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本设计的温度测量及加热控制系统以 AT89S52 单片机为核心部件，外加温度采集电路、键盘及显示电路、加热控制电路和越限报警等电路。采用单总线型数字式的温度传感器 DS18B20，及行列式键盘和动态显示的方式，以容易控制的固态继电器作加热控制的开关器件。本作品既可以对当前温度进行实时显示又可以对温度进行控制，以使达到用户需要的温度，并使其恒定在这一温度。人性化的行列式键盘设计使设置温度简单快速，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。建立在模糊控制理论上的控制算法，使控制精度完全能满足一般社会生产的要求。通过对系统软件和硬件设计的合理规划，发挥单片机自身集成众多系统级功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了硬件成本，系统操控简便。 实验证明该温控系统能达到 0.2℃的静态误差,0.45℃的控制精度,以及只有 0.83%的超调量,因而本设计具有很高的可靠性和稳定性。 关键 词： 单片机 恒温控制 模糊控制 1引 言 温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 硬件 系统的设计 1、电路总体原理框图 温度测量及加热系统控制的总体结构如图 1 所示。系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、与报警装置和系统核心 AT89S52单片机作为微处理器。 图 1：系统总体原理框图 温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量控制固态继电器开通和关断，决定加热电路的工作状态，使水温逐步稳定于用户设定的目标值。在水温到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制，开启加热器。当用户需要比实时温度低的温度时，此电路可以利用风扇降温。系统运行过程中的各种状态参量均可由数码管实时显示。 2、温度采集电路的设计 温度采集电路模块如图 2 示。DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、 温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。其中 DQ 为数字信号输 入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端。 2图 2：温度采集电路 DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例:用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625℃/LSB 形式表达，其中 S 为符号位。 这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1再乘于 0.0625 即可得到实际温度。 3、键盘和显示的设计 键盘采用行列式和外部中断相结合的方法，图 3 中各按键的功能定义如下表 1。其中设置键与单片机的 INT 0 脚相连，S 0 −−S 9 、YES、NO 用四行三列接单片机 P0 口，REST键为硬件复位键，与 R、C 构成复位电路。模块电路如下图 3： 表 1：按键功能 按键 键名 功能REST 复位键 使系统复位RET 设置键 使系统产生中断，进入设置状态S 0 −−S 9 数字键 设置用户需要的温度YES 确认键 用户设定目标温度后进行确认NO 清除键 用户设定温度错误或误按了 YES 键后使用3图 3 键盘接口电路 显示采用 3 位共阳 LED 动态显示方式,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位。用 P2 口作为段控码输出，并用 74HC244 作驱动。P1.0—P1.2 作为位控码输出，用 PNP 型三极管做驱动。模块电路如下图 4： 4、加热控制电路的设计 图 4 显示接口电路 用于在闭环控制系统中对被控对象实施控制，被控对象为电热杯，采用对加在电热杯两端的电压进行通断的方法进行控制，以实现对水加热功率的调整，从而达到对水温控制的目的。对电炉丝通断的控制采用 SSR-40DA 固态继电器。它的使用非常简单，只要在控制端 TTL 电平，即可实现对继电器的开关，使用时完全可以用 NPN 型三极管接成电压跟随器的形式驱动。当单片机的 P1.3 为高点平时，三极管驱动固态继电器工作接通加热器工作，当单片机的 P1.3 为低电平时固态继电器关断，加热器不工作。控制电路图如下图 5： 4图 5 加热控制电路 5、报警及指示灯电路的设计 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滴答叫声。当单片机 P1.7 输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器工作发出报警声。P1.7 为低电平时三极管关断，蜂鸣器不工作。 D1 为电热杯加热指示灯，P1.5 低电平有效；D0 为检测到 DS18B20 的指示，高电平有效；D10 为降温指示灯，低电平有效。报警及指示灯电路如下图 6 示： 图 6 报警及指示灯电路 5软 件系统的设计 系统的软件由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。 1、主程序模块 主程序主要完成加热控制系统各部件的初始化和实现各功能子程序的调用，以及实 际测量中各个功能模块的协调在无外部中断申请时，单片机通过循环对外部温度进行实时显示。把设置键作为外部中断 0，以便能对数字按键进行相应处理。主程序流程图如下图 7： 6图 7 主程序流程图 72、功能实现模块 以用来执行对固态继电器及电热杯的控制。功能实现模块主要由中断处理子程序、温度比较处理子程序、键盘处理子程序、显示子程序、报警子程序等部分组成。键盘显示及中断程序流程图如下图 8： 3、运算控制模块 图 8 键盘、显示、中断 子程序流程图 该模块由标度转换、模糊控制算法，及其中用到的乘法子程序。 3.1 标度转换 16式中 A 为二进制的温度值， A0 为 DS18B20 的数字信号线送回来的温度数据。 8单片机在处理标度转换时是通过把 DS18B20 的信号线送回的 16 位数据右移 4 位得到二进制的温度值。其小数部分通过查小数表的形式获取。程序流程图如下图 9： 开始将28H低4位与29H高4位组合成一个字节将合成的字节(整数部分)送29H单元将29H单元低4位送A给DPTR赋常数表格2首地址将查到的数值(即小数部分)送30H单元结束3.2 模糊控制算法子程序 图 9 标度转换子程序流程图 该系统为一温度控制系统，由于无法确切确定电炉的物理模型，因而无法建立其数学模型和传递函数。加热器为一惯性系统，我们采用模糊控制的方法，通过多次温度测量模糊计算当用户设定目标温度时需提前关断加热器的温度，利用加热器自身的热惯性使温度上升到其设定温度。每隔 5 摄氏度我们进行一次温度测量，并当达到其温度时关断加热器记录下因加热器的热惯性而上升的温度值。从而可以建立热惯性的温度差值表，在程序中利用查表法，查出相应设定温度对应的关断温度。通过实验数据我们可以看出，当水温从 0℃加热到 50℃这段温度区域，其温度惯性曲线可近似成线性的直线，水温从 50℃加热到 100℃这段温度惯性曲线可近似成另一条线性的直线段。通过对设置的目标温度与温控系统监测温度进行差值处理就可近似的求出单片机的提前关断温度。程序流程图如图 10： 94．源程序见附录[2] 图 10 模糊控制算法子程序流程图 设计 总结 我们的温度控制系统是基于 AT89S52 单片机的设计方案，她能实时显示当前温度，并能根据用户的要求作出相应的控制。此系统为闭环系统，工作稳定稳定性高,控制精度高,利用模糊控制算法使超调量大大降低。软件采用模块化结构,提高了通用性。本设计的目的不仅仅是温度控制本身,主要提供了单片机外围电路及软件包括控制算法设计的思想,应该说,这种思想比控制系统本身更为重要。 1、设计所达到的性能指标 1.1 温控系统的标度误差我们将标准温度计和温控系统探头放人同一容器中，选定若干不同的温度点，记 录下标准温度计显示的温度和温控系统显示的温度进行比较。测量数据如下表 2 所示： 表 2 标准温度计测量的温度和温控系统显示的温度 标准温度计和温控系统显示的温度（℃）标准温度计 16.9 47.7 57.8 63.0 72.8 85.1 90.9温控系统 16.5 48.0 58.3 62.9 73.0 85.5 90.5差值比较 -0.4 0.3 0.5 0.1 0.2 0.4 -0.4标度误差 1.5%101.2 温控系统的静态误差 通过测量在不同的温度点同标准温度的温度差来确定温控系统的静态误差。其测量 数据如下表 3： 表 3 标准温度和温控系统显示的温度 标准温度和温控系统显示的温度（℃）标准温度 26.0 37.0 46.0 60.0 70.0 83.0系统显示值 25.7 36.4 46.1 59.6 70.0 83.3差值 -0.3 -0.6 -0.1 -0.4 0 0.3静态误差 0.18℃1.3 温控系统的控制精度 通过设定不同的温度值，使加热器加热，待温度稳定时记录各温度点的温度计数据 和温控系统的显示值。其记录数据如下表 4： 温度计读数和温控系统显示的温度（℃）设定温度值 20.0 28.0 35.0 45.0 55.0 75.0 87.0 91.0系统显示值 20.5 27.7 34.4 45.1 54.1 74.9 86.1 91.2差值 0.5 -0.3 -0.6 0.1 -0.9 -0.1 -0.9 0.2控制精度 0.45℃超调量 0.83%2、结果分析论述 我们的系统完全满足设计要求，静态误差方面可以达到 0.18℃的误差，在读数正确 方面与标准温度计的读数误差为 1.5％，对一般的工业生产完全可以采用我们的设计。 该系统具有较小的超调值，超调值大约为 0.83%左右。虽然超调为不利结果，但另一方面却减小了系统的调节时间。从其数据表可以看出该系统为稳定系统。 3、设计方案评价 3.1 优点 在硬件方面：本设计方案采用了单总线型数字式的温度传感器，提高了温度的采集 精度，节约了单片机的口线资源。方案还使用仅一跟口线就可控制的美国生产的固态继电器 SSR—40DA 作加热控制器件，使设计简单化，且可靠性强。在控制精度方面，本设计在不能确定执行机构的数学模型的情况下，大胆的假设小心的求证，利用模糊控制的算法来提高控制精度。在软件方面：我们采用模块化编程，思路清晰，使程序简洁、可移植性强。 3.2 缺点 本设计方案虽然采用了当前市场最先进的电子器件，使电路设计简单，但设计方案造价高。本系统虽然具有较小的超调量，但加大了调节时间。如果需要更高的控制精度，则我们的模糊控制将不适应，需修改程序。 11 3.3 方案的改进 在不改变加热器容量的情况下，为减小调节时间，可以实行在加热快达到设定温度时开启风扇来减小热惯性对温度的影响的措施。在控制精度上可采用先进的数字 PID控制算法，对加热时间进行控制，提高控制精度。 可以改进控制系统使能同 PC 联机通信，以利用 PC 的图形处理功能打印显示温度曲线。AT89S52 串行口为 TTL 电平，PC 串行口为 RS232 电平，使用一片 MAX232 作为电平转换驱动。 参考 文献 [1] 李广弟 单片机基础 北京：北京航空航天大学出版社，2001 [2] 王福瑞 单片微机测控系统设计大全 北京：北京航空航天大学出版社，1997 [3] 赵茂泰 智能仪器原理及应用（第 2 版） 北京：电子工业出版社，2004 [4] 赖寿涛 微型计算机控制技术 北京：机械工业出版社，2000[5] 沙占友 模拟与数字万用表检测及应用技术 北京：电子工业出版社 1999 12附 录 附录[1]使用说明书 按 键功能说明 数字键：按 SET 键后，按相应的数字键（0~9）可对温度进行设置，所设置的温 度将实时显示在 LED 显示器上； SET 键：按 SET 键可对温度的十位、个位以及小数部分进行设置； YES 键：设置好温度后按 YES 键，系统将据你所设置的温度（须大于当前实际 温度）对水进行加热； NO 键：若误按了 SET 键，或对输入有误，可按 NO 键进行取消； RST 键：对系统进行复位。 指示 灯及报警器说明 红 灯：加热状态标志； 绿 灯：温度传感器正常工作标志； 蓝 灯：保温状态标志； 报警器：功能①当水温达到预设值时报警提醒； 功能②当水温达到或超越上、下限时报警提示。 13附录[2]设计总电路 14附录[3]程序清单 TEMPER_L EQU 29H ;用于 保存读出温度的低 8 位 TEMPER_H EQU 28H ;用于 保存读出温度的高 8 位 FLAG EQU 38H ;是否 检测到 DS 18B20 标志位 DAYU EQU 44H ;设温 >实温 XIYU EQU 45H ;设温 <实温 DEYU EQU 46H ;设温 =实温 GAOLE EQU 47H ;水温 高于最高温度 DILE EQU 48H ;水温 低于最低温度 A_bit EQU 79h ;数码 管个位数存放内存位置 B_bit EQU 7Ah ;数码 管十位数存放内存位置 C_BIT EQU 78H ;数码 管小数存放内存位置 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP PITO ORG 0030H START: CLR P1.7 CLR P1.3 CLR P1.5 SETB P1.6 MOV R4, #00H MOV SP, #60H ;确立堆栈区 MOV PSW, #00H ; MOV R0, #20H ;RAM 区首地址 MOV R7, #60H ;RAM 区单元个数 ML: MOV @R0, #00H INC R0 DJNZ R7, ML CLR IT0 MAIN:LCALL GET_TEMPER ;调用读温度子程序 进行温度显示,这里我们考 ;虑用网站提供的两位数码管来显示温度 ;显示范围 00 到 99 度,显示精度为 1 度 ;因为 12 位转化时每一位的精度为 0.0625 度,;我们不要求显示小数所以可以抛弃 29H 的低 4 ;位将 28H 中的低 4 位移入 29H 中的高 4 位,这 ;样获得一个新字节,这个字节就是实际测量获 ;得的温度 LCALL DISPLAY ;调用数码管显示 子程序 JNB 00H, MAIN CLR 00H 15MOV A, 38H CJNE A, #00H, SS AJMP MAIN SS: LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY;调用 数码管显示子程序 LCALL BIJIAO LCALL XIAOYU LCALL JIXIAN JNB DEYU ,LOOP CLR P1.3 ;关加热器 SETB P1.6 ;关 蓝灯 SETB P0.7 ;关风扇 CLR DEYU LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY AJMP TT2 LOOP:JNB DAYU ,TT CLR DAYU SETB P1.3 SETB P1.6 SETB P0.7 CLR P1.7 LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY AJMP TT2 TT:JNB XIYU, TT2 CLR XIYU CLR P0.7 CLR P1.6 CLR P1.3 CLR P1.7 LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY TT2:MOV A, 29H CLR C CJNE A, 50H, JX MOV A , 30H CLR C CJNE A, 51H, JIA1 AJMP YS2 JIA1:JC JX MOV A, 51H MOV 52H, A ADD A, #2 16MOV 52H, A CLR C MOV A, 30H CJNE A, 52H, JIA2 JIA2:JNC JXYS2:SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R5, #20H YS:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS CLR P1.7 SETB P1.6 MOV R5, #20H YS1:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS1 YS3:SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R5, #20H YS0:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS0 CLR P1.7 SETB P1.6 MOV R5, #20H YS01:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS01 YS4:SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R5, #20H YS02:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS02 CLR P1.7 SETB P1.6 MOV R5, #20H YS03:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS03 JX: MOV A, 29H CJNE A, 31H, JX00 JX01:SETB P1.7 17CLR C AJMP LAST JX00:JC JX01 CLR P1.7 CJNE A, JX02:SETB P1.7 CLR C AJMP LAST JX03:JNC JX02 32H, JX03 CLR P1.7LAST:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY AJMP SS ;***************************常数表格区**** ****************************************** TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8 H,80H ;0-8 DB 90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH ,0CH ;9,A,B,C,D,E,F,灭,p. TAB1:DB40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H ,10H, ;0.--9. TAB2:DB 0, 0, 1, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 8, 8, 9, 9, ;小数点 ;*************************1ms 延时程序*************** ********************* ;************************* ****中断服务程序* ********************************* ; 完成按键识别,键值求取,按键实时显示 等功能; ;************************* **************** ********************************** PITO: PUSH ACC PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 SET B 00H MAIN1: MOV R7 , #03H ;显示位数为 2 位 MOV R0, #7AH MOV 78H, #00H MOV 79H, #00H MOV 7AH, #00H KK: LCALL DIR LCALL KEY1 LOOP1:CJNE A, #11, LOOP2 AJMP LAST0 LOOP2:CJNE A, #12, LOOP3 LJMP LAST3 LOOP3: CJNE A, #10, L4 MOV A, #00H L4: MOV @R0, A LCALL DIR DEC R0 DJNZ R7, KK 18SETB 01H LAST0:JNB 01H, KK LOOP4:LCALL KEY1 CJNE A, #12, LOOP5 AJMP LAST3 LOOP5:CJNE A, #11, LOOP4 LAST1:LCALL DIR LCALL MUN LCALL JD LCALL BIJIAO LAST3:POP PSW POP ACC RETI ;******************精度控制 子程序********** ****** JD: PUSH ACC PUSH PSW CLR C MOV A, 38H MOV 50H, A MOV A, 39H MOV 51H, A CJNE A, 29H, L001 L001:JC LAST02 ;设温<实温,则跳出 MOV A, 29H MOV 41H, A MOV A, 38H CJNE A, #25, L002 L003:CLR C ;0 基于PID的锅炉温度控制系统设计 摘要:利用BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,将神经网络PID与LabVIEW友好地人 机交互结合,实现对锅炉温度的控制.仿真结果表明,该系统具有更小的超调量,并且更快地到达需要的控制温 度. 关键词:BP神经网络;PID控制;温度控制 温度是锅炉生产蒸汽质量的重要指标之一,也是保证锅炉设备安全的重要参数.同时,温度是影响锅 炉传热过程和设备效率的主要因素.例如,在利用烟化炉对锌、铝冶炼过程中,如果温度过低,则还原速度 和挥发速度都会降低;但温度也不宜过高,否则在温度超过1 250℃时,可能形成Zn-Fe合金,有害于烟 化炉的作业,因此温度的精确测量和控制是十分必要的.作为工业控制系统中的基本方式,PID控制对于 动态反应较缓慢的工业过程是非常好的控制规律[1].但是,当工业过程复杂,负荷变化很多,对象的纯滞 后又较大时常规PID控制达不到要求,为了解决上述问题系统采用PLC作为下位机,PC作为上位机,利 用labVIEW构造人机交互界面,应用神经网络PID对系统进行控制,设计锅炉温度的监制电路. 1 系统总体设计 系统通过热电偶传感器检测出锅炉的温度,采集的信号经过A/D电路转换后传给PLC控制器.PLC 根据数据做出判断,当锅炉处在升温阶段时对锅炉进行加热,当锅炉处于保温段时调用PID算法控制温 度满足输出要求.同时PLC把数据传给PC机,PC机做出显示和报警.具体电路如图1所示. 1·1 主控芯片 S7-300PLC是西门子生产的模块式中小型PLC,提供了大量可以选择的模块,包括:PS 电源模块、CPU模块、IM接口模块、SM信号模块、FM功能模块和CP通信模块.其中FM模块可实现高 速级数、定位控制、闭环控制功能;CP模块是组态网使用的接口模块常用的网络有PROFIBUS,工业以太 网及点对点连接网络.这些模块可以通过U形总线紧密地固定在轨道上,一条导轨共有11个槽号:1号槽 至3号槽分别放置电源、CPU、IM模块4号槽至11号槽 可以随意放置其他模块. 1·2 通信网络 一般的自动化系统都是以单元生产设备 为中心进行检测和控制,不同单元的生产设备间缺乏信息 交流,难以满足生产过程的统一管理.西门子全集成自动 化解决方案顺应了当今自动化的需求,TIA从统一的组态 和编程、统一的数据管理及统一的通信三方面集成在一 起,从现场级到管理级,可以使用如工业以太网、PROFIB- BUS,MPI,EIB等通信网络.根据设计的需要可以自由选择通信网络的配置[2]. 1·3 温度传感器 热电偶是将2种不同的导体焊接起来组成闭合回路,当两端节点有温度差时,两端点 之间产生电动势,回路中会产生电流,这种现象称为热电效应.热电偶温度传感器就是利用这一效应来工 作的.在工业生产过程中被测点与基准节点之间的距离常常过远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采 用补偿导线的方式进行补偿[3]. 1·4 显示界面 LabVIEW是美国NI公司推出的图形化工业控制测控开发平台,是目前应用最广、发展 最快、功能最强的图形软件集成开发环境.LabVIEW具有界面友好、开发周期短等优点,广泛应用于仪器 控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域.所以,我们可以在计算机上采用它来实现对设备运行状态的 监控,同时也可以对各种数据进行采集显示.系统的温度显示界面如图2所示. 2 系统控制算法设计 PID控制是工业过程控制中最常用的一种控制方法, 但常规的PID控制在被控对象具有复杂的非线性时,如锅 炉的温度控制,不仅具有较大的纯延迟,而且模型也不确 定时,对于这种对象往往难以达到满意的控制效果.BP神 经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,通过神 经网络自身的学习,找到最佳组合的PID控制参数,以满 足控制系统的要求.具体的神经网络PID控制系统框图如 图3所示. 设PID神经元网络是一个3层BP网络,包括2个输入节点,3个隐含层节点,1个输出接点.输入节 点对应所选的系统运行状态量,如系统不同时刻的输入量和输出量等,必要时要进行归一化处理.输出节 点分别对应PID控制的3个可调参数KP,KI,KD.输入层的2个神经元在构成控制系统可分别输入系统 被调量的给定值和实际值.由文献[4]和[5]中的前向算法可得到输出层的权系数计算公式为: 3结论 PID控制算法是一种易于实现而且经济实用的方法,具有很强的灵活性,但在被控制对象具有复杂的 非线性时,难以满足控制要求,而神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,神经网络PID与 LabVIEW结合实现对锅炉温度的数据采集、控制和显示,提高了锅炉监控系统的效率. 参考文献: [1] 邓洪伟.供暖锅炉温度和压力的PLC控制[J].动力与电力工程,2008(18):93-94. [2] 张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007. [3] 何希才.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004. [4] 何离庆.过程控制系统与装置[M].北京:重庆大学出版社,2003. [5] 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006. 目录引言. 11 设计要求. 41.1 控制要求. 41.2 受控对象的数学模型. 42 系统的硬件配置. 42.1 单片机和系统总线. 42.2 硬件介绍. 53 温度控制器的组成框图. 104 温度控制器结构图及总述. 125 温度控制器软件设计. 135.1 Microchip PIC16F877A单片机温度控制器软件结构图如图5.1.1所示。. 135.2 单片机控制流程图. 145.3 温度变换程序模块. 145.4 温度非线性转换程序模块. 156 通信协议的设计. 176.1 软件设计. 176.1.1 通信协议概述. 176.2 通信协议说明. 186.2.1信号帧分类. 186.2.2信号帧格式. 186.2.3 通信协议处理流程. 196.3 PC 上位机的软件设计. 226.3.1 PC软件设计方法的选择. 226.3.2 PC软件通信方式的选择. 226.3.3具体实现方法. 246.4 单片机软件设计. 276.4.1波特率. 276.5 通信协议设计结论. 286.5.1通信可靠性分析. 286.5.2通信速度分析. 287 Protel99设计原理图. 308 硬件电路板的制作. 339 设计总结. 35谢 辞. 36参考文献. 37附 录1 38已经发了到你信箱........ 你可以参照下面的：[1] 彭立，张建洲，王少华. 自适应温度控制系统的研制[J]东北师大学报(自然科学版), 1994,(01) . [2] 俞胜扬. 环境湿热实验箱加湿系统的改进[J]电测与仪表, 2004,(02) . [3] Jack Shandle. 即将来临的32位浪潮——ARM构架在32位微控制器领域的应用[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(03) . [4] 刘侃 ,张永泰 ,刘洛琨. ARM程序设计优化策略与技术[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(04) . 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[3] Jack Shandle. 即将来临的32位浪潮——ARM构架在32位微控制器领域的应用[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(03) . [4] 刘侃 ,张永泰 ,刘洛琨. ARM程序设计优化策略与技术[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(04) . [5] 王小飞,袁涛,张铁冰. 铂电阻测温仪的设计与实现[J]电子技术应用, 2005,(09) . [6] 刘镇,姜学智,李东海. PID控制参数整定方法[J]电子技术应用, 1997,(05) . [7] 魏铭炎. 日本及其TABAI ESPEC公司环境试验设备研制和生产概况[J]电子产品可靠性与环境试验, 1995,(01) . [8] 刘建明. “四综合”系统试验应力控制方法研究[J]电子产品可靠性与环境试验, 2005,(S1) . [9] 江孝国,王婉丽,祁双喜. 高精度PID温度控制器[J]电子与自动化, 2000,(05) . [10] 谢晨浩. 环境试验设备湿度测量不确定度的分析[J]电子质量, 2003,(12) . [11] 王春晖. 环境试验箱中制冷系统的原理分析及优化概述[J]电子质量, 2003,(12) . [12] 王红萍. 铂电阻温度传感器测温研究[J]抚顺石油学院学报, 2003,(02) . [13] 张媛媛,何怡刚,徐雪松. 基于C8051F020的温湿度控制箱设计[J]国外电子元器件, 2004,(10) . [14] 于洋. 高低温试验箱微机自动控制系统的设计[J]工业仪表与自动化装置, 2003,(02) . [15] 陈儿同,王芳,贺运红,叶继涛,华泽钊. 多功能低温试验台的研制与实验方法[J]上海理工大学学报, 2002,(03) . [16] 李家柱,李牧铮,张军,孙志华. 人工气候复合加速腐蚀试验机的研究[J]环境技术, 2002,(01) . [17] 陈谋义. 环境温度变化对低温试验箱性能的影响[J]环境技术, 1998,(01) . [18] 胡志强. 环境试验设备与环境试验[J]航空精密制造技术, 1993,(04) . [19] 王晓慧,王丽. 环境试验简介[J]航空标准化与质量, 2002,(03) . [20] 富刚,郎德荣. 温湿度闭环控制实验设备的开发与研制[J]沈阳航空工业学院学报, 1999,(02) . 你好，文献已给你打包上传，请下载，希望对你的研究学习有所帮助，还望采纳答案 1、 作者：Han J, Wang P, Yang X. 文题：Tuning of PID controller based on fruit fly optimization algorithm 期刊来源：Mechatronics and Automation (ICMA), 2012 International Conference on. IEEE, 2012: 409-413. 2、 作者：Larsson P O, Hagglund T. 文题：Control signal constraints and filter order selection for PI and PID controllers 期刊来源：American Control Conference (ACC), 2011. IEEE, 2011: 4994-4999. 舞台机械自动化控制系统是一个集舞台机械、电力电子技术、网络技术、电视技术、声学、美学等多学科、多界面相互结合的宏大的科学艺术体系。目前舞台机械自动化设备及其运动的控制已经成为一项重要的研究课题,德国、日本、英国、美国等都有专门的生产厂家和相关的研究机构,它们的历史悠久、经验丰富、产品质量比较高,但价格相对来说比较昂贵。因此,如果我们能开发出一套技术先进、性能稳定可靠的舞台机械自动化控制系统,那么就能节约成本,降低国家的投资,从而推动我国舞台机械行业的发展。目前,从设计水平、整体工艺、控制性能以及投资费用方面来看,我国的舞台机械自动化设备同欧洲产品仍有一定差距。所以,立足于我国国情,研究开发高性能、低成本的舞台机械自动化设备及运动控制系统具有很大的实用价值。本文针对大型舞剧《千手观音》主舞台的配置方案,首先,阐明了系统的硬件选型、组成,控制线路的连接,其次编写了整个系统PLC控制程序,并进一步详细论述了PLC实现多电动机同步模糊PID控制策略;以及应用VB软件设计系统的监控界面,确保了开发的舞台机械控制系统符合大型舞剧《千手观音》主舞台的招标书要求,例如:舞台设备的运行指标、同步精度、平稳性能、编组运行、场景控制及安全可靠性等。在文章最后总结了本文的主要工作,分析了系统存在的问题,并对改进方向进行了阐述。本文中系统采用了德马格DR-3电葫芦、意大利SEIMEC HFF63B4B3型刹车电机、VB软件设计的系统监控界面、西门子S7-200可编程控制器、研祥工控机、西门子变频器、VACON变频器和欧姆龙增量型光电编码器等的整体方案,实现了对舞台空间姿态进行实时监控,以及复杂动作的自动控制和手动控制。此外,在可编程控制器中运用模糊-PID控制,实现多电动机同步控制。舞台设计制作完成后,在国家大剧院连续演出九天,太原市青年宫演艺中心连续演出两周,连续演出过程中没有出现故障,证明该控制方案控制效果良好,达到了预期效果。 本论文以铸造镁合金AZ31为材料,进行了搅拌摩擦焊接试验。通过大量试焊确定了最佳工艺参数(S=1500r/min,F=50mm/min,Z=0.02mm)。在最佳参数下,通过热电偶测温试验(包括焊缝中心的布点)、拉伸试验(包括横向及分层切片)、显微硬度试验及金相显微试验从试板三维几何方向(横向,纵向,板厚方向)系统地研究了搅拌摩擦焊接温度场变化规律,宏观及微观组织,接头的力学性能。研究结果表明:FSW接头实际上具有“三维不对称梯度特征”,即在接头的三维几何方向,其温度场、塑性流变和形变,以及接头的形貌和组织性能都表现为不对称的梯度结构。从纵向上看,焊接起始阶段的峰值温度较低,且存在温度平台,稳定阶段峰值温度较高,结束阶段峰值温度最高;在试板厚度方向,试板上表面峰值温度最高而下表面的最低;前进侧的温度高于后退侧。在焊缝中心,温度沿着轴肩径向线性增加。整个试板最高温度出现在结束阶段的前进侧的轴肩边缘,为446℃。接头组织在横向及板厚方向差异显著,横向上看,焊核区呈现细小的动态再结晶组织;两侧的热机械影响区由弯曲而拉长的晶粒组成。前进侧界限明显,而后退侧界限模糊,部分材料由后退侧向前进侧流动;热影响区组织与母材相似,只是略有长大。从板厚方向上看,最上表面分布着极细小的晶粒,晶粒度为15.8级,其下面晶粒呈层状分布,再下面是细小均匀的等轴晶,最下端组织紊乱,晶粒大小极不均匀。前进侧的热机械影响区为接头最薄弱的区域,断裂方式为韧脆混合型断裂。从纵向看,接头中间端的强度最高,起始端和结束端较低;从板厚方向看,抗拉强度从上到下呈减小的趋势。总体上看,显微硬度曲线呈“W”形。前进侧焊核区硬度最高,热影响区和热机械影响区硬度值最低;前进侧和后退侧沿焊缝中心不对称;从试板上表面到底面硬度呈减小的趋势;起始端硬度较高,中间端较低,结束端最低。 已把我毕业论文的一部分发给你了，应该是你想要的。还需要其它的说一声 这是我自己用DS18B20做的温度检测程序，复制给你看看，我这是通过串口可以在电脑上的串口助手上显示出实时的温度：#include "幸福校园"有不少形式的论文范文，参考一下吧，希望对你可以有所帮助。第1章 绪 论1.1 温度控制系统的发展状况近几年来，在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如：在食品加工、冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业和机械制造等诸多领域中，广泛使用的各种锅炉、加热炉、热处理炉和反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。单片微型计算机的功能不断的增强，许多高性能的新型机种应运而生。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。像用于化工生产的智能锅炉、用于融化金属的加热炉等都广泛应用。 价格合理！信工毕业 就会单片机 1 KM-1 键混器的设计 1 Sw3204V监控器的设计 1 基于射频遥控型(单片机）交通灯的设计1 Sw802V视频切换器的设计 1 无线数控多相位灯从机的设计1 基于RS232遥控型交通灯的设计1 Sw802A音频切换器的设计1 Sw6408V监控器的设计 1 KM-3键混器的设计1 无线数控多相位灯主机的设计1 SW162V数字视频切换器的设计1 基于RS232监控切换器1 SW401V 数字视频切换器的设计1 基于单片机的多路数据采集系统1 RS485转RS232的模块设计1 基于LCD显示的波形发生器的设计1 4-20mA转RS-485模块的设计 1 基于RS232流量计的设计 1 基于PTR2000的交通灯控制器主机的设计1 基于RS485量水仪的设计1 压力采集控制器的设计 1 数字量转4-20mA模拟量输出的模块设计1 正弦波形发生器的设计1 基于PTR2000的交通灯控制器从机的设计1 基于RS485视频切换器的设计1 LCD车速里程表电路设计1 LED车速里程表电路设计1 MSK通信系统的仿真设计1 员工信息管理系统 1 计算机文化基础考试系统的设计和开发1 人事工资管理系统1 员工信息管理系统设计1 超市进销存管理系统的VB实现1 基于单片机的多波形发生器的应用1 基于单片机电动自行车控制器设计1 个人理财管理系统1 基于CAN总线火灾监控系统的研究1 基于DSP平台的FIR滤波器设计1 于Matlab的FIR数字滤波器设计与仿真1 基于TMS320VC5402-DSP的最小系统硬件设计1 基于单片机的热水控制器 1 基于单片机的路灯控制系统的设计1 于单片机远程控制家用电器系统的设计1 基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计1 实验室设备管理系统毕业设计开题报告1 用AT89C51做PLC.doc1 洗衣机全自动控制.doc1 数显频率计的设计.doc1 数控车间温度湿度控制系统设计.doc1 三角波斜率测试仪设计.doc1 人脸几何特征提取1 全自动洗衣机的控制程序设计.doc1 乞丐论文.doc1 教学楼毕业设计.doc1 建立海上风电场的技术要求分析与探讨.doc1 基于凌阳61A的数字式温湿度检测仪.doc1 基于几何匹配和分合算法的人脸识别.doc1 基于单片机数字钟的设计.doc1 基于单片机数据通用采集器的设计.doc1 基于单片机数据采集器.doc1 基于单片机的自动报警器的设计.doc1 基于单片机的终端设计.doc1 基于单片机的路灯控制系统控制系统的设计.doc1 基于单片机的交通灯的设计.doc1 基于单片机的简易计算器的设计.doc1 基于单片机的家用安保系统的设计.doc1 基于VHDL的数字频率计.doc1 基于SystemView的OFDM系统仿真设计.doc1 基于SystemView的OFDM系统仿真设计1.doc1 基于PLC的烧结配料控制系统设计.doc1 基于MSP430的温度检测系统设计1.doc1 基于MATLAB工具箱的数字滤波器设计.doc1 基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究.doc1 基于GSM短信息通信方式的路灯无线监控系统.doc1 基于FPGA的信号源设计.doc1 基于EPP协议的AVR与PC并行通信系统的设计0.doc1 单片机交通灯.doc1 单片机多点温度巡回检测系统的设计.doc1 单片机的温湿度检测系统A.doc1 单路口交通信号PLC控制系统的设计.doc1 城市路口多相位自寻优交通信号控制设计.doc1 陈洁（螺旋瓶盖的设计）.doc1 八路竞赛抢答器.doc1 matlab信号与系统.doc1 GSM系统的研究与SystemView仿真.doc1 蒯申红智能语音报站系统设计5.301 MT8888在家庭安全电话报警系统中的应用设计1 基于FPGA的频率与功率因数在线测量1 基于FPGA的误码测试仪如果需要定做的话系 Q 273546756 你、的、具、体、要、求、是、什、么呢？、如、何、帮、你。 已把我毕业论文的一部分发给你了，应该是你想要的。还需要其它的说一声 本科生有啥钱啊，楼上的，这点钱也想赚。。。既然是本科毕业设计，那还是老老实实自己做吧，也算对自己有个交代 第一章 绪论 1. 1 选题背景 防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。1．2 设计过程及工艺要求 一、基本功能~ 检测温度、湿度~ 显示温度、湿度~ 过限报警 二、主要技术参数 ~ 温度检测范围 ： -30℃-+50℃~ 测量精度 ： 0.5℃~ 湿度检测范围 ： 10%-100%RH~ 检测精度 ： 1%RH~ 显示方式 ： 温度：四位显示 湿度：四位显示~ 报警方式 ： 三极管驱动的蜂鸣音报警 第二章 方案的比较和论证 当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。2. 1温度传感器的选择 方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002 |t|），B级为±（0.3℃+0.005 |t|）。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。 方案二：采用AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。 2. 2 湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。方案一：采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ～1KHZ，测量湿度范围为0～100%RH，工作温度范围为0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。方案二：采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设计系统中对温度-30～50℃的要求，因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。2. 3 信号采集通道的选择 在本设计系统中，温度输入信号为8路的模拟信号，这就需要多通道结构。方案一、采用多路并行模拟量输入通道。这种结构的模拟量通道特点为：（1） 可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低。（2） 硬件复杂，故障率高。（3） 软件简单，各通道可以独立编程。方案二、采用多路分时的模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道特点为：（1） 对ADC、S/H要求高。（2） 处理速度慢。（3） 硬件简单，成本低。（4） 软件比较复杂。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。本文来源于： 温度相关的毕业设计 ·基于单片机的数字温度计的设计·基于MCS-51数字温度表的设计·单片机的数字温度计设计·基于单片机的空调温度控制器设计·基于数字温度计的多点温度检测系统·设施环境中温度测量电路设计·DS18B20数字温度计的设计·多点温度采集系统与控制器设计·基于PLC和组态王的温度控制系统设计·温度监控系统的设计·用单片机进行温度的控制及LCD显示系统的设计·单片机电加热炉温度控制系统·全氢罩式退火炉温度控制系统·数字温度计的设计·基于单片机AT89C51的语音温度计的设计·基于单片机的多点温度检测系统·基于51单片机的多路温度采集控制系统·基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文·基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文·西门子S7-300在温度控制中的应用·燃气锅炉温度的PLC控制系统·焦炉立火道温度软测量模型设计·温度检测控制仪器·智能温度巡检仪的研制·电阻炉温度控制系统·数字温度测控仪的设计·温度测控仪设计·多路温度采集系统设计·多点数字温度巡测仪设计·LCD数字式温度湿度测量计·64点温度监测与控制系统·温度报警器的电路设计与制作·基于单片机的数字温度计的电路设计·全氢煤气罩式炉的温度控制系统的研究与改造·温度检测与控制系统·红外快速检测人体温度装置的设计与研制·具有红外保护的温度自动控制系统的设计·基于单片机的温度测量系统的设计·数字温度计设计·DS18B20温度检测控制·PN结（二极管）温度传感器性能的实验研究·多功能智能化温度测量仪设计·软胶囊的单片机温度控制（硬件设计）·空调温度控制单元的设计·大容量电机的温度保护——软件设计·大容量电机的温度保护 ——硬件电路的设计·基于DS18B20温度传感器的数字温度计设计·热轧带钢卷取温度反馈控制器的设计·基于单片机的温度采集系统设计·多点温度数据采集系统的设计·基于单片机的数字式温度计设计·18B20多路温度采集接口模块·基于单片机的户式中央空调器温度测控系统设计·单片机电阻炉温度控制系统设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统设计·基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计·基于DS18B20的多点温度巡回检测系统的设计·基于单片机的多点无线温度监控系统·基于MSC1211的温度智能温度传感器·用集成温度传感器组成测温控制系统·室内温度控制报警器·自动温度控制系统·烤箱温度控制系统·基于单片机的电加热炉温度控制系统设计·基于PLC的温度监控系统设计·基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器软件设计·温度箱模拟控制系统·基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器硬件设计·数字式温度计的设计·温度监控系统设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统·基于plc的温度湿度检测和显示系统设计·基于单片机的3KW电炉温度控制系统的设计·腔型肿瘤热疗仪温度控制系统设计·基于AT89S51单片机的数字温度计设计·吹塑薄膜挤出机温度控制与检测系统设计·电加热炉PLC温度自适应控制系统的研究·高压母线温度自动监测装置的设计·高压母线温度自动检测装置·小型热水锅炉单片机温度控制系统·消毒柜单片机温度控制·嵌入式系统在多点温度控制中的应用·单片机温度控制系统·上下限温度报警器的设计·基于单片机的饮水机温度控制系统设计·基于单片机的温度测量系统设计 "幸福校园"有不少形式的论文范文，参考一下吧，希望对你可以有所帮助。第1章 绪 论1.1 温度控制系统的发展状况近几年来，在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如：在食品加工、冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业和机械制造等诸多领域中，广泛使用的各种锅炉、加热炉、热处理炉和反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。单片微型计算机的功能不断的增强，许多高性能的新型机种应运而生。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。像用于化工生产的智能锅炉、用于融化金属的加热炉等都广泛应用。pid论文参考文献
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