单片机温度控制系统

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单片机温度控制系统范文第1篇

在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。

2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃；

3、AD590的电源电压范围为4V～30V；

4、输出电阻为710MW；

5、精度高。

AD590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器ADC0804，转换后送单片机。根据AD590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位CY位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。

三、具体电路连接如图所示

四、软件编程

单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。

ORG00H

START：ANLP1，#00H；显示00

JBP3.4，$；T0=0？有键按下？

CALLDELAY1；消除抖动

JNBP3.4，$；T0=1？放下？

MOVR0，#00；计温指针初值

L1：MOVA，R0；计温指针载入ACC

MOVP1，A；输出至P1显示

MOVR5，#10；延时1秒

A1：MOVR6，#200

D1：MOVR7，#248；0.5毫秒

JNBP3.4，L2；第2次按下T0？

DJNZR7，$

DJNZR6，D1

DJNZR5，A1

INCA

DAA

MOVR0,A

JMPL1

L2：CALLDELAY1；第2次按消除抖动

JBP3.4，L3；放开了没？是则

；跳至L3停止

JMPL2

L3:MOVA，R0

CALLCHANGE

MOV31H,A；下限温度存入31H

JBP3.5，$；T1=0？有键按下？

CALLDELAY1；消除抖动

JNBP3.5，$；T1=1？放开？

MOVR0，#00；计温指针初值

L4：MOVA，RO；计温指针载入ACC

MOVP1，A；显示00

MOVR5，#10；延时1秒

A2：MOVR6，#200

D2：MOVR7，#248；0.5毫秒

JNBP3.5，L5；第二次按下T1？

DJNZR7，$

DJNZR6，D2

DJNZR5,A2

ADDA,#01H

DAA

MOVR0,A

JMPL4

L5:CALLDELAY1；第2次按消除抖动

JBP3.5，L6；放开了？是则跳至L6

JMPL5

L6：MOVA，RO；

CALLCHANGE

MOV30H，A；上限温度存入30H

DELAY1：MOVR6，#60；30毫秒

D3：MOVR7，#248

DJNZR7，$

DJNZR6，D3

RET

CHANGE：MOVB，#5

MULAB

JNOD4

SETBC

D4：RRCA

RET

MOV32H，#0FFH；32H旧温度寄存

；器初值

AAA：MOVX@R0，A；使BUS为高阻抗

；并令ADC0804开始转换

WAIT：JBP2.0，ADC；检测转换完成否

JMPWAIT

ADC：MOVXA，@RO；将转换好的值送入

；累加器

MOV33H，A；将现在温度值存入33H

CLRC；C=0

SUBBA，32H

JCTDOWN；C=0取入值较大，表示

；温度上升，C=1表示下降

TUP：MOVA，33H；将现在温度值存入A

CLRC

SUBBA，30H；与上限温度作比较

JCLOOP；C=1时表示比上限小须

；加热，C=0表示比上限大，停止加热

SETBP2.1

JMPLOOP

TDOWN：MOVA，33H；将现在温度值存入A

CLRC

SUBBA，31H；与下限温度作比较

JNCLOOP；C=1时表示比下限小，须

；加热，C=0表示比下限大

CLRP2.1；令P2.1动作

LOOP：MOV32H，33H

CLRA

MOVR4，#0FFH；延时

DJNZR4，$

JMPAAA

END

五、结语：

本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。

参考文献：

[1]李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，2001.7

[2]万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.4

单片机温度控制系统范文第2篇

关键词：单片机；温度传感器；检测与控制

引言

现代社会，无论是出于满足人们生活质量的需要，还是为了满足生产过程中复杂工艺方面的需要，人们对于温度控制的要求越来越高。温度测量及控制技术广泛应用于社会生产、人们生活的许多方面。对监测对象温度进行迅速、可靠、精准的测量，并以此为基础对其温度进行相应的调整与控制，成为温度测量、控制领域相关技术人员孜孜以求的攻关重点与难点。在实际工作中，单片机常常被用来作为温度测控制的主要设备。相对于其他种类设备，单片机便于使用，操作灵活，具有较好的适应性，技术性能优异，能够满足温控设备较高水平的技术要求，这些都有利于温控产品的质量和工作效率。基于上述原因，单片机在温控设备市场中发展势头良好，前景广阔。

1 单片机基本概念简介

所谓单片机，指的就是单片微型计算机。该种计算机整合了中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出（I/O）接口和中断系统等多个功能单元于一身，具有很强的数据分析处理功能，但本身占用的空间却很小，辅以外加电源和晶振就能够正常工作，广泛应用于现代工业生产多个领域，并发挥出显著的作用。单片机的出现，本质上是计算机硬件技术高度发展的成果之一。当计算机的主要元件从晶体管发展到集成电路，集成电路集成度越来越高，伴随这一过程，计算机的体积也就越来越小。当大规模集成电路技术成熟后，单片机也就随之出现。单片机具有体积小，功能强大、价格低廉的优点，环境适应性良好，工作能耗低，技术指标和经济指标优良，是现代工业领域重要的元器件，常用于生产控制环节，对于保障产品质量和生产安全，有着极为重要的作用。单片机温控系统是当前各国都在竞相研发的重要设备，是温控设备领域的主要发展方向。

2 目前常见温度控制技术

2.1 完全依赖于硬件平台的闭环控制系统技术方案

这种控制方法最大的优势是反应迅速，缺点是可靠性欠缺、控制精度不高，结构复杂，使用、管理、维护难度大、成本高，适用范围小。

2.2 FPGA/CPLD或采用带有IP内核的FPGA/CPLD技术方案

该技术以FPGA/CPLD技术作为温度数据采集、存储、显示及A/D的手段，而人机交互功能和信号测量分析等功能则由IP核负责实现。该技术具有结构紧凑、数据处理性能强、使用简单的特点，适合进行过程复杂的测量与控制作业，但调试工作难度较大，经济性不好。

2.3 综合使用单片机和高精度温度传感器的技术方案

该方案将人机交互、系统控制、数据分析处理功能交由单片机负责，温度信号采集和转换交由前端温度传感器负责。这种温度测量控制方式有效避免了前两个方案的缺陷和不足，是目前温度控制技术的主流。

3 构建单片机系统框架的方法

3.1 选择单片机技术要点分析

单片机是单片机温控系统中的核心元件，单片机选择的好坏，直接关系到温控系统整体的运行质量安全。在挑选单片机时，要优先选择内存空间大、运行速度快，通用性好，经济效益好的类型。下面以AT89S51作为主控芯片进行讨论。该芯片具有以下性能优势：

（1）指令集和芯片引脚和与Intel公司的8051具有良好的兼容性；（2）集成有4KB的可编程Flash程序存储器和128字节的可随机读写存储器（RAM）；（3）时钟频率范围从0到33兆赫；（4）输入/输出引脚32个，可实现编程，16位定时/计数器2个，数据指针2个；（5）拥有高达6个的中断源和2级优先级；（6）全双工串行通信接口技术性能优异。

3.2 选择传感器技术要点分析

在传感器的选择上，文章选择了DS18B20进行温度数据采集工作，该型号传感器是DALLAS半导体公司生产的一线式数字温度传感器。DS18B20采用了新型技术，专为与微处理器相配合而设计，广泛应用于工业生产、民生保障和军事国防等领域的温度测控设备及其它功能设备中。具有占用空间小，接口灵活，传输距离远、智能化的特点。

3.3 系统框架配置技术要点分析

温控系统采用模块设计，每个主要功能都对应一个模块，配置更为方便，灵活性更高，具体包括数据采集模块，单片机控制模块，显示模块，温度设置模块和驱动电路5个部分。温度数据经由传感器输送到数据采集模块，实现实时采集，然后在传送到单片机进行数据分析处理，并在显示模块上将结果显示出来，使用时可以通过设置模块设置温度，当控制对象的温度比预设温度低时，单片机会想驱动电路发出信号，启动加热系统，同时报警鸣笛，温度超过设定温度时，加热系统停止工作，从而实现对温度的控制。

4 单片机温控系统的基本工作原理

单片机温控系统使用传感器作为温度数据采集元件，温度信号经由传感器转为电压信号在电路中传播。电压信号毫伏级逐步增强到可以满足单片机工作需求的程度，然后经由A/D转换器转换为数字信号。使用专业软件对数字信号进行采样并传送到主机。为避免数字信号中杂波的存在影响数据采集精确度，单片机在采用的过程中同步进行滤波处理。与此同时，信号经过数字滤波后转换到相应标度，再通过IED屏对温度指数进行显示。在这个过程中，还可以将采集到的温度数据与预设温度指标相对比，通常采用PID控制算法确定设定值和实际值间的偏差大小，再以此确定并输出控制量值，控制量值决定了加热系统通导时间和加热功率，以此实现将温度控制在设定值附近波动的目的。

5 单片机温控系统开发与应用

单片机温控系统的开发与应用主要分为硬件平台、配套软件和传感器三个方面。其中，硬件平台是温控系统功能得以实现的基础，主要组成包括单片机、传感器和多路开关机相应附属设备。为了更好的开展工作，还可以根据实际需求，添加键盘、报警装置和显示电路等。软件部分目前主要使用C语言编程。软件采用模块化设计，主程序主要承担温度的实时显示和读取，并依照设计要求对子程序进行调用，协调子程序完成数据对比，输出控制值，等工作。第三个方面是传感器的开发与应用。温控系统性能水平很大程度上取决于温度传感器的灵敏性和测量精度，高品质的传感器不仅测量范围广，而且反应十分迅速，能够将测量对象的温度变化及时反馈给温控系统。目前主要使用热电偶传感器，做好热电偶补偿非常重要。

6 结束语

单片机温控系统在当前工业生产领域应用范围十分广泛，不仅温度测量及时、准确、精度高，而且可以根据预设的程序对目标温度予以有效的控制，从而达到控制生产过程的目的。单片机温控系统性能质量高，成本投入少，性价比高，便于操作，使用灵活，具有很强的可扩展性，应用前景十分广阔，市场潜力巨大。

参考文献

[1]赵娜，赵刚.基于51单片机的温度测量系统[J].微计算机信息，2007（6）：146-148.

单片机温度控制系统范文第3篇

【关键词】 单片机 温度控制系统 传感器

单片机是基于超大规模集成电路的技术发展起来的，它是集CPU，RAM，ROM，I/0接口和中断系统等多个部件于一体的器件，体积小，功能强，且性价比高，只需要外加电源和晶振就可以轻松实现对数字信息的处理和控制。基于单片机的温度控制系统受到广泛的应用和重视。

一、硬件系统设计

系统核心部分是STC89C52单片机，以8051为基核，8K字节Flash Rom存储器，512字节的RAM存储器，自带EEPROM、看门狗，支持ISP，方便程序的下载和调试。

1、单片机的选择。单片机AT89C52是INTEL公司生产的5l系列高性能8位单片机，是数字温度计的核心器件，兼容标准的MCS-51指令系统；而内置的通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元则结合了HMOS的高速高密度特性及CHMOS的低功耗优势。AT89C52具有两种晶振方式，一种是片内时钟振荡，需要在XTAL1、XTAL2引脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10到30pf；另一种是外部时钟方式，即将XTAL1接外部时钟，XTAL2悬空。对于复位电路，AT89C52有两种复位方式，分别是上电复位和按键复位；本设计采用按键复位，即利用一个复位电容和按键的组合使复位变得更加直接和简单。

2、温度测量模块。采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20单总线温度传感器，能够直接传输被测温度，输出数字量，其具有以下特点：单总线接口，可串行通讯；多个DS18B20可共接在一条总线，实现多点测温；不需要任何电路；测量范围-55℃～125℃，固有测温分辨率为0.5℃。DS18B20主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、温度报警触发器TH和TL以及配置寄存器。

3、键盘、显示模块。键盘有编码和非编码两种方式。本系统选用非编码3*4矩阵键盘控制。键盘的抖动可以通过软件去抖动和硬件去抖动来解决。在按键不多的情况下，可以使用硬件去抖动，即加上RS触发器。本系统采用软件去抖动的方法，如果按键较多，常用软件方法消抖，即检测按键按下为低电平时，加一延时（5～10rns），等待下降沿的抖动消失后，再次确认是否为低电平，若是则有按键按下；按键松开时也用同样方法消抖。采用六位LED数码管显示所测温度值，数码管为共阴极七段发光二极管构成。为了节省硬件资源，采用动态显T方式，即使用两个74HC573锁存器控制数码管的位和段，共同接到单片机的PO口。

4、报警及指示灯电路。当用户设定的目标温度达到时需用声音的形式提醒用户，此时蜂鸣器为三声断续的滴答的叫声。在本系统中我们为用户设计了越限报警，当温度低于用户设置的目标温度10度或高于10度时蜂鸣器为连续不断的滴答叫声。当单片机输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器工作发出报警声。

二、主控制电路和测温控制电路设计

主控制电路由AT89C52及元件构成，测温电路由DS18B20、预置数电路和报警电路组成。AT89C52是此硬件电路设计的核心，通过AT89C52管脚P1.3与DS18B20相连，控制温度的读出和显示。预置数电路由4个按键组成，4个按键分别与AT89C52管脚P3.0和P3.1和P3.2和P3.3相连。报警电路很简单，2个发光二极管分别与AT89C52的P1.0和P1.1管脚相连，若实际测量温度值大于预置温度值，则发光二极管亮，还有一个蜂鸣器与AT89C52的P1.2管脚相连。

三、软件系统设计

根据设计的硬件电路图，进行软件的设计，使用Keil软件编写C51程序。程序的流程如图1所示。

四、结语

本系统经过检测基本上达到了设计的要求，并且系统硬件、软件设计总体较为简单，采用DS18B20传感器能能够实现数字信号的有效传输，并且与AT89C52单片机进行通讯，实现了温度测量的精准。

参 考 文 献

[1]王丽娟.单片机在锅炉温度控制系统中的应用[J].微计算机信息，2013年02期

单片机温度控制系统范文第4篇

关键词：温度控制；双单片机；仿真

引 言

电阻炉在当前被广泛的应用在各种工矿企业、科研机构等场合，是利用元素分析作为主要手段。在各个企业工作中用来测定钢件淬火、退火回火加热处理之中，在应用中单片机体积小、价格低廉、功耗低和控制能力强受到广泛的关注，已成为当前电阻炉温度控制领域的核心器件。然而目前来说，大多数的电阻炉温度控制系统都是采用单片机器件和CPU处理器的能力不够问题分析，对造成的各种瓶颈现象进行认真分析和认识。为解决“瓶颈”问题，同时在应用的时候又兼顾到经济性原则，通过设计低端双单片机结构的电阻温度控制系统，并且采用信息处理和采集措施等优势分析，制定出合理的设计防范。

1、控制系统设计方案

在双单片机的电阻炉温度控制系统设计中是采用两个ATME1公司生产的单片机作为实施控制系统和方式，通过完成人工对话和辅助计算功能针对其中双击数据交换瞪。一般设计的过程中要注重三个方式：

1)采用串行总线，这种方法硬件简单但传输速度比较慢；

2)采用并行总线，其速度较高但考虑到两个CPU时钟同步问题因而硬件比较复杂；

3)采用存储器方式，其传输速度比较快且对时钟同步性要求也不很严格。在此，本着提高性能与降低成本相结合的设计原则，采用第3种方式即由双端口RAM承担双机信息的互换。

2、控制系统硬件设计

系统硬件电路由3部分组成：

1)实时控制模块；

2)人机交互模块；

3)双机通讯模块。

2.1实时控制模块

该模块以单片机U1为控制核心，可以分为温度检测电路和输出控制电路两部分为温度检测电路。热电偶将温度转换为0—41.32mv电压输出，经毫伏变送器转换成4—电流，再经过电流／电压转换成0—5V电压信号，由ADC0809转换为8位的数字量送到单片机U1的P口。单片机U1的P1.0引脚输出控制信号，经过零触发电路去控制双向晶闸管，通过改变双向晶闸管的导通时间来改变加热功率，达到调节温度的目的。当P1.0=-1时，双向闸管导通，P1.0=0时则截止：可控硅在给定周期的100％时间内接通时的功率最大，这时加热温度最高。

2.2人机交互模块

人机交互模块由，由四个独立的发光二极管(作为电源指示灯、PID正常运行指示灯、上限报警指示灯和下限报警指示灯)显示电路和两个4位7段数码管动态显示电路以及四个独立按键电路和一个复位按键电路共同组成。

2.3双机通讯模块

以双端口静态存储器芯片DS1609作为两单片机的数据交换器，基本原理为：需要送出数据的一方先把数据送入DS1609中，然后接收数据的一方对DS1609中的同一地址进行读取，完成数据交换。

3、控制系统软件设计

在单机片系统设计中的软件主要包括程序连接系统U1，其中主要包括负责主程序的初始化系统以及与单机片U2进行连接。T0及T1中服务程序(T0中断服务程序进行采样、滤波、标度转换、越限处理、控制显示温度；T1中断服务程序主要控制双向可控硅的通断)、采样子程序(ADC0809以查询方式对IN0通道采样4次)、字滤波子程序(采用防脉冲干扰平均值法滤波对4次采样值处理得平均值，以备PID运算和温度标度转换使用)、标度转换子程序(参数经A／D转换后得到的数码值仅对应于参数的大小并不等于原来带有量纲的参数值，故必须把它转换成带有量纲的数值以便显示)、PID运算子程序(控制原理是先求出实测温度对所需温度的偏差值，对偏差值处理而获得控制信号去调节电阻炉的加热功率)及其它子程序(如为进行采样值数码显示而加入二至十进制转换子程序和压缩BCD码变成单字节BCD码子程序；为求取PID运算而加入将键盘设定值进行十至二进制转换的子程序等)。单片机U2的软件主要包括键盘监控程序和显

示输出程序。

1)键盘监控程序设计。本系统功能较为复杂，考虑到如果采用一键一义监控会由于按钮过多，致使成本增加且面板难以布置用户操作也不方便，因而本设计采用一键多义的键盘监控程序。具体是：采用状态顺序编码设计状态图，构造两张表(即状态表和索引表)，监控程序根据现态码和键码查表一方面可找到任务模块wORK0～WORK15中相应的某一项予以执行发出运行命令，另一方面可用于下次判断处理所需的次态NEXT项。2)显示输出程序设计。显示输出程序包括初始化、通过DS1609获取单片机U1数据、控制设定温度值显示和当前温度值显示。本系统程序众多，由于篇幅所限具体程序流程图及源代码从略。

4、硬件设计

本系统采用的K型热电偶，其可测量1312℃以内的温度，其线性度较好，而且价格便宜。K型热电偶的输出是毫伏级电压信号，最终要将其转换成数字信号与CPU通信。传统的温度检测电路采用“传感器－滤波器－放大器－冷端补偿－线性化处理－A/D转换”模式，转换环节多、电路复杂、精度低。在本系统中，采用的是高精度的集成芯片MAX6675来完成“热电偶电势－温度”的转换，不需电路、I/O接线简单、精度高、成本低。

当P2.5为低电平且P2.4口产生时钟脉冲时，MAX6675的SO脚输出转换数据。在每一个脉冲信号的下降沿输出一个数据，16个脉冲信号完成一串完整的数据输出，先输出高电位D15，最后输出的是低电位D0，D14-D3为相应的温度转换数据。当P2.5为高电平时，MAX6675开始进行新的温度转换。在应用MAX6675时，应该注意将其布置在远离其它I/O芯片的地方，以降低电源噪声的影响；MAX6675的T-端必须接地，而且和该芯片的电源地都是模拟地，不要和数字地混淆而影响芯片读数的准确性。

4、控制系统仿真调试

4.1程序仿真调试

采用Kei1软件进行程序仿真调试。程序首先通过汇编及语法错误检查，然后在仿真CPU中进行调试直至正确，则可保存其生成的目标文件(HEX文件)供单片机使用。

4.2硬件仿真调试

硬件仿真调试利用proteus软件为主，生成的HEX文件将在proteus环境中的中导入单片机进行仿真为对PID闭环控制的仿真，其中比例系数Kp=1.4、积分时间常数Ti=1、微分间常数Td=6。可以看出，该PID闭环系统可以很快(稳定时间为32.7s)达到温度设定值，故系统达到了预先快、准、稳的要求。

单片机温度控制系统范文第5篇

关键词： 单片机； MSP430F149； 模糊PID控制； 电阻炉

中图分类号： TP273.4 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）05-0056-02

电阻炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，开关炉门、加热材料、环境温度以及电网电压等都影响控制过程，传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上，难以保证加热工艺要求。故引入模糊控制，采用模糊PID算法，运用MSP430F149单片机对电阻炉实现智能的温度控制，可以解决上述种种不足，从而实现可靠的控制，达到生产实际的需要。

一、智能温度控制的硬件系统

智能温度控制系统利用MSP430F149单片机及其接口电路实现对电炉所加热的水或空气等介质温度进行控制，可以方便快捷地调节和控制所要设定的温度。此系统由电源、控制算法、温度检测、键盘输入、温度显示等几大部分组成，如图1。

用MSP430F149作为控制芯片，热电偶采集温度数据，由于控制芯片集成有外部8路A/D转换器，再者对温度信号又没有很高的要求，可以达到预期的效果。采用1602显示，显示两行，每行显示16个字符，上面一行显示设定值，下面一行显示当前值。4X4键盘用来输入0~9数字、“*”、“确定”和“小数点”。热电偶采集温度范围选择在400℃～1000℃范围。留些余量，实际采集范围500-900℃。如果温度范围不满足采集需要，可以用合适范围的热电偶替换，再对A/D转换部分程序做小的改动就可以了。报警模块：对超出设定值±10℃进行报警。

二、模糊PID控制算法设计

1.模糊控制原理

s：系统的设定值。

x1、x2：模糊控制的输入（精确量）。

X1、X2：模糊量化处理后的模糊量。

U:经过模糊控制规则和近似推理后得出的模糊控制量。

u：经模糊判决后得到的ΔKp、Δki、ΔKd

v：经PID算法计算的PWM波占空比。

Y：对象的输出。

常规PID参数自调整的模糊控制器采用二输入三输出的形式，该控制器是以e和Δe即上图的x1、x2，以ΔKp、Δki、ΔKd作为输出。

2.模糊化设计

电阻炉温度控制系统将采样得到的温度信号与系统温度设定值进行比较，得到系统的输入语言变量温度误差e、温度误差变化Δe，输出语言变量为PID的调节系统的变化ΔKp、Δki、ΔKd。将温度误差e、温度误差变化Δe定义为模糊集上的论域：E，ΔE={-10，-5，0，5，10}。

其模糊子集为：E，ΔE={NB，NS，ZO，PS，PB}，子集中的元素风别为负大、负小、零、正小、正大。

3.模糊推理及模糊决策

（1）根据控制规则表编写对应的模糊推理语句，例如：

If e is NB and Δe is NB then ΔK is PB[0]

If e is NS and Δe is NS then ΔK is PS[0]

……….

（2）模糊推理

模糊推理是不确定性推理方法的一种，其基础是模糊逻辑。这里为了程序的简单，给这二十五条规则分别对应一组ΔKp、Δki、ΔKd值，计算输出时加在系统的基础PID值上，作为修正。

3.精确化计算

由于模糊推理机得出的控制量是一个经过修正的PID量，经过计算也不能对系统进行控制。因此，接了常规的PID控制器，让其控制输出有一定占空比的PWM波，来控制电阻炉的加热功率，从而控制温度。

三、系统软件设计

为便于程序的使用和维护，系统全部程序采用模块化结构，由一个主程序和若干中断响应子程序组成，这里给出主程序流程图如图4所示。

增量型PID控制器计算程序流程图如图5所示

采用模糊PID控制，系统响应速度加快，调节精度提高，稳态性能变好；无超调和振荡，具有较强的鲁棒性；在同样的精度要求下，系统过渡时间变短。在电阻炉的温度控制中，避开了对电阻炉建立精确的数学模型这一难题，取得了较好的控制效果。

参考文献：

[1] 潘笑，高玉玲等.基于模糊PID的AT89C2051单片机智能温度控制系统[EB/OLD].兵工自动化网，2006.

[2] 刘金锟.智能控制[M].北京：电子工业出版社，2008.