本系统主要研究了自整定PID算法的恒温孵化箱设计,为了能够让孵化箱能够稳定在我们设定的温度值工作,我设计并实现了一个高效的温度控制系统。该系统使用51单片机作为处理器,以DS18B20定为实验温度传感器。系统通过自整定PID算法,采用闭环负反馈结构实现对温度的稳定控制。实验结果表明,该控制系统温度假如设定值比温度传感器传来的温度高,系统就会运用PID算法,通过PWM调节LED,来达到设定的温度值。与常规PID控制系统相比,基于自整定PID算法的温度控制系统能够在没有人工干预的情况下自动调节系统的PID参数,使系统具有更好的动态性能来达到更好的效果。
关键字:51单片机 PID算法 DS18B20
1.4 研究的具体工作
1、利用AT89C52设计一个基于自整定PID算法的恒温孵化箱,
2、上网搜集资料,设计电路各模块,分别有单片机模块、键盘输入模块、显示模块、传感器模块;
3、使用软件画出电路原理图,并画出PCB;
4、根据搜索的资料及设计电路的理解,编写出该系统程序,并进行调试。
2 系统方案的设计
2.1 方案设计
总体设计电路部分就是不同模块通过杜邦线或者是直接焊接的方式,连接单片机的引脚。这些模块包括温度传感器模块,按键模块,数模转换模块,显示模块和单片机最小系统等。最重要的就是显示模块:采用了LCD1602显示器,用来显示温度和设定值,简单直观看出当前情况。系统模块如下所示:
电源电路可以选择稳压电源,再用外接的充电器接口连接到正常电路的插排或插销上由220V交流电压经充电器转换为+12V直流电压,采用芯片将正电压转化负电压,将其中一路+12V电压转化为-12V电压,另一路单独为+12V电压,经此转换后则有±12V 电压,再分出一路+12V电压经变压输出后可给其他数字芯片或电路提供可用电压来满足本设计的用电需求。
电源电路还可以选择用金升阳的AC转DC模块直接从220V稳到5V,选用模块可以减少体积,保证电源的质量。
液晶显示器因为它体积小,显示内容丰富,超薄轻巧等优点,它在各类仪表和低功耗系统中得到广泛的应用,现在很多产品他都是用液晶显示器。本设计采用LCD1602液晶显示器,操作简单,符合设计要求。
因为本次设计的监测系统针对的是温度检测和测试,所以需要使用温度传感器来作为核心设计电路,为了方便软件编程,并对检出的方法进行总结,便于活用,符合设计要求。
ADC转换电路是整个监测系统的关键,因为所有的模拟量都需要ADC转换成数字量,单片机才能准确的读取测到的数据值。常见的AD转换芯片有ADC0805,不过该芯片是8位的,且需要再搭一个外围电路才能进行准确的测量,因此该方案不考虑。本设计可以采用51单片机的ADC转换器,该ADC精度高,转换时间快,满足本次设计的要求。
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