【正文】 數(shù)碼管的個(gè)位數(shù)操作， KEY3 按下后，系統(tǒng)開始測(cè)溫，開關(guān)電路，并對(duì)溫度變化整數(shù)值進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。白金感溫電阻 Pt100，一般被使用在做成標(biāo)準(zhǔn)件及較精密的工業(yè)量測(cè)與檢測(cè)分析的場(chǎng)合。它與模擬濾波相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1．?dāng)?shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加任何硬件設(shè)備，也不存在阻 抗匹配問(wèn)題，可以多個(gè)通道共用，提高穩(wěn)定性和可靠性。 本系統(tǒng)使用 TPuP16 微型打印機(jī) ， TPuP16 微型打印機(jī)采用與標(biāo)準(zhǔn)``畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 8 Centronics 兼容的并行接口，是一種超小型的通用微型打印機(jī)。 guifgSpeechPlay = 0。 //語(yǔ)音播放 if(status == system_temperature_control) display_speech_ADC_temperature()。 當(dāng)有用戶按下 “打印 ”按鍵，則通過(guò)打印程序，控制打印機(jī) 將當(dāng)前系統(tǒng)信息打印出來(lái)。但是如果采樣周期 T 取得足夠小，采用數(shù)值計(jì)算的方法逼近可相當(dāng)準(zhǔn)確， 使 被控過(guò)程與連續(xù)控制十分接近。這是面向比例項(xiàng) 使 用的變動(dòng)數(shù)據(jù)。 積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無(wú)差度。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。將式（ 47）寫成`基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 19 差分方程為： ?? ????? kj dip kekeTTjeTTkeKku 0 )]}1()([)()({)( )]1()([)()( 0 ????? ?? kekeTTjeKkeK dkjip （ 48） 上 式中 ： ipi TTKK ? ： 積分系數(shù) TTKK dpd ? ： 微分系數(shù) 由于 )(ku 是代替被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，故稱為位 置式 PID。調(diào)壓法控制的原理是通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅的觸發(fā)相位的相位角達(dá)到對(duì)電壓的調(diào)節(jié)，這個(gè)電壓是指有效電壓，直觀上就是對(duì)一個(gè)正弦波形的前 邊切掉一塊，用不 同的切割位置來(lái) 保留剩余的面積。當(dāng)需要改變定時(shí)周期時(shí)，有些不同的加熱對(duì)象，例 如對(duì)較大熱慣性的加熱對(duì)象 ， 2 分鐘周期顯得太短，這時(shí)可以通過(guò)修改基本定時(shí)常數(shù)的辦法來(lái) 保持 200 等分不變。當(dāng)然，根據(jù) 具體對(duì)象也可以修改這個(gè)等分?jǐn)?shù)。比 如目標(biāo)溫度設(shè)定為 230℃ ，控制 范圍 可設(shè)置 在 180－ 230℃ 范圍內(nèi)，這時(shí)的差值不夠 200， 把計(jì)算得到的數(shù)字乘以 4 就得到 0－ 200 的數(shù)據(jù)了。 最后，在計(jì)算結(jié)果交付于輸出之前，還需要進(jìn)行一些修正 。所以如果此系統(tǒng)僅僅是一臺(tái)測(cè)溫儀的話，就可以將運(yùn)算部分放到主程序中進(jìn)行 ， 而 常規(guī)的刷新掃描之類的 工作 才放在定時(shí)和中斷 程序 里處理 。 也可以采用分片刷新的辦法處理， 盡量 把每次刷新所占用的時(shí)間減到最短。在不產(chǎn)生過(guò)大的過(guò)沖的情況下，盡可能 提高起控點(diǎn) ，有利于后面 控制部分的進(jìn)一步細(xì)化。 若出現(xiàn)錯(cuò)誤，則檢查或者修改程序內(nèi)容 ， 直 到無(wú)誤 。 由于時(shí)間的 限制，目前的系統(tǒng)還存在以下 不足： （ 1）對(duì)于加溫的溫度控制可以采用調(diào)節(jié)供電電壓或在一定的時(shí)間循環(huán)周期內(nèi)的供電時(shí)間比例來(lái)調(diào)節(jié)加溫控制溫度。 經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，作者在 方案選擇 、 算法分析 、電路原理圖設(shè)計(jì)、以及軟件調(diào)試等多方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。我能完成這篇論文，他提供了巨大的幫助。 // 比例常數(shù) Proportional Const float Integral。 extern G_ADC_flag。 void key_value_process(int key)。 guifgSpeechPlay = 0。 //語(yǔ)音播放 if(status == system_temperature_control) display_speech_ADC_temperature()。 Error = ppSetPoint*10 NextPoint。 static int siTlast = 0。 // 將溫度值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制用于 LED 顯示 guiLED_Value[1] = (int)fT%10。 //設(shè)置語(yǔ)音為播放狀態(tài) siTlast = (int)fT。 //溫度高于設(shè)定值，關(guān)閉電爐 turn_off_timerB()。 max = giADC_DataSave[1]。 //取出最小值 } for(i=1。 //溫度值增加 if(guiLED_Value[0]==10) guiLED_Value[0] = 0。 // 非自動(dòng)方式播放的初始化 SACM_A2021_InitDecoder(DAC2)。 } break。 //排除最大最小值 return(Sum)。 //取出最大值 } min = giADC_DataSave[i]。 } //初始化定時(shí)器，開始定時(shí)加熱 } `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 37 } //========================================================== //函數(shù)： int adc_data_cmp() //語(yǔ)法： int adc_data_cmp() //描述： ADC 采樣數(shù)據(jù)的均值處理，抗干擾作用 //參數(shù)： 無(wú) //返回： 無(wú) //========================================================== int adc_data_cmp() { int max。 // 設(shè)置 PID 微分值 fOut = PIDCalc ( amp。 //非自動(dòng)方式播放的初始化 SACM_A2021_InitDecoder(DAC2)。 //計(jì)算溫度平均值 ``畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 36 if(adc_data 0x0255) K = 。 ppLastError = Error。 } } //========================================================== //函數(shù) : void PIDinit(void) //語(yǔ)法： void PIDinit(void) //描述： PID 初始化 `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 35 //參數(shù)：無(wú) //返回：無(wú) //========================================================== void PIDinit(void) { = 0。 PIDinit()。 //ADC 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù) unsigned int guiLED_Value[3] ={0,0,0}。 //PID 計(jì)算函數(shù) void display_speech_ADC_temperature(void)。 // Error[2] int SumError。 // 日期： 2021/5/9 //*****************************************************************/ include include include include define Time5s 8。本文是在 ``老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。 （ 2） PID 算法 超調(diào)量大，上升時(shí)間短，穩(wěn)態(tài)誤差小 ； Simth 預(yù)估算法超調(diào)量很小或沒(méi)有、上升時(shí)間很長(zhǎng)、穩(wěn)態(tài)誤差很小。 `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 29 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 在現(xiàn)在的生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中， 溫度的測(cè)定、控制是一項(xiàng)經(jīng)常要進(jìn)行的工作。 選擇一個(gè)合適的時(shí)間常數(shù) ，需 要根據(jù)輸出單元采用什么器件來(lái)確定，如果采用可控硅，則 可設(shè)定時(shí)間常數(shù)的范圍就很自由； 如果采用繼電器 ，則過(guò)于頻繁的開關(guān)會(huì)影響繼電器的使用壽命，不 適合采用較短周期 。 `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 25 運(yùn)算中往往會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出的情況 ，所以一般在運(yùn)算中都要求對(duì)數(shù)據(jù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 int 型， 這里 需要考慮符號(hào)。假定 定時(shí)周期是 10ms,顯示刷新部分 需 要 1ms,鍵盤掃描處理 需 要 1ms,PID 運(yùn)算 需 要2ms（假定），留給主程序的時(shí)間 就 可能不夠 。只要系統(tǒng)的時(shí)間允許，盡可能的 多測(cè) 幾次，``畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 24 所得到的結(jié)果也 將 相對(duì)精確 。 pK 在這里基本確定了 起始控制點(diǎn)到目標(biāo)值之間的控制范圍，微分和積分項(xiàng)在這里 只是作為附加部分，基本不影響控制范圍。 常用的是 8 倍或 16 倍放大， 同時(shí)，需要特別 注意 的是， 這三個(gè)參數(shù) 應(yīng) 采用相同的放大比例， 編程的過(guò)程中 要 對(duì)運(yùn)算結(jié)果還原。例如 系統(tǒng)定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)對(duì)應(yīng)于 10ms，則設(shè)定 templT 在達(dá)到 60 的時(shí)候 確認(rèn)是達(dá)到 600ms 了，才作為一個(gè) 基本的輸出時(shí)間單位。根據(jù) 計(jì)算可以讓加溫時(shí)間在 02 分鐘內(nèi)變化，比如計(jì)算所得 在這一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該加溫 1 分 30 秒，經(jīng)過(guò)兩分鐘以后再測(cè)量被加溫物體的 溫度，通過(guò)計(jì)算 應(yīng)該加溫 1 分 28 秒，等等。 由式（ 48）可以看出，位置型控制算式不夠方便，這是因?yàn)橐奂悠?)(ie ,不僅要占用較多的存儲(chǔ)單元，而且不便于編寫程序，對(duì)此可對(duì)式（ 48）進(jìn)行改進(jìn)。 數(shù)字 PID 控制算法，是以連續(xù)系統(tǒng)的 PID 控制規(guī)律為基礎(chǔ)，再將其數(shù)字化得到的。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID 調(diào)節(jié)器。 5． 三個(gè)基本參數(shù)： pK , iK , dK ,這是做好一個(gè)控制器的關(guān) 鍵常數(shù)，分別稱為比例常數(shù)、積分常數(shù)和微分常數(shù)，不同的控制對(duì)象 需要選擇不同的`基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 17 數(shù)值，還需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)制才能獲得較好的結(jié)果。式中各系數(shù)由反復(fù)實(shí)踐后確定，實(shí)驗(yàn)證明，這種控制方式可以加快系統(tǒng)階躍響應(yīng)，減小超調(diào)量，并具有較高的精度。 溫度控制程序 設(shè)計(jì) 圖 44 溫度控制程序的實(shí)現(xiàn) 具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：根據(jù)溫度測(cè)量的結(jié)果，調(diào)用 PID 算法，通過(guò) PID算法求出控制量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 } } 具體實(shí)現(xiàn)步驟如下： 系統(tǒng)上電初始化， 將存儲(chǔ)器中保存的溫度值讀入 。 PIDinit()。它可以工作在 到 的范圍內(nèi) ,輸出功率可達(dá) 700mW。 溫 控部分設(shè)計(jì) 溫度控制系統(tǒng)是在單片機(jī)處理完測(cè)量到的溫度 值 之后，按照 PID 算法，自動(dòng)地 通過(guò)控制可控硅或者繼電器的開合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 為了配合精密量測(cè)技巧的使用，目前 Pt100 依 接線數(shù)的不同，可分為 3 種： 1．兩線式：接線簡(jiǎn)單，但因引線電阻的變化，將造成較大誤差； 2．三線式：一般以定電壓方式處理，適合工業(yè)運(yùn)用； 3．四線式：一般以定電流方式處理，適合精密測(cè)量使用。 溫度采集 部分 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用鉑電阻作為溫度傳感器，鉑熱電阻是一種精確、靈敏、性能穩(wěn)定的溫度傳感器。 繼電器 /電熱絲 ：控制繼電器開關(guān)來(lái)完成對(duì) 電熱絲的 功率控制 。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。 本設(shè)計(jì)擬采用鉑熱電阻作為溫度采集裝置，鉑熱電阻是一種 精確、靈敏、性能穩(wěn)定的溫度傳感器。本課題的研究與實(shí)現(xiàn)，在工控領(lǐng)域有著重要的 理論 指導(dǎo)意義，同時(shí)如果將其用于實(shí)際應(yīng)用，有著廣泛的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì) 效益 。 Singlechip ``基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) III 目 錄 摘 要 ............................................................ I ABSTRCT............................................................ II 第 1 章 引言 ......................................................... 1 設(shè)計(jì)背景 ...................................................... 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)、內(nèi)容及意義 .................................... 1 第 2 章 技術(shù)背景 ...................