制冷加热双路控制器开发

摘  要

本文介绍了以51单片机为核心的制冷/加热双路温度控制系统的设计，给出了软、硬件设计的方法和给出了系统的硬件原理图、软件流程图。该设计采用德州仪器的高精度数字温度传感器TMP101对温度进行精确测量，利用I2C串口通讯方式将测量的数据输送给单片机处理。单片机采用PID算法对加热和制冷装置实行PWM的控制方式，最终实现温度控制。使用键盘输入和液晶显示的方式实现温度的设定和PID参数的修改。

关键字：单片机 温度控制 PID

目  录

摘  要 I

Abstract II

1  前言 3

1.1  小系统温度控制器开发背景 3

1.2  基于单片机的过程控制系统设计 3

1.2.1  数据采集 3

1.2.2  A / D 转换 4

1.2.3  数据处理 4

1.2.4  D / A 转换 4

1.2.5  调整机构 5

1.3  系统介绍 5

2  系统硬件 7

2.1  温度检测电路 7

2.1.1  TMP101温度采集芯片 7

2.1.2  I2C总线协议 7

2.1.2  温度电测电路 8

2.2 51最小系统 9

2.2.1 STC89C51性能 9

2.2.2  51系统硬件电路 12

2.3  液晶显示电路 13

2.4  键盘设置电路 14

3  系统软件设计 15

3.1  PID控制算法介绍 15

3.1.1  PID控制原理 16

3.1.2  PID控制算法设计 16

3.2  PID参数整定 18

3.2.1  采样周期的选择 18

3.2.2  数字PID控制的参数选择 19

3.3  程序结构图 21

3.3.1  主程序框图 21

3.3.2  键值处理程序框图 22

3.3.3  中断处理框图 23

3.4  程序设计 23

3.4.1  显示程序 23

3.4.2  键盘扫描程序 24

3.4.3  温度采集程序 25

3.4.4  PID控制算法程序 25

4  总结 26

参考文献 28

附录 29