【正文】 清華大學(xué)出版社， 1997. 【 15】 張毅剛等編 . MCS51 單片機(jī)應(yīng)用 設(shè)計 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1993 【 16】 沙占友 .新編數(shù)字化測量技術(shù) [M].北京：國防工業(yè)出版社， 1998. 【 17】 張俊謨編著 .單片機(jī)中級教程原理與應(yīng)用 . 北京航空航天大學(xué)出版出社， 【 18】 何立民編著 .單片機(jī)高級教程應(yīng)用與設(shè)計 . 北京航空航天大學(xué)出版出社， 【 19】 張奮程 最新 CMOS 數(shù)字集成電路應(yīng)用手冊 .廣東科技出版社， 1995 【 20】 潘新民 微型計算機(jī)控制技術(shù) 高等教育出版社 4. 進(jìn)度要求： 【 21】 11 月 23 日完成論文初稿。 【 6】 總結(jié) 單片機(jī)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 經(jīng)驗。畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 茲發(fā)給 班學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： （論文）題目： 單片機(jī)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 【 1】 應(yīng)完成的項目： 【 2】 了解熟悉 單片機(jī)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 基本原理。 【 5】 完成 單 片機(jī)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 。254~309。 【 24】 1 月 4 日論文 答辯。 它是用溫度傳感器將 檢測到的實際 爐 溫 A/D 轉(zhuǎn)換，送入計算機(jī)中， 與 設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差。但在控制過程中應(yīng)該注意，采樣周期不能太短，否則使調(diào)節(jié)過于頻繁，不但執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能反應(yīng)，而且計算機(jī)的利用率大為降低。t be too short, make regulate otherwise too multifarious, not only carry out the organization can39。 serial munication。但是在控制精度要求較高時，單純地采用開環(huán)控制往往達(dá)不到滿意的控制效果，所以此時必須采用閉環(huán)控制方式，常規(guī)采用模擬量的 ND 調(diào)節(jié)方式。根據(jù)溫度變化慢，并且控制精度不易掌握的特點，本文設(shè)計了以 89C51單片機(jī)為檢測控制中心的水溫自動控制系統(tǒng)。 第一章 硬件電路設(shè)計 在溫度控制中，經(jīng)常采用是 硬件電路主要有兩大部分組成：模擬部分和數(shù)字部分 ，對這兩部分調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行調(diào)節(jié)，但都存在著許多缺點，用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制使構(gòu)成的系統(tǒng)靈活，可靠性高，并 可用軟件對傳感器信號進(jìn)行抗干攏濾波和非線性補(bǔ)償處理，可大大提高控制質(zhì)量和自動化水平 ； 總的來說本系統(tǒng)由四大模塊組成，它們是輸入模塊、單片機(jī)系統(tǒng)模塊、計算機(jī)顯示與控制模塊和輸出控制模塊。它內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控和過零觸發(fā)電路等器件。 MCS51型單片單板機(jī) 圖 1 溫度控制系統(tǒng)原理硬件結(jié)構(gòu)框圖 本系統(tǒng)的任務(wù)是對水的溫度進(jìn)行實時檢測和控制 ， 單片機(jī)定時對溫度進(jìn)行檢測，通過溫度傳感器把溫度值轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，該電壓經(jīng)放大器放大后通過 A/D 轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的數(shù)字量，再經(jīng)數(shù)字濾波和查表程序得到當(dāng)前的采樣溫度TX 通過串行通訊送給計算機(jī) 。 溫度控制范圍： 0℃～ 100℃ ,控制精度≤ ℃ . 1． 1 主機(jī)電路的設(shè)計 主機(jī)選用 INTEL 公司的 MCS— 51 系列單片機(jī) 89C51 來實現(xiàn)，利用單片機(jī)軟件編程靈活自由度大的特點，力求用軟件完善各種控制算法和邏輯控制。 1． 2． 1 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計 數(shù)據(jù)采集電路主要由 AD590， MCl403， 0P07， 74LS373 組成。模擬電路硬件部分見圖 2。由于被控對象功率不大，所以采用了弱微分方式。此外，還有越限報警，當(dāng)溫度低于 40C 時黃色發(fā)光二極管亮；高于 90C 時紅 色二極管亮。所以若一個 MCS51應(yīng)用系統(tǒng)需要連接較多的并行輸入輸出外圍設(shè)備（如打印機(jī)、鍵盤、顯示器等），就必需擴(kuò)展并行接口。如 8255A可作為編程器接口，將 RAM6116中的數(shù)據(jù)固化到 EPROM2732中，而應(yīng)用得最多的則是鍵盤 /顯示器擴(kuò)展電路。 8279能自動完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。由 3— 8譯碼器對 SL0﹀ SL2譯出鍵掃描線，由另一 3— 6譯碼器譯出顯示器的位掃描線，并采用了編碼掃描方式。 顯示采用 3位共 陽 LED 靜態(tài)顯示方式，顯示內(nèi)容有溫度值的十位、個位及小數(shù)點后一位，這樣可以只用 (TXD)口來輸出顯示數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了單片機(jī)端口資源，在 (TXD)的控制下通過 74LSl64 來實現(xiàn) 3 位靜態(tài)顯示。 89C51 可以讀入轉(zhuǎn)換好數(shù)字量，并將該數(shù)字量送到軟件部分查表程序的參數(shù)入口，從而查出它所對應(yīng)的溫度值，即為采樣溫度值。 采用8098 單片機(jī)構(gòu)成掉電保護(hù)裝置，對掉電流的檢測電路，補(bǔ)償電路均可采用原保護(hù)裝置中的電路單元，運算處理單元主要由 8098單片機(jī)，可編程并行接口 8255A、A/D 轉(zhuǎn)換器等組成，其原理圖見圖所示，其檢測電路、補(bǔ)償電路部分略。掉電時，若橫向保護(hù)拒動或分支開關(guān)拒動，其輸入為低電平，動作為高電平。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成時鐘電路，另外該時鐘內(nèi)置獨立直流電源，所以是掉電可運行的，即無論系統(tǒng)掉電與否，都不會影響正常走時。利用 PID 溫度控制曲線可以方便地實現(xiàn) PID 參數(shù)的整定。當(dāng)測得溫度大于上限溫度設(shè)定值理，表中上限指示燈閃爍，測得溫度小于等于溫度下限設(shè)定值時，下限指示燈閃爍；反之，溫度在上限溫度和下限溫度之間時正常指示燈亮，同時，當(dāng)溫度越上限或下限時，單片機(jī)硬件部分也會發(fā)出報警信號。 系統(tǒng)的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實現(xiàn)模塊和運算控制模塊。在等待 T1 中斷時，將本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后調(diào)用顯示子程序；從 T1 中斷返回后，再從 T0中斷返回主程序并繼續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次 T0中斷。 圖 4 主程序流程圖 2． 2 功能實現(xiàn)模塊 功能實現(xiàn) 模塊主要由 A／ D轉(zhuǎn)換子程序、中斷處理子程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序等部分組成。 2． 2． 2 鍵盤中斷子程序 作為優(yōu)先級最高的功能控制鍵，系統(tǒng)要實時響應(yīng)該中斷。 2． 2． 4 采樣子程序 流程圖如圖 5所示。 2． 3 運算控制模塊 運算控制模塊涉及標(biāo)度轉(zhuǎn)換、 PID 算法、以及該算法調(diào)用到的 乘法子程序等。該方法不僅大大減小了超調(diào)量 (見圖 6)，而且有效地克服了積分飽和的影響，使控制精度大大提高。設(shè)計結(jié)果由圖 5和圖 6 可以看出：本設(shè)計的控制器工作穩(wěn)定，控制精度高，改進(jìn)的 PID 算法超調(diào)量大大降低；軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高了通用