长春理工大学光电信息学院本科毕业论文论文题目：简易型温度控制器作者：张宇巍专业：自动化指导老师：邢春香2010年6月摘要本设计完成基于单片机的模糊温度控制器的软硬件设计。
本设计完成了将模糊控制与PID控制相结合方法用于工业温度控制领域，实现了对大滞后、慢时变、非线性的复杂系统的控制。
在硬件方面，Fuzzy-PID 温控器采用单片机作为控制核心，采用Pt100作为温度传感器，设计了温度测量转换电路，模/数转换器TLC2543实现温度数据采集。
HD7279构成良好的人机接口模块，完成温度设定值的输入和温度数据实时显示。
输出通道由D/A转换器和AD694芯片组成，将控制量转换为现场总线标准的电流信号4～20mA。
在软件方面，本设计完成了并行Fuzzy-PID复合控制器的主流程图和各子流程图。
编写的软件程序经过编译连接无误。
在设计过程中，采用Multisim软件对Pt100的测温电路进行了仿真，实现了温度采集精度的设计要求。
本设计中的模糊PID控制器，既具有模糊控制灵活、适应性强的优点，不依赖于控制对象有精确的数学模型，同时又具有控温精度高，动态性能好、受系统参数变化影响小的优点。
关键词：Pt100；温度控制；单片机；模糊-PID控制；MultisimABSTRACTThis design has completed the design of software and hardware of the Fuzzy-PID temperature controller based on MCU. It has made the combination method of Fuzzy control and the PID control used in the industry temperature control domain, which has realized the control of complex system of long-time delay, slow time-variable, and the non-linear. In the hardware design, Fuzzy-PID temperature controller takes SMC as the core of the control, adopts Pt100 as the temperature sensor, and has designed the temperature signal measurement and convert circuit; ADC TLC2543 is used to finishi the temperature data gathering. The friendly man-machine interface module is composed of HD7279, which can carry on the functions of the input of the temperature setting value and the real time display of temperature data. The output channel is composed of DAC and AD694, which can convert the control quantity into fieldbus standard current signal 4~20mA. In the software design, this design has completed the main flow chart of the parallel Fuzzy-PID compound controller and each sub-flow chart. The procedure of software is unmistakable after compilation and link.In the design process, it adopts Multisim software to carry on the simulation of the Pt100 temperature signal measurement and convert circuit, and the design has met the requests of temperature measurement precision. The Fuzzy-PID controller in this design, not only has the characterics of flexibility and adaptability of Fuzzy control, which does not depend on the controlled object that has the precise mathematical model, but also has advantages of high precision temperature control, and the good dynamic performance, which is affected little by the change of system parameters.Key words:Pt100; Temperature Control; SMC; Fuzzy-PID Control; Multisim目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 温度控制器的发展趋势 (1)1.3温度控制器的实际应用 (1)第二章温度控制器的硬件设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 AT89S52单片机 (4)2.2.1 定时器/计数器的结构 (6)2.2.2 MCS-51中断系统的结构 (7)2.3 热电阻Pt100测温原理和测温电路的设计 (7)2.4 A/D通道电路的设计 (10)2.5 D/A通道电路的设计 (11)2.6电源设计 (12)2.7 按键及显示驱动芯片HD7279A电路的设计 (14)2.8 4～20mA电流输出接口电路 (16)第三章系统软件架构 (18)3.1 模糊PID控制的软件实现 (18)3.2 模糊-PID复合控制的运算和输出 (18)3.2.1 模糊控制的程序流程图和算法基础 (19)3.2.2 经典PID控制 (20)3.3 按键、显示运算子程序 (21)3.4 信号采集子程序 (24)第四章电路仿真 (25)4.1 Multisim软件的生产和发展 (25)4.1.1 Multisim软件的起源 (25)4.1.2 Multisim系列软件的形成 (25)4.1.3 Multisim10仿真特点 (27)4.2 Multisim10的仿真分析过程 (27)4.3 硬件调试及仿真 (28)4.3.1 仿真基本参数的设置 (28)4.3.2 仿真原理图 (29)4.3.3 仿真结果及分析 (29)结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 A (34)第一章绪论1.1引言温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数。
在工业生产过程中为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度，压力，流量，速度等进行有效的控制。
其中温度的控制在生产过程中占有相当大的比例。
准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。
在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。
它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。
目前先进国家各种炉窑自动化水平较高，装备有完善的检测仪表和计算机控制系统。
其计算机控制系统已采用集散系统和分布式系统的形式，大部分配有先进的控制算法，能够获得较好的工艺性能指标。
单片微型计算机是随着超大规模集成电路的技术的发展而诞生的。
由于它具有体积小，功能强，性价比高等优点，所以广泛应用于电子仪表，家用电器，节能装置，军事装置，机器人，工业控制等诸多领域，使产品小型化，智能化，既提高了产品的功能和质量又降低了成本，简化了设计。
本文主要涉及MCS-51单片机在温度控制中的应用。
1.2温度控制器的发展趋势温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。
实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。
现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。
温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。
近百年来，温度控制器的发展大致经历了以下阶段：(1)模拟、集成机械式温度控制器；(2) 电子式智能温度控制器。
目前，国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。
温度控制器发展初期是机械式温度控制器，这类温度控制器采用双金属片或充气膜盒感测室内温度，使用波段开关直接调整风速。
双金属片温度控制器现基本已淘汰，只使用在一些要求不高较低档场合；充气膜盒温度控制器当前较流行，但总体来讲机械式温度控制器缺点十分明显：1．机械式温度控制器外观陈旧呆板。
2．机械式温度控制器控温精度差。
3．容易打火（直接切换强电）。
4．极易在一个极小温差范围内频繁开关水阀（风阀）。
5．功能比较单一。
在当今电子信息时代，电子自动化、信息采集控制在任何行业都是不可逆转的潮流，电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将在未来很短时间内实现，有人会问：“市场为什么目前看来机械式温度控制器比电子式可靠？”，只是因你使用的电子温度控制器没作好，一个设计精湛考虑周全的智能电子温度控制器绝对比机械式温度控制器可靠。
1.3温度控制器的实际应用由于此温度测量控制系统能够直接输出数字量，具有结构简单，使用方便且价格便宜低廉的特点，因此可以在各行各业中得到广泛应用。
1．粮仓的温度测试现代化的粮食仓库可以采用该系统对上百个点进行温度监测，方便地掌握不同时刻各个点的温度变化，提高仓库存储量，并有效的减少变霉的现象放生。
2．农产品的冷藏保鲜的温度保持目前，水果和蔬菜的保鲜广泛采用的是低温冷藏保鲜措施。
该系统控制器可以安装在冷藏室的温度测量位置，随时方便的观察温度值，以检验是否到达最佳保鲜温度。
3．温室大棚的温度检测该系统控制器应用于温室蔬菜栽培及花奔生产的塑料大棚中，既可以实现温度的自动显示，又可以节省用于温度测量上的人力时间。