高精度恒温连续可调型温度控制器

摘要

本文针对海军舰艇装备中发射管装置内特殊环境下的恒温控制系统，进行了总体结构设计、控制对象的建模、PID实现。根据高可靠性、实用性强、操作方便的设计原则，合理设计了温控系统的总体结构；针对加热系统的复杂性，为使被控对象的温度均匀分布，依据传热理论对系统被控对象模型进行了设计；在系统的硬件设计中，通过采用铂电阻温度测量电路，提高测量的精度和灵敏度，通过采用16位的A/D变换器可以大大减小采样误差，通过提高系统的采样频率改善系统控制的灵敏度，通过提高系统软件的运算精度进而提高系统输出功率占空比的调整精度。

关键词： 高精度 温度控制 PID算法 过零检测

目   录

第一章 绪论 4

1.1课题背景 4

1.2温度研究的意义 4

1.3系统的控制要求 4

第二章 系统的总体设计 5

2.1 系统的控制方案 5

2.2 系统的设计方案 5

2.3 系统总体设计框图 8

第三章 系统的控制算法 8

3.1 数学建模型的建立 8

3.1.1飞升曲线的测量 10

3.1.2 PID控制算法的原理 11

3.1.3参数整定的方法 12

3.2 温度系统PID控制的调节过程 14

第四章 控制系统的硬件电路的设计 14

4.1 AT89C51的介绍和特性 14

4.2温度传感器的选择 20

4.2.1温度检测电路 21

4.3模数转换 22

4.3.1模数转换芯片的选选择 22

4.3.2 16 位模/数转换器 ADS8341 的应用 23

4.4 光电隔离电路与加热器的脉宽调制控制电路 29

4.5显示、键盘、报警设计电路 30

第五章 系统软件设计 31

5.1主程序设计 31

5.2 PID 程序设计 33

5.3上下限报警处理子程序 34

5.4 LED数码管显示及键盘子程序设计 35

5.4.1 键盘程序设计 35

5.5数字滤波子程序 35

第六章  结束语 37

致谢 38

参考文献 39

附录A 40

附录B 40