【正文】 成向?qū)?，雖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(chǔ)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(dāng)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(yīng)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(shè)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(shè)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(lǐng)域的擴展（LAN eXtension for Instrumentation）?？梢耘c術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)計 下位機設(shè)計方案下位機上，本設(shè)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(fù)位：首先必須對DS18B20芯片進行復(fù)位，復(fù)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(fù)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(shè)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(fù)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(shè)置開啟發(fā)送和接收中斷使能，并且設(shè)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(shè)計不再贅述。此關(guān)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(shè)計，鞏固了我們學(xué)習(xí)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(luò)搜集、查閱相關(guān)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(xué)習(xí)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(dǎo)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(shè)計的完成，給我的大學(xué)四年劃下一個完美的句號。另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導(dǎo)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(chǔ)。最后，感謝在大學(xué)期間認識我和我認識的所有人，有你們伴隨，才有我大學(xué)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(xué) 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(guān)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(shè)置輸入*/define DQ_OUT DDRA |= (1 PA7) /*設(shè)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