【正文】 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計 ） 26 MOV 36H， 50H ； KI 賦初值 MOV 38H， 12H ； KD 賦初值 MOV 37H， 00H MOV 42H， 05H ；送 Umax值 MOV 43H， 01H ；送 Umin 值 CLR PT0 。 CPU 開放中斷 LOOP: ACALL DISPLAY 。 T0中斷服務(wù)程序包括一系列的 子程序：溫度采樣子程序 、數(shù)字濾波子程序、越限處理程序、 PID計算程序等。在 T0 中斷服務(wù)程序中， C8051 一方面把計算出來的 PID 值的補碼送入 TL0（ TH0 為FFH），使 “ 1”狀態(tài)和啟動 T1工作，然后等待 T1中斷，并在該中斷服務(wù)程序中使“ 0”狀態(tài)，以便在 ，控制加在固態(tài)繼電器上的同步脈沖數(shù)，達(dá)到對爐內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。 啟動 T0工作 SETB ET0 。清顯示緩沖區(qū) MOV TMOD,56H 。 主程序 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計 ） 25 圖 3－ 12 主程序圖 /*主程序 */ ORG 0000H DISM0 DATA 78H DISM1 DATA 79H DISM2 DATA 7AH DISM3 DATA 7BH ；定義四個顯示緩沖區(qū) MOV SP,50H 。脈沖的寬度則由 T1計數(shù)器溢出中斷決定。通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和 T0中斷服務(wù)程序兩部分組成。 但實際的飛升曲線起始有彎曲 ，不易找到確切的位置來滯后時間，這時可用一階加純滯后的虛線曲線來迫近，使后面大部分重合，而起始部分則可定出一個等效的滯后時間τ ， 這使我們可在曲線的轉(zhuǎn)折點（即拐點）處作一切線，如圖與時間軸的交點認(rèn)為是一階的起點，即純滯后時間τ，而切線與穩(wěn)態(tài)值的交點時間常數(shù)應(yīng)為 T0，加上純滯后時間則實測為 τ +T0。 利用同樣的方法測得的電阻爐爐溫的飛升曲線 將上述測得的兩條飛升曲線與典型傳遞函數(shù)的飛升曲線比 較，可知圖 310是一階對象的飛升曲線，而電阻爐爐溫的飛升曲線是帶純滯后的一階對象。它在穩(wěn)定控制信號作用下系統(tǒng)有一個穩(wěn)定的輸出，然后突然在輸入端加一幅適宜的階躍控制信號。 （４） 純滯后曲線的測量 在實際測量對象的曲線時，一般只能 在較窄的動態(tài)范圍中進(jìn)行。 表 32 擴(kuò)充曲線響應(yīng) 表 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計 ） 22 控制度 控制規(guī)律 T Kp Ti Td PI PID PI PID PI PID PI PID （ ３ ）階躍響應(yīng)曲線的測定 一階對象： 對象的微分方程為： Ty(t)‘ +y(t)=Kc(t) （ 38） 它的傳遞函數(shù)為： W(s)=K/(T0S+1) （ 39） 圖 3－ 7 一階曲線圖 它的曲線如上圖所示。 （２） 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定 的步驟如下： ● 數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)下，將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來。如上圖中介紹的三種工能的各自特性，這樣，完全可以按照其大小 來選擇控制度。其大小對系統(tǒng)的性能影響很大?？刂菩Ч脑u價函數(shù)通常采用 20()E t dt?? （誤差平方積分）表示。啟動整定程序時，系統(tǒng)將切斷 PID 控制器，在閉環(huán)中接入帶滯環(huán)的繼電特性，系統(tǒng)將產(chǎn)生受控振蕩 ，見圖 3－６ 。 由式（ 31）可得孔子其在 K1 個采樣值為： 11 1 1 2 00[ ( ) ]k Dk p k j k kjI TTu k e e e e uTT?? ? ? ??? ? ? ? ?? （ 33） 將式（ 31）與式（ 33）相減，并整理，可得增量式 PID 控制算法公式為： 1 1 1 1 2[ ( 2 ) ]Dk k k p k k k k k kI TTu u u k e e e e e eTT? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計 ） 19 112( 1 ) ( 1 )D D Dp k p k p kI T T TTk e k e k eT T T T??? ? ? ? ? ? (34) 上式可以寫成： ( ) ( 1 ) [ ( ) ( 1 ) ] ( ) [ ( ) 2 ( 1 ( 2 ) ]p I DU n U n k E n E n k E n k E n E n E n? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?） ( 1)p I DU n p p p? ? ? ? ? (35) PID控制算法子程序設(shè)計 由于電阻爐一般都屬于一階對象，為了求出幾個系數(shù)，我們用到擴(kuò)充響應(yīng)曲線整定 PID 參數(shù)。 綜合上述各因素，選擇采樣周期，應(yīng)在滿足控制系統(tǒng)的性能要求的條件下， 盡可能 地選擇低的采樣速率。 （ 3）從抑制擾動的要求來說，采樣周期應(yīng)該選擇得小些。采樣周期 T 是設(shè)計者要精心選擇的重要參數(shù)，系統(tǒng)的性能與采樣周期的選擇有密切關(guān)系。 數(shù)字 PID 控制算法可以分為位置式 PID控制算法和增量式 PID控制算法。所以對有較大慣性或是滯后的被控對象，比例 +微分控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過 程中的動態(tài)特性。 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計 ） 17 圖 3－ 3 微分控制 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩 甚至是失真。如果 單獨用積分 (I)的話，由于積分輸出隨時間積累而逐漸增大，故調(diào)節(jié)動作緩慢，這樣會造成調(diào)節(jié)不及時，使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度下降。 圖 3－１ 比例控制 （ 2） 積分控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。除了系統(tǒng)控制輸入為 0 和系統(tǒng)過程值等于期望值這兩種情況，比例控制都能給出穩(wěn)態(tài)誤差。 當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或是不到 精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 Ⅲ 區(qū)為幅值大于 25V的范圍，稱為抑制區(qū)在此區(qū)域內(nèi)加入輸入信號， SSR的導(dǎo)通被抑制。光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開， R8和 C組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。而當(dāng)輸入的控制信號撤銷后，無論哪一種類型，它們都是流過雙向控制硅負(fù)載電流為零時才 關(guān)斷。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，固態(tài)繼電器有直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼 電器之分。 ，輸入失調(diào)電流 20nA。 ，對于 10%精度的儀表應(yīng)≤ 177。采用低漂移，高增益的運算放大器作為主要放大器，具有線路簡單和良好的可靠性，穩(wěn)定性及各項技術(shù)性能。 DDZⅢ型溫度變送器 本次采用的是 DDZ－Ⅲ型溫度變送器，它的工作原理如下： 圖 2－ 12 變送器原理圖 直流信號通過輸入引線輸送到儀表，此電壓信號與零點調(diào)整橋路上的一臂上電勢相疊加后輸入到主放大器同相端，經(jīng)過放大器放大后成為電流信號疊加后輸入到主放大器同相端，經(jīng)過放大器放大后成為 4～ 20mA電流信號，流入輸出電流互感器初級，直流信號被 10Kz頻率的方波調(diào)制后耦合到互感 器初級，再被整流濾波成為 4～ 20mA DC信號輸出。 為了補償熱電偶測量過程中因冷端溫度不為 0 或是變化而引起熱電勢的變化值，我們采用冷端溫度自動補償法，也稱為補償電橋法，補償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓 abU 作為 補償信號。 熱電偶的溫度補償 熱電偶測溫的誤差，在低溫大約為 度，高溫相對誤差大約為 %，例如，鉑銠 10 鉑熱電偶在 0600度間的允許誤差為177。 一般熱電偶很短 (幾百 mm～幾千 mm)，熱電偶冷端溫度會隨設(shè)備和環(huán)境溫度不斷變化。熱端插入需要測量的設(shè)備之中，冷端置于設(shè)備之外。 E(t,t0)=eAB(t)eAB(t0) (21) 式中： e下標(biāo)字母表示電勢的方向。平衡時，在Ａ、Ｂ兩個導(dǎo)體間的電位差稱為接觸電動勢。 熱電偶的測溫原理的以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的，將任意兩種不同的導(dǎo)體 A/ B 組成一閉合回路（圖211）只要其連接點 2溫度不同，在回路就產(chǎn)生熱電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱效應(yīng)，我們就是利用熱電偶的熱效應(yīng)來測量溫 度的。這些中斷的中斷標(biāo)志和配置位在端口 3 中斷標(biāo)志寄存器中。如果一個 /INT0 或 /INT1 外部中斷被配置為邊沿觸發(fā)， CPU 在轉(zhuǎn)向 ISR 時將自動清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志。 1： 計數(shù)器 /定時器使用系統(tǒng)時鐘。 0： 定時器 1使用系統(tǒng)時鐘的 12分頻。 這些位選擇定時器 1 操作方式 表 22 定時器 1 選擇一覽 表 3位： GATE0： 定時器 0 門控位 0： 當(dāng) TR0=1 時無論 /INT0 如何定時器 0 允許 1： 只有在 TR0=1 并且 /INT0=邏輯 1 時定時器 0 允許 2位： C/T0： 計數(shù)器 /定時器選擇 0： 定時器功能 T0M 位 定義的時鐘使定時器 0 加 1： 計數(shù)器功能在外部輸入引腳 01位： T0M1T0M0： 定時器 0 方式選擇 這些位選擇定時器 0 操作方式 表 23 定時器 0 選擇一覽表 （ 3） 時鐘控制寄存器 圖 2－ 9 CKCON 時鐘控制寄存器 76位：未用讀 =00b， 寫 =無關(guān) 5位： T2M： 定時器 2時鐘選擇 此位控制定時器 2 的系統(tǒng)時鐘的分頻當(dāng)定時器為波特率發(fā)生方式或計數(shù)器方式即（ C/T2=1） 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計 ） 10 此位被忽略。 0： 當(dāng) TR1=1 時無論 /INT1 如何定時器 1允許。 0位： IT0： 中斷 0 類型選擇 此位選擇 /INT0 信號否檢測到下降沿中斷還是檢測到低電平有效中斷。 2位： IT1： 中斷 1 類型選擇 此位選擇 /INT1 信號檢測到下降沿中斷還是檢測到低電平有效中斷。 1定時器 0已溢出。 6位： TR1： 定時器 1控制 0定時器 1禁止。這兩個定時器 /計數(shù)器都有四種工作方式，通過設(shè)置定時器 /計數(shù)器方式寄存器 TMOD中的方式選擇位 M1M0 來選擇工作方式每個定時器都可被獨立配置。 當(dāng)作為計數(shù)器時計數(shù)器 /定時器寄存器在選擇的輸入引腳 P04/T0,P05/T1,P06/T2每 1次從高到低跳變都加 1對事件計數(shù)的最大 頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的 1/4輸入信號不必是階段性的但是它應(yīng)該被保持在給定的電平至少 2個完整的系統(tǒng)時鐘周期來確保該電偏高取樣。 表 21 定時 /計數(shù)器表 當(dāng)作為定時器時計數(shù)器 /定時，器寄存器在每一個定時時鐘脈沖下都加 1或 12除。圖 6 為其中一路模擬運算放大電路。橋式電路傳感器輸出信號 INl+、 INl 一經(jīng) INA326EA 放大后送入多路模擬切換開關(guān)，然后由 C805lF060 的 A／ D 電路進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換。 （ 1） 多路模擬開關(guān)切換電路 因為 C8051F060 只有 2 路高速 A／ D 轉(zhuǎn)換器，而實際上有 4 路模擬量需要采集，故需要一個多路模擬切換開 關(guān)。 CPU通過 SFRS 控制數(shù)模轉(zhuǎn)換和比較器。該 ADC工作在 500ksps的最大采樣速率時可提供真正的 8 位精度。注意，在對 Flash存儲器操作時，讀操作用 MOVC 指令，寫操作用 MOVX 指令，若用 MOVX 讀操作時，只能讀到XRAM 區(qū)。 （ 2）程序存儲器 C8051F060單片機(jī)的程序存儲器為 64KB 的 Flash 存儲器，它能以 512 字節(jié)為扇區(qū)實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，無需提供片外專用編程電壓，其中從 0xFC00~0xFFFF 的 1024 字節(jié)為保留區(qū)。 C8051F060 單片機(jī)還有一個 4KB 的片內(nèi) XRAM，其尋址