【正文】 單片機(jī)經(jīng)比較后， 采用 PID 算法進(jìn)行溫度控制。 顯然 ， 上述離散化過程中 ， 采樣時(shí)間 T 必須足夠短 ， 才能保證有足夠的精度 。 溫度子程序是針對檢測來的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，送入到單片機(jī)進(jìn)行控制的。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。 根據(jù)本文，主程序開始到調(diào)用溫度子程序，還有初始化及中斷程序，到各個(gè)具體的子程序。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合性檢測， 在設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)會有針對性的查一些需要的中英文資料，并對傳感器理論、單片機(jī)理論、數(shù)字電子技術(shù)等方面的知識進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在鞏固了專業(yè)知識同時(shí)也學(xué)會了很多新的東西，了解了很多前沿學(xué)科的知識。 對我孜孜不倦的教誨，使我受益匪淺。 22 開 始初 始 化 程 序5 秒 到 否進(jìn) 入 主 程 序確 認(rèn) 鍵 是 否 按下啟 動 P I D 算 法YYNNI N T 0 中 斷 ？顯 示 溫 度鎖 存 數(shù) 據(jù)溫 度 過 高中 斷 處 理中 斷 返 回制 冷 程 序YYNN 圖 主程序流程圖 23 5 程序代碼 ORG 0000H TEMPER_L EQU 29H TEMPER_H EQU 28H FLAG1 EQU 38H //是否檢測到 DS18B20 標(biāo)志位 A_BIT EQU 20H //數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置 B_BIT EQU 21H //數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置 XS EQU 30H MOV A,00H MOV P2,A MAIN:LCALL GET_TEMPER //調(diào)用讀溫度子程序 MOV A,29H MOV B,A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A SWAP A MOV 31H,A MOV A,B MOV C,40H //將 28H 中的最低位移入 C RRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H 24 RRC A MOV C,43H RRC A MOV 29H,A LCALL DISPLAY //調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 AJMP MAIN //這是 DS18B20 復(fù)位初始化子程序 INIT_1820:SETB NOP CLR //主機(jī)發(fā)出延時(shí) 537 微秒的復(fù)位低脈沖 MOV R1,3 TSR1:MOV R0,107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB //然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP MOV R0,25H TSR2:JNB ,TSR3 //等待 DS18B20 回應(yīng) DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 // 延時(shí) TSR3:SETB FLAG1 // 置標(biāo)志位 ,表示 DS1820 存在 LJMP TSR5 TSR4:CLR FLAG1 // 清標(biāo)志位 ,表示 DS1820 不存在 LJMP TSR7 TSR5:MOV R0,117 TSR6:DJNZ R0,TSR6 // 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間 TSR7:SETB RET // 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 GET_TEMPER:SETB LCALL INIT_1820 //先復(fù)位 DS18B20 25 JB FLAG1,TSS2 RET // 判斷 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在則返回 TSS2:MOV A,0CCH //跳過 ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H // 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 //這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間 ,等待 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,12 位的話 750 微秒 LCALL DISPLAY LCALL INIT_1820 //準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,0CCH //跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH //發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 //將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到 35H/36H RET //寫 DS18B20 的子程序 (有具體的時(shí)序要求 ) WRITE_1820:MOV R2,8 //一共 8位數(shù)據(jù) CLR C WR1:CLR MOV R3,6 DJNZ R3,$ RRC A MOV ,C MOV R3,23 DJNZ R3,$ SETB NOP DJNZ R2,WR1 RET //讀 DS18B20的程序 ,從 DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) READ_18200:MOV R4,2 // 將溫度高位和低位從 DS18B20 中讀出 MOV R1,29H //低位存入 29H(TEMPER_L),高位存入 28H(TEMPER_H) RE00:MOV R2,8 //數(shù)據(jù)一共有 8位 26 RE01:CLR C SETB NOP NOP CLR NOP NOP NOP SETB MOV R3,9 RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C, MOV R3,23 RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET DISPLAY:CLR C SUBB A, 30 JNB CY, T1 MOV A, B CLR C SUBB A,25 JNB CY, XIANSHI CLR LJMP XIANSHI T1:CLR XIANSHI:MOV A,B 27 MOV B,10 //10 進(jìn)制 /10=10 進(jìn)制 DIV AB MOV B_BIT,A //十位在 A MOV A_BIT,B //個(gè)位在 B MOV R0,4 CLR C //多加的 DPL1: MOV R1,250 //顯示 1000 次 DPLOP:MOV DPTR,NUMTAB1 MOV A,A_BIT //取個(gè)位數(shù) MOVC A,A+DPTR //查個(gè)位數(shù)的 7段代碼 MOV P0,A //送出個(gè)位的 7段代碼 CLR //開個(gè)位顯示 ACALL D1MS //顯示 1MS SETB MOV DPTR,NUMTAB MOV A,B_BIT //取十位數(shù) MOVC A,A+DPTR //查十位數(shù)的 7 段代碼 MOV P0,A //送出十位的 7段代碼 CLR //開十位顯示 ACALL D1MS //顯示 1MS SETB JC XSW//多加的 MOV A,31H MOV B,160 DIV AB MOV XS,B XSW:MOV A,XS MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CLR ACALL D1MS 28 SETB SETB C //多加的 DJNZ R1,DPLOP //250 次沒完循環(huán) DJNZ R0,DPL1 //4 個(gè) 250 次沒完循環(huán) RET //1MS 延時(shí) (按 12MHZ 算 ) D1MS: MOV R7,80 DJNZ R7,$ RET NUMTAB:DB 3FH， 06H， 5BH， 4FH， 66H， 6DH， 7DH， 07H， 7FH， 6FH， 7FH，7FH,7FH,7FH,7FH,7FH NUMTAB1: DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH END 29 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)本著方便、實(shí)用性、易于擴(kuò)展的指導(dǎo)思想，采用 STC12C5A08S2 為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。 單片機(jī)需對 IR2103 進(jìn)行驅(qū)動 ， 由電子開關(guān)控制制冷片的通斷 ， 如圖 單片機(jī)經(jīng)過驅(qū)動對制冷片進(jìn)行控制的程序流程圖。 可以得到離散的 PID 表達(dá)式為 ： () 式中 ； k －采樣序號 ， k=1， 2， … ，； u（ k） －第 k 次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值 ； e （ k） － 第 k 次采樣時(shí)刻輸入的偏差值 ； e（ k1） －第 （ k1） 次采樣時(shí)刻輸入的偏差值 ； IK－積分系數(shù) ， ； 0 00( ) ( ) ( )kktjje t d t T e jT T e j???????IpiTKKT?t kT?( ) ( ) [ ( 1 ) ] ( ) ( 1 )d e t e k T e k T e k e kd t T T? ? ? ???0( ) ( ) ( ) [ ( ) ( 1 ) ]kp I Dju k K e k K e j K e k e k?? ? ? ? ?? 19 DK－微分系數(shù) ， 。它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該觸發(fā)器可抑制 RST 引腳的噪聲干擾，并在復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE 信號，內(nèi)部 RAM 處于 運(yùn)行 狀態(tài)。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足 15 夠大，否則會導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿； （ 3） 輸入輸出壓差也不能太小 ,大小效率很差?？梢苑謩e在 和 750ms 內(nèi)完成 9位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根接口線（單總線接口）讀寫，單總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電。 驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的就是利用何種電路將太陽能電池和制冷片連接起來。軟件主要完成對驅(qū)動電路的控制和采集的溫度信號進(jìn)行處理及數(shù)碼管顯示等功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng) 本著以下原則： (1) 盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。 本設(shè)計(jì)中采用的光伏電池主要參數(shù)如表 所示 。上表面層為 N 型層，是受光層，它和基體在交界面處形成一個(gè) PN 結(jié)。 制冷片的散熱 散熱管是焊接的矩形截面空心鋁管或銅管，空氣在散熱管中流動，其外表面與半導(dǎo)體 制冷片接觸 ， 半導(dǎo)體制冷片的另一面與散熱片接觸 ， 散熱片之間通過散熱片螺栓組件聯(lián)接 ， 保溫隔板在散熱片之間，保溫套管套裝在散熱管兩邊的管上，用于散熱管保溫。 7 （ 7） 半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫 90℃到負(fù)溫度 130℃都可以實(shí)現(xiàn)。 半導(dǎo)體制冷片（ TE）也叫熱電制冷片，是 一種熱泵，它的優(yōu)點(diǎn)是沒有滑動部件，應(yīng)用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無制冷劑污染的場合。單片機(jī)根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為 1 32 位單片機(jī)，應(yīng)用最為廣泛的是八位單片機(jī)。 當(dāng)一塊N 型半導(dǎo)體材料和一塊 P 型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對時(shí) ， 在這個(gè)電路中接通直流電 4 流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由 N 型元件流向 P 型元件的接頭吸收熱量，成為冷端由 P 型元件流向 N 型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。 太陽能制冷一般采用非氟氯烴類物質(zhì)作為制冷劑 ，