基于AT89S51單片機的PID溫度控制系統設計

　　溫度控制技術不僅在工業生產有著非常重要的作用，而且在日常生活中也起著至關重要的作用。本文對系統進行硬件和軟件的設計，在建立溫度控制系統數學模型的基礎之上，通過對PID控制的分析設計了系統控制器，完成了系統的軟、硬件調試工作。算法簡單、可靠性高、魯棒性好，而且PID控制器參數直接影響控制效果。

　　1.系統概述

　　1.1系統總體結構

　　該系統利用AT89S51豐富的外設模塊搭建硬件平臺。系統的硬件電路包括：模擬部分和數字部分，基本電路由核心處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤顯示模塊及控制執行模塊等組成。

　　1.2系統工作流程

　　系統開始工作時，首先由單片機控制軟件發出溫度讀取指令，通過數字溫度傳感器采集被控對象的當前溫度值并送顯示屏實時顯示。然后，將該溫度測量值與設定值T比較，其差值送PID控制器。PID控制器處理后輸出一定數值的控制量，經D/A轉換為模擬電壓量，控制被控對象進行加熱。

　　1.3系統軟件設計方法

　　整個系統軟件設計包括管理程序和控制程序兩部分，管理程序包括LED顯示的動態刷新、控制指示燈、處理鍵盤的掃描和響應?？刂瞥绦虬ˋ/D轉換、中值濾波、越限報警處理、PID計算等。

　　2.系統硬件結構

　　2.1電源電路的設計

　　系統所用直流電源由三端集成穩壓器組成的串聯型直流穩壓電源提供。設計中選用了LM7805 LM7815和LM7915三個三端集成穩壓器，提供+5V直流電壓，輸出電流均為1A.變壓器將220V的市電降壓后再通過整流橋整流之后采用了大容量的電解電容進行濾波，以減小輸出電壓紋波。電源電路圖如圖1所示。

　　圖1電源電路圖

　　2.2復位電路設計

　　單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統工作的可靠性。只有一個可靠的復位電路才能使系統避免出現了“死機”、“程序走飛”等現象。電路圖如圖2所示。

　　圖2復位電路圖

　　2.3時鐘電路設計

　　本控制器采用的是內部振蕩方式得到單片機的時鐘信號，這種方式得到的時鐘信號比較穩定。圖3為時鐘電路。

　　圖3時鐘電路圖

　　2.4可控硅輸出電路

　　可控硅是一種功率半導體器件，簡稱SCR，也稱晶閘管。本部分為控制電加熱爐功率的雙向可控硅驅動電路，采用MOC3041作為驅動電路。如圖4所示。

　　圖4可控硅輸出電路