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基于单片机的温度控制系统的硬件设计

基于单片机的温度控制系统的硬件设计

摘 要

本文针对温度控制的特点,提出了单片机温度控制系统的硬件设计方法,同时也对温度控制系统的控制过程做了理论分析,建立了控制系统的数学模型,提出了克服温度控制系统中纯滞后影响的控制方法。

该单片机温度控制系统由键盘、AD采样、PWM控制与显示四部分构成。其中,键盘输入给定温度值;由AD574将采集的温度转换为数字量送入单片机;通过PWM控制调节脉冲的宽度,从而获得所需要的输入与输出电压;最后由LED显示给定温度与检测温度值。

温度控制系统普遍存在大延时、纯滞后的特性,常引起系统产生超调和震荡,使控制系统的稳定性降低。因此,本设计采用史密斯预估器对系统进行纯滞后补偿,以此消除系统的超调和震荡,使系统稳定。文中给出了控制系统的数学模型,确定了系统控制方案和控制系统的硬件电路框图,本设计可直接应用于工业控制中。

本设计通过PROTEUS软件对系统的硬件进行仿真,通过MATLAB/SIMULINK的仿真结果验证数字控制器设计的正确性。

关键词:温度控制,单片机,纯滞后,史密斯预估器

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