【正文】 制算法程序 控制輸出 求出輸出控制量 ？）（ 0k ?e 結(jié)束 N Y 控制系統(tǒng)的軟件主要包括：采樣 、 標度變換 、控制計算、控制輸出、中斷、顯示、報警、調(diào)節(jié)參數(shù)修改、溫度設(shè)定及修改。主程序主要由系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集及處理、智能推理等部分組成。調(diào)功的原理為：設(shè)電網(wǎng)連續(xù) N 個完整的正弦波為一個控制周期 T，則 gNT f? 式中 gf電網(wǎng)頻率， HZ 若在設(shè)定的周期 T 內(nèi)控制主回路導通 n(n≤ N)個完整的正弦波 (周波 ),則負載功率為 2UnP RN? 式中 U電網(wǎng)電壓的有效值 R負載的有效電阻 因此 ,只要控制在設(shè)定的周期 T 內(nèi)主回路導通的周波數(shù) n 的個數(shù) ,就 可調(diào)節(jié)負載的功率 P。 K4— ‘ ok’鍵，按下時結(jié)束參數(shù)設(shè)定，開始運行主程序。具體電路如圖 所示。采用靜態(tài)顯示的方式，減少程序的執(zhí)行時間，進而提高系統(tǒng)工作的可靠性。工作流程是：當由傳感器傳過來模擬 信號經(jīng)放大器放大后，送到 AD574 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成單片機能夠識別的數(shù)字信號。整流裝置采用二極管橋式整流，穩(wěn)壓芯片采用 78L05,配合電容將電壓 穩(wěn)定在 5V，供控制電路、測量電路和驅(qū)動執(zhí)行電路中弱電部分使用。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。該數(shù)字量經(jīng)數(shù)字濾波、線性化處理以及標度變換后，一方面通過 LED 顯示爐溫，另一方面當采樣周期到達時，與設(shè)定溫度進行比較，再做 PD/PID 運算；根據(jù)運算結(jié)果。鍵盤與顯示器用于各種參數(shù)的設(shè)置和顯示。系 統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。對于這樣一個具有非線性、大滯后、大慣性、時變 性、升溫單向性等特點的控制對象，很難用數(shù)學方法建立精確的數(shù)學模型，因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達到好的控制效果。 目錄 第一章 引言 ................................................................................................................... 2 第二章 系統(tǒng)工作原理 ..................................................................................................... 3 第三章 硬件設(shè)計部分 ..................................................................................................... 4 電源部分 ............................................................................................................. 4 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .................................................................................................... 4 溫度采樣測量部分 .............................................................................................. 6 LED 顯示電路 .................................................................................................... 6 功能鍵 ................................................................................................................ 7 信號輸出電路 .................................................................................................... 8 第四章 軟件設(shè)計部分 ...................................................................................................... 9 系統(tǒng)總程序設(shè)計 .................................................................................................. 9 A/D 轉(zhuǎn)換器程序流程圖 ...................................................................................... 11 LED 顯示模塊程序流程圖 .................................................................................... 12 報警模塊程序設(shè)計 ............................................................................................. 12 鍵盤模塊程序設(shè)計 ............................................................................................ 13 控制對象數(shù)學模型 ............................................................................................ 13 心得體會 ........................................................................................................................ 15 參考文獻 ........................................................................................................................ 16 第一章 引言 溫度是工業(yè)對象中的很重要參數(shù)的之一。 單片機以其高可靠性、高性能價格比、控制方便簡單和靈活性大等優(yōu)點，在工業(yè)控制系統(tǒng)、智能化儀器儀表等諸多領(lǐng)域得到廣泛應用。 其工作原理： 爐溫控制程序及溫度與熱電偶電勢之間的對于關(guān)系表存放在EPROM2746 中，雙向可控硅采用過零觸發(fā)方式。熱電偶與放大器將被測溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢信號并放大，再由 A/D 轉(zhuǎn)換器換成相應的數(shù)字量供單片機識別處理。計算機通過 I/O 口改變控制脈沖寬度，從而改變雙向可控硅在一個固定的控制周期 T 內(nèi)導通的時間（或交流電的周波數(shù)），即改變電加熱爐的平均輸入功率，以此達到控溫的目的。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（一般有 +10%左右的波動）、負載和溫度的變化而變化。除此之外， 220V 交流市電還是加熱電阻兩端的電壓，通過控制雙向可控硅的導通與截止來控制加熱電阻的功率。其電路圖如圖 圖 單片機系統(tǒng)及與 A/D 轉(zhuǎn)換接口 圖 A/D574 電路及與單片機的相關(guān)接口 溫度采樣測量部分 溫度的采集我們可以選擇溫度變送器，對于簡單的控制可以采用惠更斯電橋做采集電路。 同時采用蜂鳴器進行聲音報警。其中，具體功能為： K1— 加 1 鍵（按下時數(shù)據(jù)自加 1）。 圖 功能鍵及與單片機的相關(guān)接口 信號輸出電路 PWM 控制原理 通過改變電阻絲電壓的接通時間與通電周期的比值（即占空比）來控制電阻絲的平均電壓，控制其輸出功率，進而控制爐內(nèi)溫度 . 在此系統(tǒng)中，就只需要控制采樣周期和導通時間即可，即將周期 T 內(nèi)導通 T1 時間（采用定時 /計數(shù)器T0），定時到了以后，關(guān)閉固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器控溫電路如圖 4 所示 ,采用 Z 型交流固態(tài)繼電器 SSR,實現(xiàn)零觸發(fā)交流調(diào)功。系統(tǒng) 初始化包括設(shè)置棧底、工作寄存器組、控制量的初始值、采樣周期、中斷方式和狀態(tài)、定時器的工作方式以及 8255 的初始化、 MAX1232 的初始化等。其中控制算法采用數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)，應用增量型控制算法 ，并對積分項和微分項進行改進，以達到更好的控制效果。共陽極 LED將所有發(fā)光二極管的陽極接在一起作為公共端，當公共端接高電平，某一段的發(fā)光二極管陰極接低電平時，相應的字段就被點亮。 (2)靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示，是由微型機一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示模型為止。所以在電路設(shè)計上應用了蜂鳴器和發(fā)光二極管，系統(tǒng)正常運行時綠色發(fā)光二極管點亮，當出現(xiàn)故障時紅色發(fā)光二極管點亮并且蜂鳴器鳴叫，提醒操作人員注意。程控掃描的任務是： (1)首先判斷是否有鍵按下。方法：延時 10— 20 ms，再一次判斷有無鍵按下，如果此時仍有鍵按下，則認為鍵盤上確實有鍵處于穩(wěn)定閉合期。 控制對象數(shù)學模型 在本控制對象電 阻加熱爐功率為 800W，由 220V 交流電供電，采用雙向可開始 置報警位 子程序返回 清除報警狀態(tài)位 F0 控硅進行控制。 由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量。當執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對數(shù)值，而是其增量時，由上式可導出提供增量的 PID 算法。控制器采用 PID 控制算法，因而系統(tǒng)升溫快，控溫精度高，穩(wěn)態(tài)誤差可達 5 攝氏溫度以內(nèi)。因為工作實習的原因，畢業(yè)設(shè)計初期我沒有呆在學校做畢業(yè)設(shè)計，而是在外地邊工作邊做畢業(yè)設(shè)計，在那段時間 姚 老師經(jīng)常打電話詢問我的畢業(yè)設(shè)計的進展情況，同時對一些復雜的問題進行指導。 參考文獻 [1] 胡壽松 .自動控制原理 .4 版 .科學出版社 .2021 [2]郁有文 常健 程繼紅 .傳感器原理及工程應用 .西安電子科技大學出版社 . 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