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第2 6卷第 1期 1 20 0 5年 1月 1

湖南科技学院学报 J u n l f n n Un v ri f ce c n n i e rn o r a o Hu a i e st o in e a d E g n e ig y S

V O . O. 1 126N 1 NOV. 5 200

数字 P I D温度自动控制系统的应用 蒋辉平 (湖南科技学院电子工程与物理系，湖南永州 450 ) 2 0 6

摘要：本文介绍的单片微机温度控制系统，是以 MC一 1 S 5系列 A 8C 1 T 9 5芯片为核心，利用 A 50两端温度传感 D9型 器对温度进行检测，根据 PD控制原理构成的 D ( rc D gt C nr1 I DCDi t ii l o t ) e a o系统，实现了对温度的自动控制。

关键词：单片机；PD;温度控制；D C I D 中图分类号：T 33 P 9文献标识码：A 文章编号：1 7 - 2 9(0 5 10 7- 2 63 2 1 2 0 )1- 0 1 0

1引言 温度是工业控制中常见的受控参数之一，如石油、品、食 化工、s, q￣等各类工业中广泛使用的各种恒温箱、反应炉、 t 热处理炉、加热炉等，对加工工件的处理温度要求严格控制。 传统的 PD调节器多为模拟调节器，这种调节器多用电动 I或气动单元组合仪表来完成。随着微机的不断发展和应用， 特别是单片机在控制领域广泛应用，利用计算机软件实现 PD控制算法，具有更大的灵活性，可靠性和更好的控制效 I果。微机控制技术在这方面的应用，使温度控制技术指标得到了大幅度提高。因此，以单片微机为中心，采用数字 PD I算法的数字调节器正不断代替模拟调节器。本文采用的单片 微机温度控制系统，应用 PD算法对温度进行控制，对不 I

键盘，显示电路部分是温度控制系统与用户交互的接 口。键盘可以用于调节设定温度以及切换手动，自动调节温度控制系统。显示电路用于显示控制系统温度以及一些相关

温度参数提示符。 23 .、控制信号输出电路

控制信号输出电路部分用于输出单片机的实时控制信 号，用以控制电阻丝的通断，电风扇的停转。以及还有报警控制信号的输出，用于当系统断电等特殊情况下提醒用户。 存储器 P O 1 .— -、 I…口

~ U特秧矗

键盘电路

P l A 9 T8 C51

同

的升温速率，达到了较高的控制精度。 显示电路

单片机 P2

2控制系统硬件电路设计 本文所设计的温度控制系统硬件结构主机采用 A ME T L

D A转换器/

公司生产的 A 8 C 1 T 9 5 T 9 5。A 8C 1是一种低功耗高性能 8位 C S微控制器，内含有 4 MO片 K字节 P R E OM,且与工业标并准MC一l S5引脚与指令系统兼容。 其结构原理图如图 1所示。 21 .、温度测量电路

报警电路

图 1控制系统结构原理图

测量环境温度的传感器采用 A 50 D 9型两端温度传感器集成电路。 D 9把检测到的温度信号放大经 AD转换后， A 50/ 送入单片机 A 8C l T 9 5。其中温度传感器 A 5 0是 A D9 D公司利用 P N结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。该器件具有良好的线性与互换性，量精度高，测 并具有消除电源波动的特性。即使电源在 5 5~lV之间变化， 其电流只是在 l以内作微小变化。A D转换器采用 8位 A/ C S逐次逼近型的 A D转换器 A 0 0。 MO/ DC 8 4 22 .、键盘/示电路 显

3 PD算法 l 在过程控制中，按偏差的比例 (rpro a)积分 Po ot n、 i1 ( t r1 I e a和微分( r a v) ng ) Dei t e进行控制的PD控制算法具有原 vi I

理简单，结构改变灵活，适应性强，可靠性高，控制效果好， 易于实现等优点，在控制工程中得到了广泛的应用。本系统 控制软件的核心也是 P D算法。 I 在模拟控制系统中，PD控制算法的表达式为： I

) )+ l’ + 扣 其中，“) P (为 I f D控制器的量； e)输出 (为控制器的偏 t差 信号，它等于给定量与输出量之差；K为比例增益，为 积分时间， 为微分时间。 为了便于计算机实现 PD控制，需将连续形式的方程 I 7l

收稿日期：2 0一o一 l 05 9 2

基金项目：市级课题 (永科发[0 41 20]9号)。作者简介：蒋辉平 (9 1,男，湖南永州人，助教。 18一)