【正文】 傳遞函數(shù)為 ())1/()()1/(/)1[() /1????TTLsTs ezez ??????????系統(tǒng)的數(shù)字控制器為)(G/)(DE/)(U1zzz??= LTTeTTT zezKee ????? 1/1///1/ )(])[())(( ????（）寫成差分方程即為 )1()1())( // LkuekuekTT ??????? )1(/(1 1///// ???? TTT eKeK???（）令 )1(/)(1/0 ??TTeea??1//?,?/Tb?,/2e得 （）)1()()1())( 20 Lkubkeaku ???式中 ——第 次采樣時的偏差；——第 次采樣時的偏差；)1(?e——第 次采樣時的偏差；ku1k 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述圖 37 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PIC16f877A單片機加熱控制電路高阻抗加熱絲降溫控制電路半導體降溫片溫度傳感器培養(yǎng)皿TTL 電平到EIA 電平轉(zhuǎn)換電路商用計算機顯示終端圖 37 中溫度傳感器和 Micro Chip PIC16F877A 單片機中的 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集培養(yǎng)皿內(nèi)的溫度信號。同時通過電平轉(zhuǎn)換電路把當前溫度傳輸?shù)缴逃糜嬎銠C的串口中，由計算機動態(tài)的顯示培養(yǎng)皿中的溫度，正常情況下溫度控制由 Micro Chip PIC16F877A 單片機自動控制?？煽靠焖俎D(zhuǎn)輸?shù)膶崿F(xiàn)，需要 PC單片機軟件以及通信協(xié)議等各個環(huán)節(jié)的可靠和其間的相互配合。AX 實際測量值。 溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊采用折線擬合法進行線性化處理如表 41 所示，分為以下幾段：當 ≤Ax 時， T℃=*WN+12當 ≤WN 時， T℃=*WN+25當 ≤WN 時， T℃=*WN+40當 ≤WN 時， T℃=+50表 41 溫度曲線實際測量數(shù)據(jù)溫度(℃ ) 12 13 14 15 16 17 18電壓（V） 溫度(℃ ) 19 20 21 22 23 24 25電壓（V） 溫度(℃ ) 26 27 28 29 30 31 32電壓（V） 溫度(℃ ) 33 34 35 36 37 38 39電壓（V） 溫度(℃ ) 40 41 42 43 44 45 46電壓（V） 溫度(℃ ) 47 48 49 50 51 52 53電壓（V） 溫度(℃ ) 54 55 56 57 58 59 60電壓（V） 圖 43 溫度分段線限等效圖 通信協(xié)議的設計由于溫度采集和實施控制是通過單片機控制系統(tǒng)實現(xiàn)，而微機完成溫度監(jiān)控，所以需要采用單片機和微機之間的通信協(xié)議。這樣即可以實現(xiàn)預定的任務，又可以簡化電路設計節(jié)約了成本。 通信協(xié)議概述在設計PC單片機通信協(xié)議時，需說明一點：在本系統(tǒng)的實際通信中，PC 機是主控者單片機只是被動接收者。為了使數(shù)據(jù)快速可靠地傳輸，將每一幀數(shù)據(jù)唯一對應一命令幀。如果連續(xù)三次轉(zhuǎn)輸失敗，則退出通信并向應用程序報告。4 正回應幀：當PC寫數(shù)據(jù)時， PIC16F877A向PC報告數(shù)據(jù)已正確接收的信號。幀類型(1 Bit): 所用信號幀的識別標志, 信號幀分類中的各類型信號的標志字節(jié)。校驗和(1Byte): 此幀信號的校驗字節(jié) ,為異或校驗。3 數(shù)據(jù)幀幀頭標志 幀類型 長度 數(shù)據(jù)區(qū) 校驗字 幀尾標志長度:所轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的長度。其它分析同上。 通信協(xié)議處理流程1 數(shù)據(jù)分幀與數(shù)據(jù)重組圖 44 串口數(shù)據(jù)發(fā)送過程圖 45 串口數(shù)據(jù)接受過程將應用程序發(fā)送過來的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)流放在發(fā)送緩沖區(qū)中，通過通信協(xié)議進行分幀──切割──發(fā)送。(3) Windows環(huán)境下的高級編程語言，如：C++等。 PC 軟件通信方式的選擇在Win32環(huán)境下串行通信有兩種：主要方式即同步方式，異步方式兩種方式有各自的特點。int timeConstant, timeMutiplier。cto)。inBuffer 為輸入緩沖區(qū)大小。2. 異步方式異步方式中,利用Win32 的多線程結(jié)構(gòu),可以讓串口的讀寫操作在后臺進行,而應用程序的其它部分在前臺執(zhí)行例如:CreateFile(lpszPort, //打開串口GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,0,…………OPEN_EXISTING,FILE_FLAG_OVERLAPPED, //允許異步操作0)。 = timeConstant。 //超時設置lpOverlapped hEvent=Create Event (,FALSE,NULL)。 //讀串口lpOverlapped 是1個OVERLAPPED 結(jié)構(gòu)變量,OVERLAPPED 結(jié)構(gòu)用于指出讀寫操作與其它操作的重疊為了實現(xiàn)線程間同步與通信,上面的代碼中用CreateEvent 函數(shù)產(chǎn)生 1 個人工復位事件 ,并將其句柄賦予lpOverlapped的hEvent 成員這樣 ,在異步讀寫完成時 ,Windows95發(fā)送該事件信號。因此在對系統(tǒng)強壯性要求較高的場合下應采用異步方式。如果不考慮Win95 的進程和線程的問題，僅在串口有數(shù)據(jù)時，去讀串口緩沖區(qū)就可以了。而不會使PC機處于長時間等待。串口的打開并閉讀取以及寫入所用的函數(shù)與操作文件的函數(shù)相同。2. 串口對串口的初始化工作包括對波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗位I/O 緩沖大小以及超時等參數(shù)的設置。GetCommState(mHandle, amp。 // 一個停止位SetCommState(hCom, amp。如果在指定的時間內(nèi)沒有讀出或?qū)懭胫付〝?shù)量的字符，那么ReadFile 或WriteFile 的操作就會結(jié)束。TimeOuts)。3. 讀寫串口初始化工作完成以后便可以根據(jù)通信協(xié)議合理安排讀/寫函數(shù)ReadFile()和WriteFile()以讀寫各種握手信息和數(shù)據(jù)信息等。//PC發(fā)送一組命令至單片機WriteFile(mHandle, //串口句柄pDataBuff, //存放數(shù)據(jù)緩種區(qū)iLen, //所寫數(shù)據(jù)的長度pdwWritten, //已寫長度操作前應置為 0lpOverlapped) //異步方式//設置通信事件掩碼DWORD dwMask=EV_RXCHAR。=CreateEvent(NULL TRUE FALSE NULL)if(!WaitCommEvent(m_hFile, amp。dwTrans, true)。 //關(guān)閉 mHandle為打開串口時返回的句柄 單片機軟件設計我們知道影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸產(chǎn)生錯誤的因素有：轉(zhuǎn)輸線分布參數(shù)上下位機間的波特率誤差現(xiàn)場干擾等。晶振頻率主要由晶體的因有頻率決定，同時也與電容CC2及外界溫度有一定的關(guān)系。由此可見，當波特率的誤差使得在接收某位數(shù)據(jù)位時，采樣點離該位的中點半位間隔時將會對該位采樣兩次。（2）單片機軟件的實現(xiàn)MOV SCON,50H 初始化串口設為方式 1MOV TMOD,20H 利用定時器1為波特率發(fā)生器并設為模式2MOV PCON,XXH 設置 SMOD值MOV TH1,XXH 設置定時器初始值SETB TR1 啟動定時器1。 TRISD=0X00。 TRISE=0X00。extern unsigned char temph。delay0。 do { asm(clrwdt)。}while(1)。extern unsigned int delay。unsigned char a。extern unsigned char i。ADGO=1。 while(ADIF==0) { asm(clrwdt)。[1]=ADRESH。for(y=0x204。if(temp==0x2a) temp=0x30。 if(temp==0x6a) temp=0x70。}} TXPC(temp)。amp。} if(receive==0xff) { RC1=1。} else if(temp=temph) { if(a!=0xff) RD1=1。(temp=temph)) { a=0。delay0。extern unsigned int delay。//*************************void TXPC(unsigned char byte)//9600b/s{RC6 = 0。if(byteamp。s_uart_buf35。else RC6=0。if(byteamp。s_uart_buf35。else RC6=0。if(byteamp。s_uart_buf35。else RC6=0。if(byteamp。s_uart_buf35。else RC6=0。RC6=1。}//*************************************************unsigned char RXPC(void)//9600b/s{rx_lo_buf=0。s_uart_buf++)continue。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x01。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x02。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x04。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x08。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x10。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x20。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x40。if(RC7)rx_lo_buf=rx_lo_buf|0x80。//receive stop bitfor(s_uart_buf=0。}void RXDATAS(){//開始接收數(shù)據(jù) for(i=0。i0。delay0。}for(i=0。}rxend: asm(clrwdt)。(2)校驗字將整幀信號進行異或校驗則使誤收的可能很小。 通信速度分析如果在不考慮錯誤發(fā)生的情況下，PC 機每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時需要附加12 個字節(jié)，其中8 個字節(jié)用于發(fā)送4 個字節(jié)用于應答PC 機。在本通信協(xié)議中，不會出現(xiàn)某信號幀已到達但PC或PIC16F877A單片機還未開始準備接收的現(xiàn)象。從整體來說這是一個復雜的過程，要細心謹慎，沉著冷靜，反復檢查，直到找到原因為止。經(jīng)過四年學習的積累，在已經(jīng)掌握相關(guān)專業(yè)方面知識及其它各方面知識的情況下，我認真嚴肅的完成了我的畢業(yè)設計。通過做本課題，我了解并掌握了傳感器的基本理論知識，更深入的掌握單片機的開發(fā)應用和 PC 編程控制。幫助解決畢業(yè)設計中遇到的許多問題。參考文獻[1] [M].北京：中國石油大學，1990.[2] 李曉荃. 單片機原理與應用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2022.[3] 劉和平. 單片機原理及應用[M].重慶：重慶大學出版社，2022 .[4] C51 應用程序設計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2022.[5] (第二版) [M].武漢：華中科技大學出版社，2022. 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