【正文】 成向?qū)Вm然它的各方面性能均不是特別突出，但使用較為方便；而AVR Studio集軟硬件仿真、調(diào)試、下載編程于一體，有效彌補了ICC AVR仿真能力的不足，同時還可以有效地對程序進行調(diào)試。該系統(tǒng)集計算機、強大的圖形化編程軟件和模塊化硬件于一體，建立靈活且以計算機為基礎的測量及控制方案，構(gòu)建出滿足需要的系統(tǒng)。 PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便（如圖23）。比例，積分，微分這三個環(huán)節(jié)又相互獨立，有各自不同的作用，在現(xiàn)場也可以根據(jù)實際情況來選擇使用。而當Kp值小時，又會使系統(tǒng)動作變得緩慢，所以校正系統(tǒng)很少單獨使用P控制。因此，PI控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。甚至在誤差形成之前，可能已被微分調(diào)節(jié)作用消除。PID控制 PID控制即比例控制、積分控制、微分控制的組合，綜合了3種控制器的優(yōu)點。目前PID不僅應用廣泛，發(fā)展也很快，已研究出很多對這3個參數(shù)進行自整定的智能控制器。用模糊條件語句寫出控制規(guī)律，再用算法語言來編寫程序，按此程序?qū)ιa(chǎn)過程進行自動控制。④從不同的觀點出發(fā)，可以設計不同的目標函數(shù)，其語言控制規(guī)則分別是獨立的，但是整個系統(tǒng)的設計可得到總體的協(xié)調(diào)控制。模糊集合理論的一個基本概念是函數(shù)或稱隸屬度。式中的“+”號表示列舉，并不是加號；作用每項中的分式也不表示相除，分母表示元素名稱，分子表示該元素的隸屬度。后面板編輯窗口：它是用戶為完成特定功能而編寫的程序，即VI的圖形化源代碼。流程圖提供VI的圖形化源程序，可以理解為傳統(tǒng)程序的源代碼。 節(jié)點類似于文本語言的函數(shù)或子程序，LabVIEW有兩種節(jié)點類型：功能函數(shù)節(jié)點或子VI節(jié)點，二者的區(qū)別在于功能函數(shù)節(jié)點是LabVIEW本身提供給用戶使用的，不可以對它進行修改；子VI則是用戶可以進入并根據(jù)實際需要對其加以修改。 LabVIEW程序執(zhí)行流程 宏觀上講，LabVIEW的運行機制已經(jīng)不是傳統(tǒng)上的馮這樣，可以結(jié)合圖形語言和文本語言各自優(yōu)點，更為靈活、高效、易用。 GPIB：通用接口總線（General Purpose Interface Bus）。 LXI：LAN在儀器領域的擴展（LAN eXtension for Instrumentation）?？梢耘c術語“串行通信”互換使用，盡管串行通信一般指的是一次傳輸一位。 USB：通用串行總線（Universal Serial Bus），大多數(shù)PC與外部設備互聯(lián)的標準總線。儀器驅(qū)動程序在功能模塊~Instrument I/O—Instrument Drivers子模板中。它是與驅(qū)動軟件通信的LabVIEW 儀器驅(qū)動VI 中的底層函數(shù)。下表給出了本系統(tǒng)用到的幾個通信模塊的基本屬性的描述。VISA Configure Serial PortVISA ReadVISA Bytes at Serial PortVISA Set I/O Buffer Size 安裝NI光盤Tookit Software中的LabVIEW PID Control Tookit，即可在LabVIEW中生成該工具包。 圖32 PID的使用范例PID ，增加了一些高級的功能，如可以設定期望值的范圍（setpoint range），手動控制（manual control），線性化（linearity）等功能。PID Control Input ，放在PID控制器的process variable前端，可以濾去小于采樣率十分之一的輸入值。圖34構(gòu)建PID控制系統(tǒng) 模糊控制模塊簡介 安裝NI光盤Tookit Software中的LabVIEW PID Control Tookit，即可在LabVIEW中生成該工具包。.fc文件是NI自定義的一種文件格式，用于仿真模糊控制器推理機中的知識庫。工程師根據(jù)實際情況將制定好的規(guī)則寫入，完成后點擊Quit；最后點擊File——Save，給出保存位置和文件名。4 以單片機為核心的下位機的設計 下位機設計方案下位機上，本設計采用Atmega16控制DS18B20采集溫度，并將采集到的溫度通過串口發(fā)送到上位機，以便處理。由于需要進行串口通信，（如圖41）。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。DS18B20共64位ROM。第5個字節(jié)則是用戶第3個EEPROM的鏡像?？刂破鲗?8B20操作流程： （1）復位：首先必須對DS18B20芯片進行復位，復位就是由控制器（單片機）給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號。如果復位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設計時要注意意外情況的處理。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨有的ID號來區(qū)別，一般只掛接單個18B20芯片時可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。 （5）執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個操作要視存儲器操作指令而定。緊接著執(zhí)行第二個周期為復位、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9個字節(jié)，中途可停止，只讀簡單溫度值則讀前2個字節(jié)即可）。然后設置開啟發(fā)送和接收中斷使能，并且設置幀格式，通常選擇8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。串口發(fā)送和接受函數(shù)比較簡單，本設計不再贅述。此關系的測量需要進行硬件調(diào)試才可以達到較為理想的值。而LabVIEW中顯示控件支持的數(shù)據(jù)類型只有數(shù)值型數(shù)據(jù)。這個子VI及說明如圖所示。此子VI及說明如圖所示。同時，通過本次設計，鞏固了我們學習過的專業(yè)知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上相結(jié)合了起來；考驗了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡搜集、查閱相關文獻資料，和組織材料的綜合能力；從中可以自我測驗，認識到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的學習中得以改進、提高；效率。(4)使用NI提供的用于LabVIEW的PID控制模塊，編寫PID控制程序，用于控制下位機加熱裝置的溫度。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。時光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著畢業(yè)設計的完成，給我的大學四年劃下一個完美的句號。另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎。最后，感謝在大學期間認識我和我認識的所有人，有你們伴隨，才有我大學生活的豐富多彩，絢麗多姿！ 喬建玉 2014年5月于河南師范大學 附 錄附錄一 電路原理圖附錄二 PCB圖附錄三 元器件清單名稱型號備注數(shù)量在原理圖上的標號AVR單片機Atmega161固態(tài)繼電器GTJ242A1溫度傳感器DS18B201晶體振蕩器1瓷片電容30pF2電解電容25V/10uF4排插2x52排插底座2x51插針底座1x31排線1x31插針1x21音頻頭1接線柱1x22銅柱8排線1排6根1串口頭DB9公頭1水泥電阻8W2K23銅板萬用板1附錄四 單片機程序下位機程序主程序include /*包含相關頭文件*/include include include include include include define OCR OCR1A//全局變量聲明unsigned char Temp_H,Temp_L。 unsigned int i。 Temp_H = 0。 //pwm初始化 OCR=0。k=9。 //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 longdelay()。 // //i=0xfebe。0x8000) //判斷溫度正負 { /溫度為負時 //一個字長的溫度值轉(zhuǎn)換成兩個字節(jié)，分別放在Temp_L,Temp_H中 Temp_L=(char)(iamp。 //取i中的高8位 Temp_H = ~Temp_H。 //清零進位位標志 Temp_L++。 //高8位放回i中 i=(i8)|Temp_L。 t[1]=(middle%10000)/1000+0x30。 t[5]=(middle%10)+0x30。j++) { Uart_Transmit(t[j])。 //取整數(shù)帶小數(shù)點后兩位 t[0]=middle/10000+0x30。 //value_1[3]為小數(shù)點存放單元 t[4]=(middle%100)/10+0x30。j=5。 //和上位機握手 for(l=0。 b=a*pow(10,l2)。= ~(1 PA7) /*設置輸入*/define DQ_OUT DDRA |= (1 PA7) /*設置輸出*/define DQ_CLR PORTA amp。 flag = SREG。 delayUs(255)。 DQ_IN。 /*延時500uS(保持480uS)*/ delayUs(255)。 } if (i) { return 0x00。 flag = SREG。 i) { value = 1。 /*延時4uS*/ NOP()。 NOP()。 /*延時10uS*/ delayUs(4)。 } if (flag amp。 flag = SREG。 i) { DQ_OUT。 NOP()。 if (value amp。 /*位結(jié)束*/ value = 1。 ds1820_write_byte(0xCC)。 ds1820_reset()。 i 9。 i |= buf[0]。 //DS18B20的數(shù)據(jù)位接口上拉}串口通信函數(shù)include include /*串口初始化函數(shù)*/void Uart_Init(void) { UCSRA = 0x00。 UBRRL = 47。 /* 發(fā)送數(shù)據(jù)*/}/*數(shù)據(jù)接收，查詢方式*/unsigned char Uart_Receive( void ) { while (!(UCSRA amp。 //OCR1A初始值int Icr1Reg = 0x7ff。 OCR = 0 。 //delayUs(8)。 //delayUs(128)。 //delayUs(35)。}//延時約1svoid longdelay(void){unsigned int i。}附錄五 上位機程序