【正文】 ..................................................... 32 附錄二： 程序 變量定義 ................................................................................ 33 附錄三：實物圖 ............................................................................................ 35 致 謝 ................................................................................................................... 36 金陵科技學院學士學位論文 摘 要 III 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾 ：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完 全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 金陵科技學院學士學位論文 摘 要 V 注 意 事 項 （論文）的內容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ： 理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。所以在現(xiàn)代越來越多的人開始針對溫度的控制進行著深入研究。通過時間比例輸出結果來控制雙向可控硅的導通與關閉，從而達到對水溫控制的效果。 The temperature。因此，一批又一批的溫度控制器被人們生產(chǎn)出來，被應用在冶金、化工、醫(yī)療等眾多領域，與人們的生活息息相關。人們將溫度控制跟單片機相結合做出各種適合各種場合的溫度控制器。 國內外現(xiàn)狀 目前，國外的溫度控制技術已經(jīng)處于集 成化，智能化，使用方便的階段，而國內許多的溫度控制器還是處于體積龐大，溫度控制準確性不高的階段，總體的發(fā)展的水平不高。而且熱敏電阻工作處于一個線性 的 狀態(tài)，在本次的實驗的過程中溫度常常會處于一個非線性的狀態(tài)，所以 熱敏電阻 圖 熱敏電阻 不適合本次的課題。雖然它的工作的溫度范圍 55℃ ~+150℃ 但是在但使用 AD590 需要配合高精度的 ADC 配合使用才能得到數(shù)據(jù)，所以在使 用 AD590 時電路比較復雜 ， 成本高 ， 不適合 本次的課題。 圖 PT100 金陵科技學院學士學位論文 第 2 章 總體方案設計 3 （ 4）采用 DS18B20:DS18B20 具有在使用時不需要外接原件，單線的接口的方式等特點，其實物圖如圖 所示。 同時分段 PID，顧名思義就是能夠夠 按每部分加熱 的不同要求進行 靈活 的 調 整 從而 達到較好的調溫效果 ，所以比較的適合本次的課題。 系統(tǒng)組成總結構圖 系統(tǒng)組成總結構圖如圖 所示 ?？傇O計圖如圖 所示。 而本次課題的溫度區(qū)間在 0℃ ~100℃ ,其線性結構圖如圖 所示。即溫度對應電阻，電阻對應電壓，電壓對應 ADC 的值，金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 硬件電路設計 7 只要反過來推導就能夠最終算出當前溫度的值。 盡管如此單片機還是被人們廣泛應用。所以現(xiàn)在的 STC12C5A60S2 已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的 51 單片機，在社會生活中被廣泛應用。 通用 I/O 口 ； 有 EEPROM 功能 。 VCC：供電電壓 。當這 8 個端口作為地址或是數(shù)據(jù)總線使用時，其地址線是低 8 位的 A0~A7，數(shù)據(jù)線是 D0~D7； 口：可用作 I/O 口，也可用作時間輸出，當使用 ADC 時，其輸入的通道為 0； 口：當使用 ADC 時，其輸入通道為 1； 口：可當做 I/O 口使用，同時也可以作為數(shù)據(jù)的接受端，使用 ADC 的輸入為 2； 口： 主要用作外部信號的捕捉，脈寬 /沖的輸出，同時是數(shù)據(jù)串口的發(fā)送端。在整個 A/D 轉換 的過程中包括采樣、保持、 量化和編碼 這幾個過程 。 A/D 轉換分為積分型、逐次比較型、并 /串型比較型等。在本次的課題中 A/D 轉換輸出的信號是 10 位的信號。如圖 所示。 本次課題需要的是能夠實時的控制水溫即能夠實時的控制功率，所以對輸入跟輸出信號的隔離效果要好，而光耦正好能滿足這個要求。 雙向 可控硅 是在普通 的 可控硅的基礎上發(fā)展 過來 的，它 是由 兩只反極性并聯(lián)的可控硅組成 ， 在這兩個可控硅中只要加一個觸發(fā)電路，就可以實現(xiàn)控制 ， 比較的適合用在交流控制的電路中。如圖 ，而外金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 硬件電路設計 11 接一個電容的效果是為了起到濾波的作用。 圖 按鍵模塊電路圖 顯示模塊電路 本次課題的顯示模塊采用的是 LCD12864 的微型液晶屏。用于作于本次課題中的溫度實時顯示。 PID 控制器的基本原理：依照系統(tǒng)的設定值與被調量實測值的誤差，然后根據(jù)誤差的比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)的各種各樣的組合來算出被控對象的控制量。接下來要介紹的是 PID 的基本原理和參數(shù)整定等一系列的問題。 圖 比例控制器的階躍響應 比例控制器盡管非常容易迅捷，可是一旦想要控制帶有自平衡性的被控對象，就會有可能存在靜差。一旦當偏差出現(xiàn)的時候，此時積分就會生效，把偏差統(tǒng)計起來，接著就會把偏差慢慢的減小，直到?jīng)]有，那么控制器才會罷休。 （ 3）比例積分微分控制器 盡然我們把積分環(huán)節(jié)用進去，能起到去除靜差的作用，可這會大大的降低整體的響應速率，想要使整個流程加速，就必須在誤差出現(xiàn)的同時，不僅做出瞬間的反應對于偏差量，還要對變化產(chǎn)生及時的對應，換一種說法是把偏差扼殺在搖籃里。 圖 理想 PID 控制器的階躍響應 由微分部分的控制作用 dttdeTKu dpd )(? (式 6) 根據(jù)上面可知，在任 何情況下的偏差有一點變化，它都能發(fā)出控制信號，來調動整個輸出的調整，從而來防止偏差發(fā)生轉變。 想要讓單片機達成 PID 這個算法，那就要把公式 (3)變?yōu)殡x散式，就能把積分的運算部分給取代掉，然后微分就用差分方程來運算表現(xiàn)，即 ?? ?? kjt jTedtte 00 )()( (式 9) T kekedt tde )1()()( ??? (式 10) 在上面的公式中， T是采樣周期； k是采樣周期的序號，其中 k 的值為： 0、 2…… 。一般的數(shù)字 PID 控制器基本上都擁有兩種算法，如下所示。 通過圖 能得出，由于積分環(huán)節(jié)的功能是把固定一段時間的偏差信號進行累加，所以，通過計算機來計算位置型算法會比較麻煩，不但會造成存儲單元不夠用的情況，還會讓編程更加的復雜化，所以我們要采用另外一種算法，也是就是增量型算法。 因而可知，想要通過 )(ku? 與 )1( ?ku 得到 )(ku ，那我們只要三個歷史數(shù)據(jù)就能實現(xiàn)：)1( ?ke , )2( ?ke 和 )1( ?ku 。 數(shù)字 PID 控制器一般都是利用 D/A 轉換器來輸出控制量的，接著就在 D/A 轉換器中實現(xiàn)功能：數(shù)字信號轉換成模擬信號，轉化的模擬信號有可能是電流信號（ 4～ 20 mA）或者是電壓信號（ 0～ 5 V），接著利用放大驅動裝置來響應于執(zhí)行機構，在下一個控制量到來之前信號有效的時間將會持續(xù)。程序如下。 //在經(jīng)過一段時間的延時后，開始對程序進行初始化 // io_init()。 power_on_event()。 delay_ms(200)。 adc_pro()。 //adc //先是對子程序進行初始化 // void InitADC(void) { //P1ASF = 0xff。 delay_ms(2)。 _nop_()。//Wait plete flag ADC_CONTR amp。 //模擬量經(jīng)過 AD 模塊轉化為數(shù)字量的值 } 本課題的 AD 轉換采用的是輸出 10 位的數(shù)字信號。 是 否 有 按 鍵是 否 有 按 鍵按 鍵 已 釋 放延 時 大 于 1 0 m s獲 鍵 值 ， 鍵 值 處 理YYNN開 始結 束 圖 按鍵檢測與處理流程圖 金陵科技學院學士學位論文 第 5 章 軟件部分設計 24 在按鍵的過程中由于單按一次只能進行 攝氏度的調節(jié)，整體調節(jié)過程較慢，所以在按鍵的模塊中添加一個程序，當我長時間按鍵的時候，溫度調節(jié)能夠以 1攝氏度為單位進行調節(jié)。 //該階段對應流程圖，即為若是按鍵效果沒有 10ms，則直接進行輸出 ，即為第一個判定框 N的走向 // if(!(key_1_status)) { //該階段是按鍵慢慢增長的過程，對應課題中就是顯示屏顯示的溫度以 攝氏度為單位開始增長 // key_perss_counter++。//長按 } else if( key_perss_counter = key_perss_long_long_max_num ) { lcd_s_12864_light_0。 key_temp = 111。其計算阻值的方法先算出輸入端的電壓，再除以電流，就能得到其該時刻的電阻，其程序如下。 if( k_j_flag == 1 )//K { for(i = 0。//按照最低溫度處理 金陵科技學院學士學位論文 第 5 章 軟件部分設計 26 } else//高于最低溫度按照分段線性處理 如果大于了最 高溫度 認為高溫區(qū)也是線性區(qū) { k_j_temp = (((float)(in_data k_data_buffer[kk_index 1])) * ( (k_value_buffer[kk_index] k_value_buffer[kk_index 1]) / (float)(k_data_buffer[kk_index] k_data_buffer[kk_index 1]))) + k_value_buffer[(kk_index 1)]。在開始的過程中會給定 PID 的三個值。amp。 LastError = Error。 void pid_con(void)//由計算結果控制輸出 { //0 全關 //100 全開 if( pid_result == 0)//當 pid_result 的結果恒為 0時全關 // { ssr_con_0。 if( pid_con_counter 99 ) { pid_con_counter = 0。 在給一個 220V電壓后， LCD 顯示屏顯示 ℃ （未經(jīng)過處理的），如圖 所示。然后又開始升溫這次的升溫大約最高升至在 ℃時，水壺的電源顯示燈又滅掉 了，水溫開始進行自然冷