基于STM32的温度控制系统设计与实验报告

本篇文档是关于浙江理工大学一名机械工程专业的学生林佳涛（学号2018G0505023）完成的一份课程作业，作业主题为“基于STM32的程序设计”。作业内容涉及温度控制系统的设计与实现，主要目标是构建一个PC端软件模型与单片机（STM32）之间的交互系统。 一、研究背景和目标 该实验旨在通过PC上的仿真程序模拟一个温度控制系统，其中单片机负责离散PID控制，实现对PC端模型的实时温度控制。系统要求有明确的升温与降温模式，上升速度为每100ms增加0.1℃，并且系统响应外部控制有200ms的滞后。控制目标是在保证系统稳定性的前提下，优化PID参数以实现快速但不超调的温度调整。 二、技术路线和技术关键 研究的核心技术包括PC端软件的设计，PC与单片机间的串口通信，以及单片机控制程序的编写，特别是离散PID算法的实现。关键挑战在于确保单片机与PC端的实时同步，即单片机需要主动获取PC的实时温度反馈，然后进行PID计算并调整控制输出。 三、研究内容 具体研究内容包括PC端上位机（即控制软件）的编写，利用PID算法根据接收到的温度指令调整系统温度；同时，单片机端的下位机（即控制程序）负责执行PID控制，并与上位机进行数据交换。PID参数的调整（如P=0.25, I=0.000, D=0.05）对系统的性能有着显著影响，不同的参数设置会导致不同的系统动态行为。 四、实验过程 实验过程中，首先设计了100ms的温度上升模式，然后逐渐优化PID参数以降低超调。例如，当P参数从0.25减小到0.15时，系统的响应速度加快，但超调现象减轻。温度的下降则是固定的每100ms减少0.2℃，反映了系统对恒定降温操作的响应。 五、程序部分 文档提到了上位机（PC端软件）和下位机（STM32控制程序）的编写。上位机接收用户输入或控制指令，并将温度值发送给单片机；下位机则运用PID算法处理接收到的温度数据，生成新的控制信号，以驱动PC中的模型程序更新温度。 总结来说，这篇文档详细描述了一个基于STM32的温度控制系统设计项目，包括理论背景、实验目标、关键技术、实施步骤和实际参数调整过程，展现了学生在嵌入式控制和PC-单片机通信方面的实践能力。