【正文】 V直流電源供電， 電磁閥也需要 24V直流電。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片 7805和7812解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。它集 Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8位微處理器于單片芯片中。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并 禁止 其他 所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。在 Flash編程時(shí)， P0口接受指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 Flash編程和程序校驗(yàn)期間， P1接受低 8位地址。在訪問(wèn)外程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門(mén)電路。 表 P3口的第二功能 端口功能 第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（ ） 串行輸入口 T0（ ） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部輸入 TXD（ ） 串行輸出口 T1（ ） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0 WR（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 INT1（ ） 外中斷 1 RD（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 RST：復(fù)位輸入。 復(fù)位電路如圖（ 1） 所示。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí) ,該引腳加上＋ 12V 的編程電壓 Vpp。 19 3 軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 軟件總體概述 根據(jù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的軟件程序，實(shí)際上就是對(duì)系統(tǒng)的管理程序和控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序?qū)︽I盤(pán)中斷進(jìn)行響應(yīng)，然后掃描鍵盤(pán)，轉(zhuǎn)入對(duì)應(yīng)的鍵值程序。由于水位控制的程序相對(duì)簡(jiǎn)單，所以主程序中循環(huán)執(zhí)行。 LJMP MAIN。初始化堆棧 MOV KEY_BUF_G,00H 。 MOV ERR1,00H。 MOV KD,00H。采樣周期 4S SHUIWEI:JNB ,L1。高水位，跳轉(zhuǎn) JNB 。低水位，跳轉(zhuǎn) SJMP SHUIWEI。電磁閥關(guān)斷，停止加水 SJMP SHUIWEI。電磁閥開(kāi)通，加水 SJMP SHUIWEI。 T0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0中斷，由 T0的溢出引起。此外，在 TCON中另有 4位用于選擇引起外部中斷的條件并作為標(biāo)志位。 ES：串行口 中斷允許位。 EX1：外部中斷 1允許 位。 EX0：外部中斷 0允許位。 (B8H) IP PS PT1 PX1 PT0 PX0 (A8H) IE EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 23 PT1： T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 PT0： T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 在 AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)中，高級(jí)中斷能夠打斷低級(jí)中斷 以形成中斷嵌套；同級(jí)中斷之間，或低級(jí)對(duì)高級(jí)中斷則不能形成中斷嵌套。定時(shí)初值為 TH0=3CH， TL0=B0H，即X=15536，這樣可得到定時(shí)時(shí)間為 )(*1*)15536(*)( 102 616 sTXNt ????? ?，由于采樣周期為 4s，所以需要對(duì)溢出進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)溢出 80次時(shí)才執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了采樣周期為 4s。 鍵盤(pán)中斷服務(wù)子程序流程圖如圖 。如果有 Enter 鍵入，則開(kāi)始鍵盤(pán)輸入 JB ,EXIT。溫度為基準(zhǔn)，進(jìn)行加減的 MOV KEY_BUF_S,DIS_BUF_S MOV KEY_BUF_B,DIS_BUF_B JB ENTER_FLAG,EXIT 。 CLR 。 EXIT:POP PSW。而在數(shù)字控制系統(tǒng)中，則使用數(shù)字調(diào)節(jié)器來(lái)代替模擬調(diào)節(jié)器。特別是在工業(yè)過(guò)程控制中由于控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，系統(tǒng)的參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論分析綜合要耗費(fèi)很大代價(jià)進(jìn)行模型辨識(shí)。隨著計(jì)算機(jī)特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， PID數(shù)字控制算法已能用微機(jī)和單片機(jī)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。 PID調(diào)節(jié)之所以不衰，而且在數(shù)字化計(jì)算機(jī)時(shí)代仍能得到廣泛應(yīng)用，主要有以下幾方面的有點(diǎn)： 1) 技術(shù)成熟。 27 2) 易被人們熟悉和掌握。雖然計(jì)算機(jī)控制是離散的，但對(duì)于時(shí)間常數(shù)比較大的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其近似于連續(xù)變化。 本系統(tǒng)選用整型變量來(lái)實(shí)現(xiàn) PID算法，由于是用整型變量來(lái)做，所以不是很精確，但對(duì)于本系統(tǒng)所要求的電熱鍋爐來(lái)說(shuō)，這個(gè)精度足夠了。 其他子程序介紹 顯示子程序 由于采用單片機(jī)的串口外接串入并出移位寄存器驅(qū)動(dòng)顯示，越早寫(xiě)入串口的數(shù)據(jù)移到離單片機(jī)越遠(yuǎn)的顯示器。串口方式 0 28 MOV R1,04H。移入顯示數(shù)據(jù)的地址 LOOPDIS:MOV A,R0。 CJNE A,2,NOT2。 NOT2:MOV A,24H。地址增 1 DJNZ R1,LOOPDIS。 DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。溫度高字節(jié)（ MS Byte）高 5位是用來(lái)保存溫度的正負(fù)（標(biāo)志為 S的 bit11~bit15），高字節(jié)29 （ MS Byte）低 3位和低字節(jié)來(lái)保存溫度值（ bit0 ~ bit10）。整數(shù)部分的值經(jīng)過(guò)移位， 存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，用于后面數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行 PID 運(yùn)算；同時(shí)將其轉(zhuǎn)換為 BCD 碼，用于顯示。 PID運(yùn)算的輸出是一個(gè) 0255的值，這里我們假設(shè)每個(gè)單位輸出對(duì)應(yīng) 半個(gè)周期正弦波的導(dǎo)通，即 10對(duì)應(yīng) 5個(gè)周期正弦波，那么 255就對(duì)應(yīng) ，而每個(gè)正弦波的周期為 20ms。一般情況下，電熱鍋爐的近似數(shù)學(xué)模型可以描述為一個(gè)一階的、無(wú)振蕩、純時(shí)間滯后的慣性環(huán)節(jié)。 整定 PID參數(shù)的有很多，歸納起來(lái)可分為兩大類，即理論計(jì)算整定法和簡(jiǎn)易工程整定法。這些方法計(jì)算簡(jiǎn)便，易于掌握。 2）用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作。 3）選擇控制度，并根據(jù)所選的控制度查表 ，求得 T、 Kp、 Ti、 Td。 圖 SimLink中搭建的系統(tǒng) 模型圖 32 假設(shè)當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度的溫差為 50℃。 圖 系統(tǒng)的仿真波形圖 33 5 結(jié)論 基于 AT89S51 單片機(jī)的電熱鍋爐 水 位和 溫度控制系統(tǒng) ，在硬件部分有以下的特點(diǎn)： （ 1） 對(duì)于液位，利用電接點(diǎn)傳感器將 采集到的開(kāi)關(guān) 信號(hào)送入單片機(jī)中，在單片機(jī)中進(jìn)行比較操作，并控制電磁閥的通斷。 這樣的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)不需要使用 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，使 整個(gè)系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)緊湊、所用芯片少。由于時(shí)間和作者的水平有限， 沒(méi) 有選擇控制效果更好的模糊 PID 控制 ， 對(duì)延遲環(huán)節(jié)沒(méi)采用施密斯預(yù)估補(bǔ)償處理， 也沒(méi)有在程序上更加的完善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，沒(méi)能 進(jìn)一步提高控制精度。 他敏銳的洞察力和孜孜不倦的教誨使我受益終身，無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，都將激勵(lì)我?jiàn)^發(fā)向上。 感謝和我一起生活四年的室友，是你們讓我們的寢室充滿快樂(lè)與溫馨， “ 君子和而不同 ” ，我們正是如此！愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂(lè)！ 最后，對(duì)所有關(guān)心、理解、支持、幫助我的人們致以誠(chéng)摯的謝意 35 參考文獻(xiàn) [1] 孫新國(guó)，閆曉，許為疆，惠世恩 .電加熱常壓熱水鍋爐及其設(shè)計(jì) [J].工業(yè)鍋爐，2021， （ 61）： 6. 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[13] 邵裕森，巴筱云主編 .過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，. 36 附錄 1：系統(tǒng)硬件原理圖 123456ABCD654321D C B ATitleNumberRevisionSizeBDate:15Jun2010Sheet of File:D:\my design\畢業(yè)設(shè)計(jì).ddbDrawn By:A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U7 74HC164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U8 74HC164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U1074HC164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U9 74HC16412345678161514131211109RESPACK1200*812345678161514131211109RESPACK2200*812345678161514131211109RESPACK3200*812345678161514131211109RESPACK4200*8Y1 12MC2 20pC120P+5VR234.7K+5V2+1~3~4U5 SSRR19150接220V交流電+5VRL RES1U6 4N25R20300D11DIODE+5V+24V接12V直流電D9 D10LS1SPEAKERR15500R16500R173.1K+5V+5VabfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdppower9DS1DPY_7SEG_DPabfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdppower9DS2DPY_7SEG_DPabfcgdeD PY1234567abcdefg8dpdppower9DS3DPY_7SEG_DPabfcgdeD PY1234567abcdefg8