【正文】 點是： 1 由系統(tǒng)的開環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線確定系統(tǒng)的增益（比例系數(shù)） K,系統(tǒng)時間常數(shù)T和死區(qū)時間τ，并計算出系統(tǒng)的響應(yīng)率： 2如果控制系統(tǒng)只采用比例環(huán)節(jié)，則應(yīng)取： 3如果控制系統(tǒng)只采用比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)，則應(yīng)?。? R= K T— τ (4— 6) Kp=1 R*τ （ 4— 7） Kp = R*τ ， Ki = R*τ 2 （ 4— 8） 信息工程學院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 17 頁 共 44 頁 4如果控制系統(tǒng)中比例、積分和微分三個環(huán)節(jié)都采用時，則應(yīng)?。? 控制系統(tǒng) PID參數(shù)的確定也可以采用其他工程方法，如擴充臨界比例度法和擴充響應(yīng)曲線法等，在實際應(yīng)用中也很有效?？紤]到采樣時間 Ts 對 輸出控制量的影響，故將式 4— 2 的控制算法改為： SdnjiP BneKjeKneKnu ????? ?? )()()()( 0 （ 4— 3） 其中， Bs 為系統(tǒng)偏移量。 可編程控制器 PID 調(diào)節(jié)器的設(shè)計是以連續(xù)系統(tǒng)的 PID 控制規(guī)律為基礎(chǔ)，然后將其數(shù)字化，寫成離散形式的控制方程 ，根據(jù)離散方程進行控制程序設(shè)計。比例、積分、微分三者結(jié)合起來可以滿足不同的控制要求。其工作原理：首先寫 CPU個指令（例mov、 inc、 dptr、 rrc、等）是否正常，如正常跳過檢查，否則繼續(xù)檢查 CPU直到正常；在檢查鍵盤的方法是寫一段鍵盤掃描程序，掃描一次如果沒有鍵按下正常跳過到顯示檢測，否 則繼續(xù)檢查鍵盤直到正常；在檢查顯示的方法是分別點亮 2個數(shù)碼管以 0、 9如正常則自檢完畢。這樣制作簡單實用溫度增減的單位是 10℃，及首先確定是要 增加溫度還是降低溫度，按下第一個鍵。這樣就必須進行數(shù)字和模擬量之間的轉(zhuǎn)換，從而引入了 ADC0804 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在比較完成后單片機要發(fā)出控制指令通過一電壓量來控制荊閘管的導(dǎo)通角，從而控制溫度的升降。使用這種接口方法，雖然軟件簡單，僅需使用一條輸出指令就可以進行 LED顯示，但使 用硬件卻比較多，而硬件譯碼又缺乏靈活性，所以較少使用。因此提供給 LED 顯示器的字形代碼正好一個字節(jié)。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就尋通點亮，而輸入低電平的則不點亮。 LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： A．共陽極接法 信息工程學院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 12 頁 共 44 頁 把發(fā)光二信用證管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。 LED顯示器在單片機中的應(yīng)用非常普遍。 ，每隔一定時間執(zhí)行一次鍵盤掃描程序，定時可由單片 機的定時器完成。這些操作內(nèi)容通常都是由軟硬件結(jié)合的方法實現(xiàn)的。矩陣式鍵盤也稱為行列式鍵盤，因為鍵的數(shù)目較多，所以鍵按行列組成矩陣。 VCC：電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓。輸入單端正電壓時， VIN（ ）接地；而差動輸入時，直接加 VIN（ +） VIN（ ） 。 WR DI0 Rfb DI7 CS Iout1 Xfer Iout2 WR1 Vref WR2 LM327 +5V =+ +5V 信息工程學院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 10 頁 共 44 頁 /WR：用來啟動轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當于 ADC 的轉(zhuǎn)換開始，當 /WR 由 HI 變?yōu)?LO 時轉(zhuǎn)換器被清除；當 /WR 回到 HI 時，轉(zhuǎn)換正式開始。 ■ 分辨率： 8 位； ■ 轉(zhuǎn)換時間： 100us； ■ 總誤差：177。 （ 4）、單緩沖方式連接：所謂單緩沖方式就是使 DAC0832 的兩個輸入寄存器中有一個（多為 DAC寄存器）處于直通方式，而另一個處于受控的鎖存方式。 信息工程學院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 8 頁 共 44 頁 （ 3）、 DAC0832 的原理框圖如下所示：由圖可知數(shù)字量是通過兩級寄存器送至 D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端。電流 IOUT1與 IOUT2的和為常數(shù)， IOUT IOUT2隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化。當 XFER 為低電平， WR2輸入負脈沖，則在 LE2產(chǎn)生正脈沖； LE2為高電平， DAC寄存器的輸出和輸入寄存器的狀態(tài)一致， LE2負跳變，輸入寄存器的內(nèi)容 打入 DAC寄存器。 XFER：數(shù)據(jù)傳送信號，低電平有效。 D0~D7:數(shù)據(jù)輸入線； ILE:數(shù)據(jù)允許鎖存信號，高電平有效； CS:輸入寄存器選擇信號，低電平有效。 XTAL2 18 O 晶體 2 晶振輸出 信息工程學院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 6 頁 共 44 頁 （二）、功能圖 （三）、 DAC0832 （ 1） DAC0832芯片是一種具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的 8位 DAC，它能直接與 MCS51單片機接口，其具有以下特性參數(shù)： ? 分辨率為 8位； ? 電流穩(wěn)定時間 1us。如果 EA為高時，將執(zhí)行內(nèi)部程序除非程序，計數(shù)器可以大于 0FFFH(4k 器件 ) ，1FFFH(8k 器件 )， 3FFFH(16k 器件 )， 7FFFH(32k 器件 )。當作為輸入腳時，被外部拉低的 P2口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 (見 DC 電氣特性 ) 。 P0也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作數(shù)據(jù)總線此時通過內(nèi)部強上拉傳送 1。 5． 軍事裝備方面 科技強軍，在國防現(xiàn)代化離不開計算機，在各種軍事設(shè)施和武器中都有單片機在發(fā)揮其作用。 3． 家用電器方面 當前，家用電器產(chǎn)品的一個重要 發(fā)展趨勢是不斷提高其智能化程度，而家電智能化的進一步提高就需要有單片機參與。 應(yīng)用領(lǐng)域： 1． 工業(yè)自動化方面 自動化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，提高經(jīng)濟效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量和減輕勞動強度。 控制器（ mcu） （控制算法） 晶閘管控 制 電阻爐 D/A 溫度采集 A/D 實際溫度 設(shè)定溫度 + 目 錄 一．主要器件的使用和介紹 ........................................... 1 （一）、單片機 ..................................................... 1 （二）、功能圖 ..................................................... 6 （三）、 DAC0832 .................................................... 6 （四）、 ADC0804 .................................................... 9 （五）、 LM741 運算放大器 .......................................... 11 （六）、單片機鍵盤和鍵盤接口 ...................................... 11 （七）、 LED 顯示器接口 ............................................ 11 二．實際電路 ...................................................... 13 （一）、電路的制作 ................................................ 13 （二）、電路的調(diào)試 ................................................ 18 三．功能說明 ...................................................... 18 （一）、采集部分 .................................................. 18 （二）、控制部分 .................................................. 19 四、結(jié)束語 ........................................................ 20 五．致謝詞 ........................................................ 21 六．參考文獻 ...................................................... 22 附錄一 元件明細表 ................................................ 23 附錄二 系統(tǒng)總程序 ................................................ 25 附錄三 英文資料及其譯文 .......................................... 29 附錄四 翻譯中文 .................................................. 38 附錄五 電路原理圖 ................................................ 44 信息工程學院 基于 51單片機 智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 1 頁 共 42 頁 一．主要器件的使用和介紹 （一）、單片機 單片機清晰實物圖 單片機最小系統(tǒng)電路圖 概述： 單片機因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個芯片上而得名，具體說就是把中央處理器 CPU信息工程學院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 2 頁 共 44 頁 （ Central Processing Unit）、隨機存儲器 RAM(Random Access Memory)、只度存儲器（ Read Only Menory）、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器以及 I/O（ Input/Output）口電路等主要微型機部件，集 成在一塊芯片上。電阻爐溫度控制系統(tǒng)的組成如下圖所 示： 溫度控制系統(tǒng)框圖 圖中的控制器即是單片機，它按比例控制規(guī)律來設(shè)計控制程序。 (3)保溫段，即要求在某一過程中爐溫基本保持不變。為了保證生產(chǎn)過程正常安全地進行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以及減輕工人的勞動強度，節(jié)約能源，對加熱用的各種電爐要求在一定條件下保持恒溫，不能隨電源電壓波動或爐內(nèi)物體而變化；或者要求有的電爐的爐溫根據(jù)工藝條件，按照某個指定的升溫或保溫規(guī)律而變化，等等。其中溫度監(jiān) 測是控制農(nóng)作物生長的關(guān)鍵因素，由于不同溫室中的農(nóng)作物生長所需要的溫度不同且要求穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi)。 （ 4） 某大型飛機洞庫線道長 ,環(huán)境復(fù)雜 ,由于其存儲有重要的軍事物資 ,對 其溫度、濕度、油分子濃度、火警等信號進行綜合監(jiān)測是一項重要的任務(wù)。 （ 3）金屬粉末注射成型技術(shù) (Metal Injection Molding) 是近年來粉末冶金學科和工業(yè)中發(fā)展比較突出的領(lǐng)域。使用一種基于總線的和一線制數(shù)字的溫度傳感器測控系統(tǒng) ,可以應(yīng)用在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)中 ,既能最大限度地達到節(jié)能的目的 ,又能很好地滿足人們對室內(nèi)熱環(huán)境智能化的要求。另外一個熱源是安裝在機箱后部散熱器上的功率器件。而在實際溫控過程中既要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ,又要求快速性。 DS18B20。該設(shè)計 使用DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器進行多點測溫，通過 RS232 串口實現(xiàn)單片機與 PC機之間的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)各溫度點的實時測溫及根據(jù)上位機的溫度設(shè)定值完成對其中一點溫度的控制。為 此，本文以 AT89S51 單片機為處理核心進行了智能溫度監(jiān)控系統(tǒng)的下位機設(shè)計，詳細闡述了系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計方法。 multipoint temperature measure and control。在很多工業(yè)應(yīng)用的場合下，環(huán)境非常惡劣，人工直接操作儀表很不現(xiàn)實 ,采用有線數(shù)據(jù)通信的方式也有限制，在數(shù)據(jù)記錄上也需要人工抄寫，因此需要一種無線隔離的操作方式。 微處理器（ CPU）和數(shù)字信號處理器（ DSP）為高速芯片，可能產(chǎn)生過熱即危險溫度。 （ 2）