【正文】 遺傳算法控制等。 硬件單元方案設(shè)計(jì)與選擇 ............................................................................. 4 167。 驅(qū)動控制電路 ......................................................................................... 15 第 3 章 控制理論 ........................................ 16 167。 溫度傳感器 DS18B20 模塊軟件設(shè)計(jì) .......................................................... 21 167。這些控制技術(shù)大大 的 提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率 ，因而廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防建設(shè)和空問技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域。 系統(tǒng)方案總圖 總體設(shè)計(jì)應(yīng)該全面考慮系統(tǒng)的總體目標(biāo)，進(jìn)行硬件初步選型，然后確定一個(gè)系統(tǒng)的草 案，同時(shí)考慮軟硬件實(shí)現(xiàn)的可行性。 ② 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào) 試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。負(fù)溫度系數(shù)熱敏阻電通常是、鈷的氧化物燒制成半導(dǎo)體由陶錳瓷制成。由于采用了一種獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，并利用最新的薄膜電阻激光微調(diào)技術(shù)校準(zhǔn)，使得 AD590 具有很高的精度。 與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜 , 而且系統(tǒng)得以簡化 , 系統(tǒng)擴(kuò)充維護(hù)十分方便。當(dāng)多位 LED 顯示時(shí)，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用 。 方案 3：串行口擴(kuò)展顯示方式。理由：方案 3 的串行口擴(kuò)展顯示方式十分節(jié)約I/O 口，且無需 CPU 不停地掃描，頻繁地為顯示服務(wù)，節(jié)省了 CPU 時(shí)間，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單。 ②片內(nèi)有 4K 字節(jié)的程序存儲器 Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。在片內(nèi)，它是震蕩電路反相放大器的輸入端。 ?? （ 31 腳）：當(dāng)該引腳接高電平 ,CPU 只訪問片內(nèi) Flash ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令；但當(dāng) PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過 0FFFH（對 89C51為 4KB）時(shí)，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。對端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入端口。 P2 端口做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個(gè)電流。 溫度傳感器電路 溫度傳感器選用 DSl8B20 ,其引腳分布如圖 22 所示。 3 是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷 新。當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。 斜 率 累 加 器預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù) 晶 振高 溫 度 系 數(shù) 晶 振= 0計(jì) 數(shù) 器 2= 0計(jì) 數(shù) 器 1溫 度 寄 存 器比 較預(yù) 置加 1停 止L S B置 位 / 清 除圖 23 測溫原理 DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20的 1腳接地， 2腳作為信號線， 3腳接電源。 串行口顯 示電路 74LS164 為 8 位串入并出移位寄存器， 2 為串行輸入端， Q0～ Q7 為并行輸出端， CLK 為移位時(shí)鐘脈沖，在脈沖的上升沿實(shí)現(xiàn)移位； R? 為清零端，低電平時(shí)并行輸出為零。 圖 26 靜態(tài)顯示電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 167。 圖 27 按鍵控制電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 167。這個(gè)過程在人工操作系統(tǒng)中，都是由操作人員通過“感覺器官的觀測 (獲取信息 )一人腦的思 維、判斷 (存儲和處理信息 )一手動的調(diào)整 (信息的實(shí)施 )來完成的。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時(shí)間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。 167。Td一微分時(shí)間常數(shù) 。將微分作用與比例、積分作用結(jié)合起來， 便得到了比例、積分、微分（ PID）控制規(guī)律。它給出了全部控制量的大小，因此被稱為全量式或位置式 PID 控制算法。 若為鍵 1，先判斷當(dāng)前設(shè)定溫度值是否已達(dá)到最大，然后決定是否加 1；若為鍵 2，先判斷當(dāng)前設(shè)定溫度值是否已是最小，然后決定是否減 1。 PID 控制程序設(shè)計(jì) 由式 35可以改寫成 ： P(K)=P(K1)+KP[E(K)E(K1)]+KI178。 偉幅軟件調(diào)試先編寫顯示測序并進(jìn)行硬件的正檢驗(yàn) ,然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、測溫轉(zhuǎn)換命令子程序等的編程和調(diào)試。 C,甚至更高 。DSP 外圍數(shù)字 IC 技術(shù)手冊 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [7] .朱蘊(yùn)璞等 . 傳感器原理及應(yīng)用 . 北京：國防工業(yè)出版社， 2021 [8] .嚴(yán)薈 . 淺談溫度 傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展 . 大眾科技， 2021 年第 5 期 [9].石曙光，石雄武 . 基于數(shù)字 PID 和數(shù)字電位器的恒溫控制系統(tǒng) .武漢工業(yè)學(xué)院報(bào)， 2021，第 24 卷第 1 期 [10].杜樹春 .單片機(jī) C 語言和匯編語言混合編程實(shí)例詳解 .北京：北京航空大學(xué)出版社， 2021 [11].歐陽森等 . 電力電子單片機(jī)控制技術(shù) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [12].胡漢才 . 單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [13].Optimizing,Thermoelectric Temperature Control System, ,Technical Note 201. [14]. . Adsorptive cooling: a clean technology clean prod process, 2021 [15]李維祥等 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用 . 天津：天津大學(xué)出版社， 2021河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的精心指導(dǎo)下完成的。 // 設(shè)定目標(biāo) Desired value double Proportion。 Error = ppSETTEMP CURTEMP。 } void actuator(double rDelta) // Dummy Actuator Function {} void main(void) { PID sPID。 = 。 if(++tick==n) 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 { P32 = 0。0,1,2,3,4,5 db 7dh,7,7fh,6fh,77h,7ch。} } 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 溫度控制程序 ledbuf equ 60h temp equ 65h up equ 1 down equ 2 lowlimit equ 10 highlimit equ 80 flag1 equ 38h settemp equ 50h curtemp equ 29h din bit clk bit 0000h ljmp start 0100h start: mov settemp,20 mloop:lcall testkey cjne A,03h,keypressed mloop1:acall displayresult acall displayled acall get_temper MOV TMOD,02H。 // Effect Needed Changes } } 定時(shí)程序代碼 include include sbit P32=P3^2。 // Set PID Coefficients = 。 } /*==================================================================================================== 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 Initialize PID Structure PID 參數(shù)初始化 =====================================================================================================*/ void PIDInit (PID *pp) { memset ( pp,0,sizeof(PID))。 // Sums of Errors } PID。有幸遇到這么多學(xué)識淵博；治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；誨人不倦；和藹可親；品德高尚；充滿魅力的老師，將是我明天最大的榮耀和不懈奮斗的動力！在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意 !明天，將是我人生新的開始，感謝那些有著同窗之誼和手足之情的同學(xué)和朋友們！感謝我美好的大學(xué)！感謝所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、和朋友們！ 由于水平有限，難免 有不足之處，望能得到批評和指正。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 參考文獻(xiàn) [1] .丁元杰 . 單片微機(jī)原理及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè) 出版社 ,1999 [2] .趙長德 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1996 [3] .毅剛等 . 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997 [4] .周景潤等 . proteus 在 MCS51amp。設(shè)計(jì)的數(shù)字溫控系統(tǒng)具有控制精度高、控制溫度范圍大、響應(yīng)速度快、 成本低、集成度高等特點(diǎn)。 LED 顯示流程如圖 45 所示。工作協(xié)議流程為：主機(jī)發(fā)復(fù)位脈沖初始化 DS18B20→ DS18B20發(fā)響應(yīng)脈沖→主機(jī)發(fā) ROM操作指令→主機(jī)發(fā)存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。 主程序流程圖及程序設(shè)計(jì) 圖 41 主程序流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 167。 微分用差分代替 1() nneede tdt T ??? 式 33 積分用求和代替 ????nk kTedtte 0t0 )( 式 34 這樣 PID 控制器控制算法的離散形式改寫為式 35: ]1[01??????? nknndkinpn TeeTTeTeKU 式 35 nU —— 第 k 個(gè)采樣時(shí)刻的控制； KP —— 比例放大系數(shù)； Ki —— 積分放大系數(shù)； Kd—— 微分放大系數(shù)； T—— 采樣周期。為了加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)和變化的瞬間，對偏差的變化率做出反應(yīng)，即按偏差變化的趨勢進(jìn)行控制，使偏差消除 在萌芽狀態(tài)。 PID 的數(shù)學(xué)模型如圖 31 表示： 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 31 PID 數(shù)學(xué)模型 給定值 R(t)與 實(shí)際值 Y(t)構(gòu)成控制誤差 : E(t)=R(t)Y(t) 式 31 PID控制器根據(jù) E(t)將誤差的比例 (P)、積分 (I)、和微分 (D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對受控對象進(jìn)行控制，其控制規(guī)律如式 32所示 : ])()(1)([KU (t ) 0P dt tdeTdtteTte dti ??? ? 式 32 KP一比例系數(shù) 。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +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(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用 PID 控制技術(shù)。 自動控制概述 自動控制系統(tǒng)是一個(gè)集合體，它通常由被控對象、側(cè)量裝置、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部件組成。 2個(gè)按鍵定 功能定義 如下： : S1加，按此鍵則溫度設(shè)定加 1度 。 5個(gè)串 /并移位寄存器芯片 74LS164 首尾相連。測溫電纜采用屏蔽 4芯雙絞線 ,其中一對線接地線與信號線 ,另一對接 VCC和地線 ,屏蔽層在電源源端單點(diǎn)接地。 斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。高速暫存 RAM 的第 5 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)位邏輯 1。 MS Byte 的低 3 位用于存放溫度值的補(bǔ)碼 ,如果測得的溫度大于 0 ,只要將測到的數(shù)值乘 即可得到實(shí)際溫度 ,如果溫度小于 0,測到