李震春 许积文 陈国华 苏吉青 田志

摘要：本文设计了基于STC89C52单片机的温度控制系统。开发了PC机测控软件，通过串口通信实时对实验平台发送PID参数、PID控量、PWM周期、目标温度等控制参数，实时采集并保存来自实验平台的温度数据，并做出温度曲线。该平台经过实验验证取得了较为满意的控制效果，可以帮助学生更好地理解和灵活掌握PID控制理论，提高学生的综合能力和创新能力。

关键词：实验平台；温控系统；测控软件；PID控量；PWM周期

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）18-0277-02

PID（Proportional Integral Derivative）控制由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于温度、转速、流量等工业过程控制[1]。本文根据工科物理实验课的教学要求，设计了PID温控参数的优化实验。

一、实验平台的设计

1.数字PID控制原理（略）。

2.系统总体设计方案。系统的总体结构框图如图1所示，分为89C52微控制器、上位机软件、LCD显示、DS18B20测温[2]、双向可控硅及其控制的加热器。系统启动后，根据预定或上位机软件发送来的PID参数、PID控量、PWM周期、目标温度等控制参数，当采样周期到达时，由DS18B2检测容器的实际温度送给单片机，单片机通过串口再将温度值传到上位机实时保存和显示，并且将采集到的温度信号与设定温度值进行比较。当偏差信号大于PID控量时，为了加快加热速度，双向可控硅与发热管处于满负荷输出状态，PID调节器不起作用；当偏差信号小于或等于PID控量时，根据偏差信号及PID参数计算出相应的PWM控制量，从而控制加热器以多大的功率进行加热，使容器的实际温度向着给定温度变化并最终达到给定温度。……