【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(shí)的偏差；——第 次采樣時(shí)的偏差；)1(?e——第 次采樣時(shí)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(jī)加熱控制電路高阻抗加熱絲降溫控制電路半導(dǎo)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(jì)算機(jī)顯示終端圖 37 中溫度傳感器和 Micro Chip PIC16F877A 單片機(jī)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(hào)。同時(shí)通過電平轉(zhuǎn)換電路把當(dāng)前溫度傳輸?shù)缴逃糜?jì)算機(jī)的串口中，由計(jì)算機(jī)動(dòng)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(jī)自動(dòng)控制?？煽靠焖俎D(zhuǎn)輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，需要 PC單片機(jī)軟件以及通信協(xié)議等各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠和其間的相互配合。AX 實(shí)際測(cè)量值。 溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊采用折線擬合法進(jìn)行線性化處理如表 41 所示，分為以下幾段：當(dāng) ≤Ax 時(shí)， T℃=*WN+12當(dāng) ≤WN 時(shí)， T℃=*WN+25當(dāng) ≤WN 時(shí)， T℃=*WN+40當(dāng) ≤WN 時(shí)， T℃=+50表 41 溫度曲線實(shí)際測(cè)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(shè)計(jì)由于溫度采集和實(shí)施控制是通過單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而微機(jī)完成溫度監(jiān)控，所以需要采用單片機(jī)和微機(jī)之間的通信協(xié)議。這樣即可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)，又可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)節(jié)約了成本。 通信協(xié)議概述在設(shè)計(jì)PC單片機(jī)通信協(xié)議時(shí)，需說明一點(diǎn)：在本系統(tǒng)的實(shí)際通信中，PC 機(jī)是主控者單片機(jī)只是被動(dòng)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(duì)應(yīng)一命令幀。如果連續(xù)三次轉(zhuǎn)輸失敗，則退出通信并向應(yīng)用程序報(bào)告。4 正回應(yīng)幀：當(dāng)PC寫數(shù)據(jù)時(shí)， PIC16F877A向PC報(bào)告數(shù)據(jù)已正確接收的信號(hào)。幀類型(1 Bit): 所用信號(hào)幀的識(shí)別標(biāo)志, 信號(hào)幀分類中的各類型信號(hào)的標(biāo)志字節(jié)。校驗(yàn)和(1Byte): 此幀信號(hào)的校驗(yàn)字節(jié) ,為異或校驗(yàn)。3 數(shù)據(jù)幀幀頭標(biāo)志 幀類型 長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)區(qū) 校驗(yàn)字 幀尾標(biāo)志長(zhǎng)度:所轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的長(zhǎng)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(yīng)用程序發(fā)送過來的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)流放在發(fā)送緩沖區(qū)中，通過通信協(xié)議進(jìn)行分幀──切割──發(fā)送。(3) Windows環(huán)境下的高級(jí)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(diǎn)。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(tái)進(jìn)行,而應(yīng)用程序的其它部分在前臺(tái)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(shí)設(shè)置lpOverlapped hEvent=Create Event (,FALSE,NULL)。 //讀串口lpOverlapped 是1個(gè)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(shí)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(gè)人工復(fù)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(shí) ,Windows95發(fā)送該事件信號(hào)。因此在對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)壯性要求較高的場(chǎng)合下應(yīng)采用異步方式。如果不考慮Win95 的進(jìn)程和線程的問題，僅在串口有數(shù)據(jù)時(shí)，去讀串口緩沖區(qū)就可以了。而不會(huì)使PC機(jī)處于長(zhǎng)時(shí)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(duì)串口的初始化工作包括對(duì)波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗(yàn)位I/O 緩沖大小以及超時(shí)等參數(shù)的設(shè)置。GetCommState(mHandle, amp。 // 一個(gè)停止位SetCommState(hCom, amp。如果在指定的時(shí)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(huì)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(jī)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(zhǎng)度pdwWritten, //已寫長(zhǎng)度操作前應(yīng)置為 0lpOverlapped) //異步方式//設(shè)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(shí)返回的句柄 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)我們知道影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸產(chǎn)生錯(cuò)誤的因素有：轉(zhuǎn)輸線分布參數(shù)上下位機(jī)間的波特率誤差現(xiàn)場(chǎng)干擾等。晶振頻率主要由晶體的因有頻率決定，同時(shí)也與電容CC2及外界溫度有一定的關(guān)系。由此可見，當(dāng)波特率的誤差使得在接收某位數(shù)據(jù)位時(shí)，采樣點(diǎn)離該位的中點(diǎn)半位間隔時(shí)將會(huì)對(duì)該位采樣兩次。（2）單片機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)MOV SCON,50H 初始化串口設(shè)為方式 1MOV TMOD,20H 利用定時(shí)器1為波特率發(fā)生器并設(shè)為模式2MOV PCON,XXH 設(shè)置 SMOD值MOV TH1,XXH 設(shè)置定時(shí)器初始值SETB TR1 啟動(dòng)定時(shí)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(yàn)字將整幀信號(hào)進(jìn)行異或校驗(yàn)則使誤收的可能很小。 通信速度分析如果在不考慮錯(cuò)誤發(fā)生的情況下，PC 機(jī)每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時(shí)需要附加12 個(gè)字節(jié)，其中8 個(gè)字節(jié)用于發(fā)送4 個(gè)字節(jié)用于應(yīng)答PC 機(jī)。在本通信協(xié)議中，不會(huì)出現(xiàn)某信號(hào)幀已到達(dá)但PC或PIC16F877A單片機(jī)還未開始準(zhǔn)備接收的現(xiàn)象。從整體來說這是一個(gè)復(fù)雜的過程，要細(xì)心謹(jǐn)慎，沉著冷靜，反復(fù)檢查，直到找到原因?yàn)橹?。?jīng)過四年學(xué)習(xí)的積累，在已經(jīng)掌握相關(guān)專業(yè)方面知識(shí)及其它各方面知識(shí)的情況下，我認(rèn)真嚴(yán)肅的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過做本課題，我了解并掌握了傳感器的基本理論知識(shí)，更深入的掌握單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用和 PC 編程控制。幫助解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的許多問題。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：中國(guó)石油大學(xué)，1990.[2] 李曉荃. 單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2022.[3] 劉和平. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2022 .[4] C51 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[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(xué)出版社，2022. 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