【正文】 l volume, it controls the thyristor circuit conduction time to adjust the input power and controls the calorific value of the resistance wire, aims to control the temperature.Second, the design of peripheral hardware circuit. Peripheral hardware circuit includes Temperature detection, Thyristor trigger circuit, Keyboard and LCD display circuit, Crystals circuit, Reset circuit, Alarm circuit, etc. The type of AVR SCM we choose is ATmega8. ATmega8 is aneightSCM based on AVR RISC structure, produced by a low power consumption CMOS. According to the I/O mouth SCM, we design the hardware circuit and distribute I/O interface resonably. The design is simple, intuitive, low cost and accuracy temperature measurement.Third, the design of System software. The designs of system software meets the requirements of system function. The software can be divided into two categories based on the system function. One is Implement software which can perform a variety of practical function, such as temperature measurement, calculation, display, output control, etc. The other one is Monitoring software which is dedicated to coordinate the various executive module and the operator, playing a role as a coordinater.Four, the design of PID controller. A control system includes the controller, sensors, transmitter, actuators and input/output output of the controller goes through the output interface and actuators and added to the controlled system. The quantity accused of the control system goes by the sensor, transmitter and sent to the controller through the input the engineering practice, the most widely used regulator control laws are Scale, Integral and Differential control, PID control for short. With the history of nearly seventy years, PID controller bees one of the main technologs in industrial control for the simple structure, good stability, convenient adjustment and reliable working. PID control is a bination of P, I, D.The basic principle of PID control is rather simple and its parameters of the physical meaning is rather clear. This design is a closed loop control system to detect the feedback realtime temperature of the module. After the amplification processing, it sends the signal to SCM. Comparing with the initial set temperature and caculating the necessary values of by PID algorithm to reach the aim of a better accuracy temprature control.Key words: AVR Singlechip Microputer。第四，PID控制器的設計。新代數(shù)字溫度傳感器DS18B20其優(yōu)點是：電壓適用范圍寬；單線接口數(shù)據(jù)傳輸方式；支持組網(wǎng)實現(xiàn)多點測溫；測溫范圍寬、精度高、體積小、外圍電路簡單等。選擇DS18B20作為溫度傳感器，實時監(jiān)測低溫電阻爐溫度；基于交流觸發(fā)器和晶閘管觸發(fā)電路的混合控制，達到快速準確調(diào)節(jié)溫度。設計了硬件原理圖，并詳細論述了各個硬件組成部分的工作原理，以及各部分所使用的元器件。本系統(tǒng)選擇的溫度傳感器就是DS18B20，系統(tǒng)開始工作時，DS18B20采集溫度信號并將信號送到單片機中，再將對應的溫度送顯示并保存數(shù)據(jù)信息，同時單片機會根據(jù)初始化所設置的溫度進行比較，將其差值送PID控制器，處理后輸出一定數(shù)值的控制量，根據(jù)控制量，控制晶閘管主回路的導通時間來調(diào)節(jié)輸入功率，從而控制電阻絲的發(fā)熱量，達到控制溫度的目的。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構、輸入輸出接口。DS18B20。采用單片機進行溫度控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標。有的還具有自學習功能，它能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗及控制對象的變化情況，自動調(diào)整相關控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化。目前，國內(nèi)企業(yè)復雜的及精度要求高的溫度控制系統(tǒng)大多采用進口溫度控制儀表。溫度對于工業(yè)如此重要，由此設計一個具有高可靠性，靈活姓方便性和有高的測量精度和分辨率，測量范圍大；抗干擾能力強，穩(wěn)定性好；信號易于處理、傳送和自動控制；便于動態(tài)及多路測量，讀數(shù)直觀；安裝方便，維護簡單的溫控是很有必要的。（3）使用PID控制算法對溫度進行控制。 系統(tǒng)的組成和基本原理 系統(tǒng)的組成系統(tǒng)由單片機、接口電路、外部設備等組成，如圖22所示。電阻爐傳感器Mega8顯示器/鍵盤設溫晶閘管交流接觸器過限報警隔離功放交流電晶閘管圖23系統(tǒng)工作原理圖3. 硬件設計硬件電路主要有：主機電路、溫度檢測電路、電源部分的電路、鍵盤設置電路、顯示電路、控制執(zhí)行電路、系統(tǒng)時鐘復位電路、過限報警電路。 ATmega8 有如下特點 :8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash( 具有同時讀寫的能力，即 RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K字節(jié) SRAM，32 個通用 I/O 口線，32 個通用工作寄存器，三個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器 (T/C), 片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，面向字節(jié)的兩線串行接口，10 位6路 (8路為TQFP與MLF封裝 )ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI串行端口，以及五種可以通過軟件進行選擇的省電模式。具體的引腳圖如圖31所示。當端口B作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。PC6/RESET：若RSTDISBL熔絲位編程， PC6作為I/O引腳使用。RESET：復位輸入引腳。 ATmega8單片機接口的分配圖31 單片機接口的分配ATmega8單片機的接口如上圖所示，其中14腳接溫度傳感器DS18B20，13,15腳分別為兩個控制端，12腳為過限報警端，1腳接復位電路，10腳接晶振電路，25腳為鍵盤輸入端。CPU對DS18B20器件操作常用指令表如表1所示。在單線端口條件下，必須先建立ROM操作協(xié)議，才能進行存儲器和控制操作。可以用一條存儲器操作命令對TH和TL進行寫入，對這些寄存器的讀出需要通過暫存器。第一種方法，當進行溫度轉換或拷貝到E2存儲器操作時，給I/O線提供一個強上拉。注意當加上外部電源時，GND 引腳不能懸空。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。圖36 DS18B20的讀時序圖對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結束，將重復這一過程。如用于華氏溫度，必須要用一個轉換因子查找表。LCD技術和半導體技術的結合使該顯示模塊具有高可靠性和低功耗的特點。（1）初始化設置表6 顯示模式指令表指令碼功能00111000設置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口00001DCBD=1 開顯示；D=0 關顯示C=1 顯示光標；C=0 不顯示光標B=1 光標閃爍；B=0 光標不閃爍000001NSN=1 當讀或寫一個字符后地址指針加一，且光標加一N=0 當讀或寫一個字符后地址指針減一，且光標減一S=1 當寫一個字符，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。在初始加熱階段，交流接觸器閉合，全功率加熱，在中期的溫度調(diào)整過程中，交流接觸器斷開，由可控硅觸發(fā)電路控制一路加熱器低功率加熱。 可控硅觸發(fā)電路調(diào)功控溫可控硅調(diào)功控溫具有不沖擊電網(wǎng)，對用電設備不產(chǎn)生干擾等優(yōu)點，是一種應用廣泛的控溫方式。然而，傳統(tǒng)的可控硅過零觸發(fā)調(diào)功器由同步脈沖產(chǎn)生電路、檢零電路、隔離電路組成，結構復雜，降低了可靠性，而且采用分立元件，器件的離散性和溫漂嚴重影響調(diào)功器控制精度及使用壽命。而每中斷一次，即每經(jīng)過一個周波N減1，直減到N為0，則將PB1置0，此時CON為“0”，發(fā)光二極管LED熄滅，從而使晶閘管截止。由于主電極的構造是對稱的（都從N層引出），所以它的電極不像單向可控硅那樣分別叫陽極和陰極，而是把與控制極相近的叫做第一電極A1，另一個叫做第二電極A2。系統(tǒng)時鐘為控制器提供時鐘脈沖，是控制器的心臟。 復位電路在單片機的實際應用系統(tǒng)中，除單片機本身需要復位外，外部擴展的I/O接口電路也要復位，因此需要一個系統(tǒng)的同步復位信號，即單片機復位后，CPU開始工作時，外部的電路一定也要復位好，以保證CPU有效的對外部電路進行初始化編程。下圖41是其流程圖上電復位初始化清數(shù)據(jù)區(qū)等待中斷開中斷置初值有鍵按下？YN送顯示圖41 初始化流程框圖系統(tǒng)的測溫，調(diào)溫，顯示，PID控制都在中斷中設計，當檢測到溫度有變化時或有按鍵按下時，打開中斷，進行溫度控制，同時送顯示。圖43 PID控制系統(tǒng)原理框圖常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖43所示。積分環(huán)節(jié)能消除被調(diào)良的偏差，但調(diào)節(jié)時間變長，積分速度 Ki 同樣要選擇適當，在同樣偏差情況下，增大積分速度 Ki值，調(diào)節(jié)器動作速度加快，減小動態(tài)偏差，相反，減小積分速度 Ki 值，會增加系統(tǒng)的動態(tài)誤差，減少振蕩。對于一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的，簡稱有差系統(tǒng)(System with Steadystate Error )。這就是說，在控制器中僅引入比例項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是微分項，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例和微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。其基本組成原理比較簡單，參數(shù)的物理意義也比較明確。 PID控制及其算法采用比例、積分、微分(PID)調(diào)節(jié)器，可有效改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，其控制規(guī)律為: （1）單片機是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的誤差值計算控制變量，不能自接計算公式中的積分項和微分項，采用數(shù)值計算法逼近后，PID的調(diào)節(jié)規(guī)律可以通過數(shù)伯公式計算: (2)如果采樣取得足夠小，這種逼近可相當準確，被控過程與連續(xù)過程十分接近?？刂茣r，首先取給定值，再對電爐的溫度進行采樣，把采樣結果和給定值進行比較而產(chǎn)生偏差e(n)，通過上式進行計算，求出即時控制量U(n)并存入內(nèi)存中。比如，控制方法的不夠完美，參數(shù)的設置不夠合理，或許還有很多問題還沒有發(fā)現(xiàn)，存在很多盲區(qū)，希望老師和同仁們給予指出及提出寶貴的修改意見。該系統(tǒng)有非線性校正、越限報警、LCD顯示和鍵盤輸入等功能，具有操作簡便、控制算法簡單,運行可靠和較高的性價比等優(yōu)點，是一種新型有發(fā)展前景的復合控制方案，具有較高的理論價值和實用價值。整個差分方程都是執(zhí)行整數(shù)運算，U(n)，計算開始時U(n1)=0,e(n1)=0,e(n2)=0。例如，大到轉爐煉