽽且具有体积⼩，组装灵活，编程简单抗⼲扰能⼒强及可靠性⾼等特点，⾮常适合于在恶劣的⼯业环境下使⽤。

本⽂所涉及到的温度控制系统能够监控现场的温度，其软件控制主要是编程语⾔，对PLC⽽⾔是梯形语⾔，梯形语⾔是PLC⽬前⽤的最多的编程语⾔。

关键字：PLC 编程语⾔温度Design of the temperature control Systems based on PLCAbstractProgramming controler ( plc ) the replacing product as traditional relay control equipment each that already applies industrial control extensively field ，Since it can change control course through software ，It is little to is strong and reliability bad industrial environment use. The temperature control system that this paper is concerned with can the temperature of monitoring , its software control is programming language mainly, for PLC is ladder-shaped language, ladder-shaped language is the most programming language that PLC now uses.Keyword：PLC Programming language Temperature⽬录摘要----1Abstrack1引⾔-31.1课题研究背景1.2温度控制系统的发展状况1.3 总体设计分析2系统结构模块63.1 PLC的定义--73.2 PLC的发展--83.2.1 我国PLC的发展-83.3 PLC的系统组成和⼯作原理-----93.3.1 PLC的组成结构--93.3.2PLC的扫描⼯作原理3.4PLC的发展趋势3.5 PLC的优势--103.6 PLC的类型选择4.1 PID控制程序设计4.1.1 PID控制算法---124.1.2PID在PLC中的回路指令-144.1.3PID参数设置4.23A模块及其温度控制4.2.13A模块的介绍--174.2.2 数据转换4.2.3软件编程的思路---195程序的流程图---196 整个系统的软件编程---207结束语谢词24参考⽂献1 引⾔1.1 课题研究背景温度是⼯业⽣产中常见的⼯艺参数之⼀，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。

“温度控制系统设计”资料合集目录一、基于PLC的温度控制系统设计二、基于单片机的温度控制系统设计研究三、基于PLC的注塑机多段温度控制系统设计四、注塑机温度控制系统设计五、多功能低温测定器的多路温度控制系统设计六、基于单片机的智能温度控制系统设计与实现基于PLC的温度控制系统设计温度是工业生产过程中一个非常重要的参数，对于产品的质量和生产效率有着直接的影响。

因此，温度控制系统的设计是工业自动化控制领域的一个重要课题。

PLC（可编程逻辑控制器）作为一种通用的工业自动化控制设备，具有编程方便、结构简单、可靠性高等优点，因此被广泛应用于各种温度控制系统中。

本文将介绍一种基于PLC的温度控制系统设计。

基于PLC的温度控制系统主要由温度传感器、PLC控制器、加热器和冷却器等组成。

其中，温度传感器负责采集温度信号，PLC控制器负责处理采集到的温度信号并控制加热器和冷却器的动作，以达到温度控制的目的。

在硬件选型方面，我们需要根据实际需求选择合适的PLC控制器、温度传感器和加热器/冷却器。

例如，如果控制温度范围在0~100℃，我们可以选择一个具有模拟输入输出功能的PLC控制器，以及一个具有较高测量精度的温度传感器。

加热器和冷却器则可以根据实际需要选择合适的型号。

在软件设计方面，我们需要根据实际需求编写PLC控制程序。

一般而言，一个基于PLC的温度控制系统需要实现以下功能：实时监测温度：通过温度传感器实时采集温度信号，并传输到PLC控制器中。

温度控制：根据实际需要，通过PLC控制器控制加热器和冷却器的动作，以达到温度控制的目的。

报警处理：当温度超过预设的上限或下限时，系统应能自动报警并采取相应的措施。

历史数据记录：记录温度的历史变化数据，便于分析和优化控制策略。

在完成硬件和软件设计后，我们需要进行系统调试和优化，以确保温度控制系统能够正常运行并达到预期的控制效果。

具体而言，我们需要进行以下调试和优化工作：硬件调试：检查硬件设备是否连接正确，确保传感器、PLC控制器、加热器和冷却器等设备能够正常工作。

温度控制系统的设计摘要单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。

51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。

51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场，因此，作为新世纪的大学生，在信息产业高速发展的今天，掌握单片机的基本结构、原理和使用是非常重要的。

1.总体电路方案设计及原理1.1. 温度控制系统设计要求一、设计任务利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。

二、要求（1）控制密闭容器内空气温度（2）容器容积>5cm*5cm*5cm（3）测温和控温范围： 0℃~室温（4）控温精度±1℃1.2 基本设计思路根据系统的要求，本次设计可分为温度温度采集模块、温度显示和温度信号控制3个模块。

具体框架图如图1所示：1.3 温度控制系统工作原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，51单片机获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。

通过按钮来控制，使电路中的温度有高有低。

按钮按下，温度高于设定的温度时，LED1亮；按钮按下，温度正好是设定的温度时，LED2亮；按钮按下，温度低于设定的温度时，LED3亮。

1.4温度采集原理a温度传感器热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2所示。

当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。

一．概述温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。

对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。

本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。

输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。

控温范围为100~500℃，利用PID控制算法进行温度控制。

二．温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。

其中数字控制器的功能由单片机控制实现。

图1..1温度控制系统的组成框图三．温度控制系统结构图及总述图1.2温度控制系统结构图图中由4~20mA变送器，I/V，A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。

其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA 电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V 标准电压信号，以供A/D转换用。

转换后的数字信号送入AT89C51单片机中与与炉温的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差，其偏差被PID 程序计算出输出控制量。

由AT89C51输出电信号送至SCR触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。

四．温度控制系统硬件与其详细功能介绍1. AT89C51介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

温度控制系统设计目录一、绪论 (3)二、温度系统的总体设计 (3)2.1设计要求 (3)2.2设计的总体思路 (3)三、硬件电路的设计 (4)3.1 所用主要器件的介绍 (4)3.1.1 AT89S51单片机介绍 (4)3.1.2 A/D转换芯片TLC1543 (6)3.1.3 D/A转换芯片TLC5620 (7)3.1.4运放芯片LM324 (7)3.1.5 执行部件 (8)3.2电路原理图设计 (8)3.2.1温度测量电路设计 (8)3.2.1.1方案的选择 (8)3.2.2 A/D、D/A、单片机、键盘及其显示原理图 (10)3.3 EWB仿真 (10)3.3.1 PT1000为0°C时的仿真 (10)3.3.2 PT1000为100°C时的仿真 (11)3.3.3作图标定 (11)3.4 用99设计原理图 (12)3.5 PCB图的设计 (12)四、系统软件设计 (13)4.1 完整的控制程序 (13)4.2 软件编程当中遇到的一些问题及其解决方法 (20)4.2.1按键的设置 (20)4.2.2数码管如何显示字符 (20)4.2.3 滤波环节 (20)4.2.4采样周期的设置 (21)4.2.5 PID算法的实现 (21)4.2.6如何实现P、I、D参数的小数化 (22)五、系统调试 (23)5.1硬件的调试 (23)5.2软件调试 (23)5.3整个系统的调试 (24)5.3.1 P、I、D参数的整定方法 (24)5.3.2 数据的记录与作图 (25)六、结果分析 (27)谢辞 (28)参考文献 (29)一、绪论随着极速计算机科学和自动化水平的不断提高，在各种应用领域都大量采用计算机控制系统。

计算机控制系统的应用使得科学研究、工农业生产、工艺时间的效率大大的提高，同时也大幅度提高了产品和成果的质量。

计算机控制系统从结构上讲都是类同的，它包括计算机组成的控制器和被控对象，并且对象的输出通过反馈给控制器，形成一个闭环的控制系统。