【正文】 設(shè) 定 堆 棧 指 針清 標(biāo) 志 和 暫 存 單清 顯 示 緩 沖 區(qū)T 0 初 始 化C P U 開 中 斷設(shè) 定 參 數(shù) 初 值掃 描 鍵 盤溫 度 顯 示結(jié) 束P I D 控 制 圖 41 主程序流程圖 主程序： ORG 0100H DISM0 DATA 78H DISM1 DATA 79H 基于單片機的 恒溫控制系統(tǒng)的開發(fā) 23 DISM2 DATA 7AH DISM3 DATA 7BH DISM4 DATA 7CH DISM5 DATA 7DH MOV SP, 50H； 50H 送 SP CLR 5EH ； 清本次越限標(biāo)志 CLR 5FH ； 清上次越限標(biāo)志 CLR A ； 清累加器 A MOV 2FH, A MOV 30H, A MOV 3BH, A MOV 3CH, A MOV 3DH, A MOV 3EH, A MOV 44H, A MOV DISM0, A MOV DISM1, A MOV DISM2, A MOV DISM3, A MOV DISM4, A MOV DISM5, A MOV TMOD, 56H MOV TL0, 06H MOV TH0, 06H CLR PT0 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA LOOP ACALL DISPLY ；調(diào)用顯示程序 ACALL SCAN ；調(diào)用掃描程序 基于單片機的 恒溫控制系統(tǒng)的開發(fā) 24 AJMP LOOP ；等待中斷 應(yīng)當(dāng)注意：由于 T0 被設(shè)定為計數(shù)器方式 2，初值為 06H，故它的溢出中斷時間為 250 個過零同步脈沖。要盡可能地使接地電路各自形成回路，減少電路與地線之間的電流 耦 合。 (d)根據(jù)所求得的 ? 、 mT 和 mT /? 的值，可求得控制器的 T 、 PK 、 IT 、 DT ，控制度的求法與擴充臨界比例度法相同。 通常，當(dāng)控制度為 時，數(shù)字控制器與模擬控制器的控制效果相當(dāng) ； 當(dāng)控制度為 ，數(shù)字控制器比模擬控制器的 控制質(zhì)量差一倍 。整定時，先將比例系數(shù)減小 10%20%，以補償因加入積分作用而引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，然后由大到小調(diào)節(jié) IT ，在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下消除靜差。針對具體被控對象對 PID 控制器參數(shù)進行整定。 控制原理如圖37 所示。偏差控制的原理是先求出爐溫對給定值 的偏差值，然后對偏差處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)電爐的 加 熱功率，以實現(xiàn)對 溫度的 控制 [11]。 8051 對溫度的控制是通過可控硅調(diào)控實現(xiàn)的， 如圖 36所示 。然后 輸入啟動轉(zhuǎn)換控制信號 START 啟動轉(zhuǎn)換。 基于單片機的 恒溫控制系統(tǒng)的開發(fā) 16 (3)轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換誤差表示 A/D 轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示 ； (4)線性度 線性度指實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。 MCS51 單片機可以和 8155 直接連接，不需要任何外加電路，給系統(tǒng)增加了 256 個字節(jié)的 RAM、 22位 I/O 線及一個計數(shù)器。 帶有 I/O 接口和計時器的靜態(tài) RAM8155 如圖 34所示。 由圖 32可見，在 =0 和 =0 時， 8155 選中它內(nèi)部的 RAM 工作；在 =1 和 =0 時， 8155 選中它內(nèi)部的三個 I/O 端口工作。 8 0 5 1溫 控 電 路8 1 5 5A D C 0 8 0 9設(shè) 備鍵 盤 與 顯 示傳 感 檢 測 電 路 圖 31 系統(tǒng)設(shè)計原理圖 溫度檢測和變送器 溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級有關(guān)。擴展的程序存儲器究竟需要多少位地址線，應(yīng)根據(jù)程序存儲器容量和選用的 EPROM 芯片容量而定。為了將它們分離開來，以便同單片機之外的芯片正確地相連，常常在單片機外部加地址鎖存器來構(gòu)成與一般 CPU 相類似的三總線，如圖 22所示 [6]。 EA/VPP（ 31腳）：當(dāng) EA 輸入端輸入高電平時， CPU可訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB 的地址范圍。其頻率為振蕩器頻率 1/6。 VSS（ 20腳）：接地。 P0 口：可作為一般的 I/O 口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時，它分時作低 8位地址和 8位雙向數(shù)據(jù)總線用。 MCS51 單片機的類型有： 805 803 8751 等。 溫度控制算法方面，結(jié)合本溫控系統(tǒng)的要求采用了經(jīng)典的 PID 控制算法，這主要是由于 PID 控制相對來說算法簡 單、魯棒性好和可靠性高。 從實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)功能和簡化硬件結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)， SOC 是實現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的最佳選擇，但目前市場上 SOC 的價格還比較昂貴，并且 SOC 的封裝形式幾乎都采用貼片式封裝，不利于實驗電路板的搭建。系統(tǒng)擴展和配置在滿足功能要求的基礎(chǔ)上留有適當(dāng)裕量，以利于擴充和修改。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 11所示 。智能控溫法以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，并適當(dāng)加以專家系統(tǒng)來實現(xiàn)智能化。其具體控制電路可以采用模擬電路或計算機軟件方法來實現(xiàn) PID 調(diào)節(jié)功能。本文所討論的基于單片機的溫度控制系統(tǒng)就是要實現(xiàn)對溫控箱的恒值溫度控制要求，故以下僅對恒值溫度控制進行討論。在溫度的測量技術(shù)中， 分為接觸式測溫和非接觸式測溫， 接觸式測溫發(fā)展較早，這種測量方基于單片機的 恒溫 控制系統(tǒng)的開發(fā) 2 法的優(yōu)點是簡單、可靠、低廉、測量精度較高，一般能夠測得真實溫度 。因此，對溫度的控制精度要求比較高的情況下，是不允許出現(xiàn)過沖現(xiàn)象的，即不允許實際溫度超過控制的目標(biāo)溫度。 關(guān)鍵詞 單片機 ； 溫度控制 ； 數(shù)字 PID控制 II Abstract Along with national economy development, the people need to each heating furnace， the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to e to them to control has the control to be convenient, simple and flexibility big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity. PID temperature control, as an important control device, has been widely used in producing chemical products, foods and many other fields. The paper mainly introduces based on a temperature control system. The hardware and software of the temperature control system and the design of relevant interface circuit are described in this paper. The reliability of the system is specially considered, and a series of measures are realized. According to the difficulty to control of the system, methods of system control are analyzed based on the system Identification, and realized the control algorithm in the Microcontroller system. The experiment data shows that the design of temperature control system based on Microcontroller is availability and rationality. Key words Microcontroller ； Temperature control system； Digital PID control 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................ I Abstract ....................................................................................................................... II 第一章 緒論 ........................................................................................................... 1 概述 ................................................................................................................................................ 1 溫度測控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 ............................................................................................ 1 定值開關(guān)控溫法 ................................................................................................................... 2 PID 線性控溫法 ................................................................................................................... 2 智能溫度控制法 ................................................................................................................... 3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 ................................................................................................................. 3 系統(tǒng)性能要求及特點 .......................................................................................................... 4 系統(tǒng)硬件方案分析 .............................................................................................................. 5 系統(tǒng)軟件方案分析 ......................................................................................................