【正文】 intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。開環(huán)控制系統(tǒng)(openloop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時(shí)，系統(tǒng)的輸出。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。在實(shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。到目前為止，已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)，根據(jù)本次設(shè)計(jì)需要，這里我主要介紹2種PWM控制技術(shù)的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，動(dòng)態(tài)性能好，輸出電壓不含特定頻率的諧波分量。但是，這種方式電流響應(yīng)不如滯環(huán)比較法快。又稱積分復(fù)位控制（Integration Reset Control，簡稱IRC），是一種新型非線性控制技術(shù)，其基本思想是控制開關(guān)占空比，在每個(gè)周期使開關(guān)變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定比例。雖然硬件電路較復(fù)雜，但其克服了傳統(tǒng)的PWM控制方法的不足，適用于各種脈寬調(diào)制軟開關(guān)逆變器，具有反應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，此外，單周控制還能優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)、減小畸變和抑制電源干擾，是一種很有前途的控制方法2. 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)閉環(huán)加熱控制系統(tǒng)，且對該系統(tǒng)有如下要求：1) 以PID控制器為主控器；2) 以PWM控制功率管的通斷來執(zhí)行溫度控制算法；3) 溫度控制范圍：環(huán)境溫度至60℃；4) 溫度控制誤差177。數(shù)碼顯示部分溫度采樣部分主機(jī)控制部分加熱部分② 主機(jī)控制部分是通過AT89C52單片機(jī)將接收到的溫度參數(shù)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，然后采取控制措施。根據(jù)對上面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的分析， 系統(tǒng)方案的選擇設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)有許多方案可以實(shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求可以從模塊電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元件的選擇等方面進(jìn)行比較選擇。采用熱敏電阻，成本比較低，其本身結(jié)構(gòu)也比較簡單，工作原理也比較簡單易懂，在測量溫度方面可滿足40攝氏度至90攝氏度測量范圍，但熱敏電阻在測量溫度系統(tǒng)中具有許多難于克服的問題：首先，熱敏電阻的精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測1攝氏度的信號是不適用的。它測溫分辨率高，℃；在085℃℃。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。采用溫度芯片DS18B20測量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化趨勢。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。微處理器。ATmega16有如下特點(diǎn):16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫的能力，即RWW)，512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，32個(gè)通用I/O口線，32個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP封裝)的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI串行端口，以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)(Application Flash Memory)。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。AT89S52單片機(jī)擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。線路連接復(fù)雜。使用1602液晶顯示模塊可以方便顯示必要的字符串信息和數(shù)據(jù)，有著非常良好的人機(jī)交互界面，其體積小，顯示控制方便、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，能耗小，比CRT顯示器小的多，節(jié)約能源。每一個(gè)設(shè)計(jì)都要以一定的知識(shí)為基礎(chǔ)，知識(shí)的多少在一定程度上決定了設(shè)計(jì)出來的東西的好壞程度，這些知識(shí)包括硬件知識(shí)和軟件知識(shí)。本章將介紹本次設(shè)計(jì)用到的一些基本知識(shí)和主要芯片。本設(shè)計(jì)用到的硬件知識(shí)主要有：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)、電子線路的設(shè)計(jì)與調(diào)試。 溫度采樣電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的溫度測量電路部分主要采用智能溫度傳感器DS18B20。C～+125176。C。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。2176。智能溫度傳感器DS18B20將溫度傳感器、寄存器、接口電路集成在一個(gè)芯片中。DQ數(shù)字信號輸入/，上拉就是將不確定的信號通過一個(gè)電阻嵌位在高電平,電阻同時(shí)起限流作用。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。表31 DS18B20的溫度標(biāo)準(zhǔn)格式bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0LS Byte2322212021222324bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8MS ByteSSSSS262524這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對DS18B20操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時(shí)，讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。(4)在DS18B20測溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。該器件具有高噪聲免疫和標(biāo)準(zhǔn)CMOS低功耗集成電路，以及能夠驅(qū)動(dòng)15最小二乘 TTL電負(fù)載。獨(dú)立時(shí)鐘同時(shí)規(guī)定，移位寄存器和存儲(chǔ)寄存器。所有輸入保護(hù)，由于靜電放電破壞的內(nèi)部的二極管鉗位到VCC和地。光電耦合是由發(fā)光器件和受光器件組成一體的光耦合器件的總稱，它能將電機(jī)產(chǎn)生的干擾電流隔離掉。對于工作電壓高于輸出級范圍的規(guī)定德情況，所需的驅(qū)動(dòng)電壓由門控制的設(shè)備控制。 加熱電路圖 電源電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電源電路 系統(tǒng)所需電源為5V的單片機(jī)工作電壓和加熱電路所需的30V加熱電源，其中電源為5V直流電壓源。 加熱電源電路圖由于操作需要，本設(shè)計(jì)需3個(gè)按鍵，分別為單片機(jī)的復(fù)位按鈕、設(shè)置模式和運(yùn)行模式的切換按鈕、溫度設(shè)置的操作按鈕。溫度設(shè)置按鈕時(shí)來設(shè)置需達(dá)到的控制溫度值。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。在 flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以64K尋址。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng)RSR引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇（如表2所示）。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。例如，下面的間接尋址方式中，R0內(nèi)容為0A0H，訪問的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。WDT由13位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（WDTRST）構(gòu)成。除了的相關(guān)位選擇?？删幊虝r(shí)鐘輸出。當(dāng)工作頻率為16MHZ時(shí)，時(shí)鐘輸出頻率范圍為61HZ到4HZ。定時(shí)器2也可以同時(shí)用作波特率發(fā)生器和時(shí)鐘產(chǎn)生。74HC595接收完16位數(shù)據(jù)后鎖存該16位數(shù)據(jù)。這樣來控制加熱系統(tǒng)進(jìn)行升溫，達(dá)到對溫度的控制。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。為了滿足系統(tǒng)的要編制軟件時(shí)一般要符合以下基本要求:(l)易理解性、易維護(hù)性(2)實(shí)時(shí)性、(3)準(zhǔn)確性、(4)可靠性。而且若系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，如電流太大，硬件線路損壞而無控制信號輸出等情況，或程序運(yùn)行時(shí)受外界嚴(yán)重干擾等情況，要有一定的對策，不應(yīng)給裝置造成嚴(yán)重?fù)p害。C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。因此，使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。(1)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試。指用仿真器對硬件進(jìn)行在線調(diào)試或軟件仿真調(diào)試，在調(diào)試中不斷修改、完善硬件及軟件。進(jìn)行全面檢查，針對出現(xiàn)的問題修正硬件、軟件或總體設(shè)計(jì)方案。它提供了在電路設(shè)計(jì)時(shí)從概念到成品過程中所需的一切輸入原理圖設(shè)計(jì)，建立可編程邏輯器件，直接進(jìn)行電路混合信號仿真，進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和布線并保持電氣連接和布線規(guī)則，檢查信號完整性，生成一整套加工文件。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。在本設(shè)計(jì)中用到的是色標(biāo)法讀電阻阻值；二極管，極性電容的正負(fù)極要判斷準(zhǔn)確；要熟悉非極性電容的讀法；還有各個(gè)芯片的引腳和方向也不能搞錯(cuò)。經(jīng)過總結(jié)，焊接可以分為四個(gè)步驟：先將烙鐵頭放在要焊的地方進(jìn)行預(yù)熱，然后再放下焊錫絲，等焊錫絲融化時(shí)要及時(shí)的將焊錫絲撤離，最后提起烙鐵。 軟件調(diào)試軟件調(diào)試是在硬件完全符合設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其主要目的是為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)軟件能不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能?？刂破鲄?shù)整定：指決定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td和采樣周期Ts的具體數(shù)值。工程整定法特點(diǎn)不需要事先知道過程的數(shù)學(xué)模型，直接在過程控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場整定方法簡單、計(jì)算簡便、易于掌握。引入積分作用（此時(shí)應(yīng)將上述比例系數(shù)Kp設(shè)置為5/6Kp）。此時(shí)的比例系數(shù)稱為臨界比例系數(shù)，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔，稱為臨界振蕩周期Tu。按“先P再I最后D”的操作程序?qū)⒄{(diào)節(jié)器整定參數(shù)調(diào)到計(jì)算值上。3 經(jīng)驗(yàn)法用湊試法確定PID參數(shù)需要經(jīng)過多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，為了減少湊試次數(shù)，提高工作效率，可以借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)一定的要求，事先作少量的實(shí)驗(yàn)，以得到若干基準(zhǔn)參數(shù)，然后按照經(jīng)驗(yàn)公式，用這些基準(zhǔn)參數(shù)導(dǎo)出PID控制參數(shù)，這就是經(jīng)驗(yàn)法。在偏差比較大時(shí)，偏差變化率與偏差異號時(shí)，Kp值取零或負(fù)值，以加快控制的動(dòng)態(tài)過程。所以，ek在比較大時(shí)，Kd取零，實(shí)際為PI控制；在ek比較小時(shí)，取一正值，實(shí)行PID控制。而是直接采用現(xiàn)成的直流電源5V和30V電源。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，理論聯(lián)系實(shí)際，根據(jù)硬件電路，根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的需要，有目的的編程，大大提高了我對單片機(jī)的掌握程度，對單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)得到了詳細(xì)的學(xué)習(xí)，對18B20溫度傳感器，74HC595驅(qū)動(dòng)芯片，光電耦合器A3120等芯片有了一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，豐富我的知識(shí)體系，為我以后的學(xué)習(xí)工作打下了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，讓我去圖書館查閱了許多與課題相關(guān)資料，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。正是他們使我的知識(shí)體系不斷的完善，使我的各方面得以進(jìn)步和發(fā)展。 //移位輸出觸發(fā)端口sbit DQ =P1^4。 // 設(shè)定目標(biāo) Desired Value unsigned int Proportion。 // Error[1] unsigned int PrevError。 // PID Control Structure unsigned int rout。 //非法標(biāo)識(shí)unsigned int ST=0。 //與設(shè)定溫度的差值double DISpara。 unsigned char temper。//子函數(shù)聲明void delay(unsigned int)。 //DS18B20讀void WriteOneChar(unsigned char