【正文】 度時，實現(xiàn)加溫；當(dāng)設(shè)定溫度低于測量溫度時，實現(xiàn)降溫。從一開始對設(shè)計方案的茫然無措到后來的豁然開朗，呂昂導(dǎo)師給了我很大的啟示，為我的畢業(yè)設(shè)計的方向指明了前進(jìn)的道路。c=application% [12] PID 常用口訣 [EB/OL].[20211125].浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 [13] 馬壯，張國旭，張雅靜，劉陟升 .基于 PROTEUS 的 PC 機與單片機串行通信仿真系統(tǒng)的設(shè)計 [J].機床與液壓 ,2021,7,37(7):236238. [14] 余瑾 ,姚燕 .基于 DS18B20 測溫的單片機溫度控制系統(tǒng) [J].單片機開發(fā)與應(yīng)用， 2021， 25(32)： 105106. [15] 文代瓊 .智能水溫控制系統(tǒng)實驗設(shè)計 [J].宜賓學(xué)院學(xué)報 ,2021,7(1 2):5658. [16] 釀酒槽的溫度檢測與控制 [EB/OL].[20210323]. 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 附錄 1 實驗原理圖 RXDTXDTXDRXDP3.6P3.6XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1 AT89C512 3 4 5 6 7 8 91RP1RESPACK810kD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016L22.0DQ。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 致 謝 經(jīng)過 這段時間 的忙碌，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲 。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 7 結(jié)論 本設(shè)計方案按照任務(wù)書的要求，基本完成了任務(wù)。最關(guān)鍵的是加熱系統(tǒng)本身的物理性質(zhì)及控制算法。圖 56是系統(tǒng)仿真圖。如圖 51是 Keil 的 主界面。 PC 機運行速度快、數(shù)據(jù)存儲容量大、兼容性高， PC 機為 HMI 軟件的運行平臺，提高了數(shù)據(jù)處理速度，增加了數(shù)據(jù)存儲容量，并豐富了人機接口種類。它計算誤差或計算精度問題時，對控制量的計算影響較小，容易實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。 圖 49 PID控制子程序流程圖 本模塊根據(jù)設(shè)定溫度與實測溫度之間的偏差進(jìn)行增量式 PID 控制，然后用N Y 離線計算 PID 增量型控制算法系數(shù)；置 e(k1)=e(k2)=0 溫度測量值 A/D 轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換后賦給 c(k) 開始 求 e(k)=x(k)c(k),根據(jù) PID增量型控制算法計算△ u(k) 將△ u(k)輸出給 PWM電壓轉(zhuǎn)換模塊 e(k2)=e(k1) e(k1)=e(k) 采 樣時間到 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 PWM 控制輸出，根據(jù)采樣周期循環(huán)進(jìn)行 PID 控制。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 I：加入積分控制，則增加了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差精度。向 SBUF 寫入一個字節(jié)即啟動發(fā)送過程，當(dāng)從SBUF 讀出數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)來自接收緩沖器； TI為發(fā)送中斷標(biāo)志，當(dāng) UART 發(fā)送完一個字節(jié)數(shù)據(jù)時，該位被硬件置 1。 PC先發(fā)送設(shè)定好的溫度及 PID參數(shù) ，單片機接收后回發(fā)給 PC 機實時溫度 值。 lcd_wait()是 lcm 用來檢測信號是否忙的信號函數(shù)； WDLCM 是一個字符型變量； RS 定義為 腳，為數(shù)據(jù) /命令端； RW定義為 腳，為讀 /寫選擇端；EN定義為 ，為使能端； DATAPORT 定義 P0口為 LCD 通訊端口。 //檢測忙信號 DATAPORT=WDLCM。0x0f。溫度轉(zhuǎn)換流程圖如圖 45所示。0x01。其流程與讀操作子程序流程大致相同。 //給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80。讀操作子程序的主要功能是讀取字節(jié)數(shù)據(jù)。 //DQ 復(fù)位 delay_18B20(8)。 圖 41 主程序流程圖 初始化 讀取設(shè)定的 PID值 溫度采集模塊 液晶顯示模塊 PID控制模塊 傳送 PC當(dāng)前溫度 開始 結(jié)束 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 溫度采集模塊 對 DS18B20 軟件的設(shè)計主要根據(jù)其操作時序和操作協(xié)議編寫的。風(fēng)扇輸出控制電路圖如圖 36所示。 在軟件上選用適當(dāng)?shù)?PID 控制算法，可達(dá)到較好的效果。 當(dāng)水溫超過設(shè)定溫度時開啟風(fēng)扇散熱，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時加熱電阻絲關(guān)閉風(fēng)扇。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 MAX232 利用 4 個外接電容 C11～ C14 就可以在外接電源 +5V電源供電的條件下，將輸入的 +5V電壓轉(zhuǎn)換為 RS232輸出所需要的177。 714 腳為 8位雙向數(shù)據(jù)線 ，接 P0 口。 LCD具有功耗低、輕薄短小、平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強等特點。 ℃，可由程序設(shè)定 9～ 12 位的分辨率 。本設(shè)計采用按鍵電平復(fù)位，電平復(fù)位是通過 RST端經(jīng)電阻與 VCC 接通而實現(xiàn)的，其電路圖如圖 32所示。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價 廉的方案。為了使設(shè)計的成本低、抗干擾強，系統(tǒng)動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能好的前提下，采用 方案一的設(shè)計，選擇 具有高速 DA轉(zhuǎn)換功能并且運行速度快的單片機作為主控芯片， 通過單片機對偏差進(jìn)行 PID運算 。若溫度升的過快， PLC也將輸出關(guān)斷電平信號轉(zhuǎn)換為可控硅電路相匹配的輸入信號。單片機 用 RS232 與計算機進(jìn)行串行通信，根據(jù) 現(xiàn)場溫度與 從PC 獲取的 用戶設(shè)定溫度， 采用增量式 PID 算法進(jìn)行控制， 計算出實時控制量。 開發(fā)環(huán)境采用 Keil C，編程語言為 C51 語言。 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分 (即誤差的變化率 )成正比關(guān)系。 2． 20世紀(jì) 20年代至 40年代，發(fā)現(xiàn)了微分作用，它能直觀地實現(xiàn)對慢系統(tǒng)的浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 控制，與先期提出的比例和積分作用成為主要的調(diào)節(jié)部件。 目前 PID控制技術(shù)最為成熟，控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整，不必求出被控對象的數(shù)學(xué)模型就可以調(diào)節(jié)，所以在恒溫控制系統(tǒng)中通常采用 PID算法。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)工藝 過程中的主要參數(shù)，如溫度，壓力，流量，速度等進(jìn)行有效的控制。 HMI主要 實現(xiàn)的是溫度數(shù)據(jù)在上位機上的數(shù)據(jù)處理功能。 RTU主要作用于信號采集、測量和控制。 it divides into four parts: temperature acquisition module, temperature display module, serial munication module and data processing module. The software part is mainly program the PID algorithm. The system makes use of the future of the low power consumption and the processing capability of the SCM, which enables PC and SCM do serial munication. After acquire the temperature with digital temperature sensor DS18B20, do the PID control to the signal deviations between the setting temperature and the acquisition of the temperature, the output control signal transmits to the temperature control circuit, in order to heating or cooling the temperature. The system with good humanputer interaction, high precision temperature control, auto level, effectively realize the autocontrol of the water temperature, it has good practical value and development prospects. Key Words: DS18B20； PID control； PWM control； serial munication 目 錄 1 引言 ....................................................... 1 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 ............................................... 3 3 RTU 硬件設(shè) 計 ................................................ 5 微處理器系統(tǒng) .................................................. 5 時鐘電路 .................................................. 5 復(fù)位電路 .................................................. 6 溫度采集模塊 .................................................. 6 溫度傳感器選擇 ............................................ 6 溫度采集電路 .............................................. 6 液晶顯示模塊 .................................................. 7 顯示模塊選擇 ............................................... 7 液晶顯示電路 .............................................. 7 串行通信模塊 ................................................