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毕业设计 基于PID的恒温控制系统设计，附任务书、开题报告、中期报告、答辩文稿，正文共44页，15735字
摘 要
工业生产中温度控制具有单向性、时滞性、大惯性和时变性的特征，要实现温度控制的快速性和准确性，对于提高产品质量具有很重要的现实意义。
本课题针对温度控制的特点及实现准确温度控制的意义，设计了一种基于PID的恒温控制系统。设计内容包括硬件和软件两个部分。硬件电路以AT89S52单片机为微处理器，详细设计了为单片机提供电的电源电路，温度信号采样电路，键盘及显示电路，加温控制电路等四大电路模块。软件部分主要对PID算法进行了数学建模和编程。PID参数整定采用的是归一参数整定法。本设计由键盘电路输入设定温度信号给单片机，温度信号采集电路采集现场温度信号给单片机，单片机根据输入与反馈信号的偏差进行PID计算，输出控制信号给加温控制电路，实现加温和停止。显示电路实现现场温度的实时监控。
本系统PID参数整定在MATLAB软件下SIMULINK环境中进行了仿真，通过稳定边界法整定得到 、 、 参数，最终系统无稳态误差，调节时间为30s，无超调量，各项指标均满足设计要求。本系统实现简单，硬件要求不高，且能对温度进行时实显示，具有控制过程的特殊性，本设计提出了一种基于PID算法来实现恒温控制的温度控制系统，主要是为了达到生产过程中对温度控制速度快，准确性高等特点。
关键词：恒温控制，单片机，PID算法，MATLAB仿真

目 录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 方案论证 3
1.2.1 方案一利用单片机实现恒温控制系统 3
1.2.2 方案二利用PLC实现恒温控制系统 4
1.2.3 方案三利用模拟PID调节实现恒温控制系统 4
1.3 设计方案 5
第2章 恒温控制系统硬件设计 6
2.1 AT89S52单片机简介 6
2.1.1 AT89S52单片机资源简介 6
2.1.2 AT89S52单片机信号引脚介绍 7
2.1.3 AT89S52单片机的时钟电路和复位电路 8
2.2 温度传感器 9
2.3 电源电路 10
2.3.1 电源变压器 10
2.3.2 整流滤波电路 10
2.3.3 稳压电路 10
2.4 键盘和显示电路 12
2.5 加温控制电路 13
2.6 与上位机通讯 14
第3章 恒温控制系统软件设计 14
3.1 PID调节器控制原理 14
3.2 位置式PID算法 15
3.3 数字PID参数整定 15
3.3.1 采样周期的选择 16
3.3.2 PID参数对系统性能的影响 17
3.4 PID计算程序 18
第4章 MATLAB仿真 29
4.1 SIMULINK简介 29
4.2 系统仿真方框图 30
4.3 稳定边界法整定PID参数 30
结论 35
参考文献 36
致谢 37
附录 38