【正文】 化、 A/D 芯片初始化和串口初始化等。但由于 LED 顯示簡單、價(jià)格低廉。在程序中要合理的選擇合適的保持時(shí)間和間隔時(shí)間。 控制理論 PID 控制器是一種線性控制器 ，它根據(jù)給定值 r(t)與實(shí)際輸出值 y(t)構(gòu)成控制偏差e(t): e(t)=r(t)y(t) (51） 將偏差 e(t)的比例 (Proportional)、積分 (Integral)和微分 (Derivative)通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制，因此稱為 PID 控制。 若在（ 57）式中，令： IpI TTKK ? TTKK DpD ? 則 )]1()([()()(0 ????? ?? kekeKjeKkeKku DkjIp ） （ 58 ） (58)式即為離散化的位置式 PID 控制算法的編程表達(dá)式。而增量式中只須計(jì)算增量，算式中不需要累加，控制增量的確定僅與最近幾次偏差采樣值有關(guān)，當(dāng)存在計(jì)算誤差或者精度不足時(shí)，對控制量的影響較小，且較容易通過加權(quán)處理獲得比較好的控制效果； (2)由于計(jì)算機(jī)只輸出控制增量，所以誤動作影響小，而且必要時(shí)可以用邏輯判斷的方法去掉，對系統(tǒng)安全運(yùn)行有利； (3)手動 自動切換時(shí)沖擊比較小； [21] 24 鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)的控制算法即采用增量式的 PID 控制算法。使系統(tǒng)得到簡化，軟件方面使用 C 語言進(jìn)行編程。 PID 26 附件 1 總電路圖 附件 2 1初始化程序 /* function： void init(void) description： this function initialize the system parameter： none return： none */ void init(void) { DIOInit()； Reset0809()； Init7705(0)； ConvAdr[0]=0x01； 27 ConvAdr[1]=0x02； ConvAdr[2]=0x04； ConvAdr[3]=0x08； ConvAdr[4]=0x10； ConvAdr[5]=0x20； TMOD=0x01； ES=ETl=EXl=ET0=EXO=O； EA=1； init_serialm()。i40。 sbit eoc=P20。 void adc0809()。 }} void delaynms(uint x) { uchar i。 for(a=0。 P0=tab[ad_data1]。 for(i=0。 while(!eoc)。 if(number8)number=1。 m++。 st=0。 P0=tab[number]。 delaynms(3)。}}} void display() { uchar a。 while(1) { Adc0809()。 uchar m,number。jAD_CLK_WIDTH。jAD_CLK_WIDTH。The lineer case Fuzzy Sete and Systems33 275290. [6]孫君社 .現(xiàn)代食品加工學(xué) . 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2021. [7]齊志才，趙繼?。?MCS51系列單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2021. [8]尚玉沛，石林鎖 ，張振仁．最小二乘法在高精度溫度測量中的應(yīng)用 [J]．傳感器技術(shù)， 2021 年第1期 . [9]劉國強(qiáng)，唐東紅，李興偉．基于 AT89C52單片機(jī)的高精度測溫系統(tǒng)的研制 . [10]胡漢才 .單片機(jī)原理及其接口技術(shù) [M].北京 :清華大學(xué)出版 ,1996. [11]求是科技． 8051系列單片機(jī) C程序設(shè)計(jì)完全手冊 [M]．北京：人民郵電出版社， 2021. [12]馮博琴主編．微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2021. [13]賴壽宏．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999. [14]楊雷 ，張建奇 .電子測量與傳感技術(shù) .北京：北京大學(xué)出版社， 2021. [15]何立民主編．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 (第一卷 )[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1993. [16] Microsoft Corporation。能夠滿足實(shí)際的生產(chǎn)需要。 如果令 )1()()( ???? kukuku 則 )2()1()()( 210 ?????? keakeakeaku （ 511） 式中的 0a 、 1a 、 2a 同（ 510）一樣。[20] 控制算法 由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制系統(tǒng)，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量。 盡管自 1940 年以來，許多先進(jìn)的控制方法不斷推出，但由于 PID 控制方法具有結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好、可靠性高、參數(shù)易于整定， P、 I、 D控制規(guī)律各自成獨(dú)立環(huán)節(jié)，可根據(jù)工業(yè)過程進(jìn)行組合，而且其應(yīng)用時(shí)期較長，控制工程師們已經(jīng)積累了大量的 PID控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)掃描速度達(dá)到一定程度時(shí)，人眼就分辨不出來了。 18 圖 41 主程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 等待 控制輸出 PID 運(yùn)算 數(shù)據(jù)采集 等待 溫度顯示 讀溫度設(shè)定值 運(yùn)行 /停止鍵按下否 運(yùn)行 /停止鍵按下否 溫度設(shè)定否 Y Y N N N Y 19 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)是負(fù)責(zé)溫度信號的采集以及將采集到的模擬量通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字量提供給單片機(jī)。即整個控制軟件由許多獨(dú)立的小模塊組成，它們之間通過軟件接口連接，遵循模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊，模塊之間數(shù)據(jù)關(guān)系松散的原則，按功能形成模塊化結(jié)構(gòu)。合理布置地線使電流局限在盡可能小的范圍內(nèi)，并根據(jù)地電流的大小和頻率設(shè)計(jì)相應(yīng)寬度的印刷電路和接地方式。 電源電路 本設(shè)計(jì)的供電電路主要由變壓器、整流橋、濾波電路和 78L05 芯片組成。 由于 CMOS 電平和 RS232 電平不匹配，因此要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和 PC 機(jī)之間的通信，必須在它們之間加接電平轉(zhuǎn)換器。 [17] 因此雙向可控硅特別適合用作交流無觸點(diǎn)開關(guān)。但通斷控制也存在抗電源干擾能力弱等缺點(diǎn)。目前多數(shù)溫控儀采用晶閘管來實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。 （ 2）查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如 ADC0809 的 EOC端。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位 通用 A/D 芯片 ADC0809 芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝 ，主要引腳功能介紹如下： IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示； 10 (2)轉(zhuǎn)換時(shí) 間 轉(zhuǎn)換時(shí)間指 A/D 轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時(shí)間。 LM399H 是內(nèi)置恒溫槽高精度基準(zhǔn)電壓源，輸出電壓 ?？紤]到成本，故在本系統(tǒng)中采用工業(yè)級 Ptl00 鉑電阻作為溫度傳感器。因此，在不同的應(yīng)用場合，應(yīng)選擇不同 的溫度傳感器。 AT89S52 系統(tǒng)中晶振可在 0～ 24MHz 選擇。系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變， RST 上的電壓是 Vcc上的電壓與電容器上的電壓之差，因而 RST 上 的電壓與 Vcc 上的電壓相同。 [12] 根據(jù)上面所述的原則，結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際情況綜合考慮，本文討論的溫度控制系統(tǒng)選 ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89C52 單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片。由結(jié)構(gòu)框圖可見，溫度控制系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心。與匯編語言相比，C語言具有以下的特點(diǎn)： (1)具有結(jié)構(gòu)化控制語句結(jié)構(gòu)化控制語言的顯著特點(diǎn)是代碼和數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。一些廠家根據(jù)系統(tǒng)功能的復(fù)雜程度，將這種 SOC 芯片應(yīng)用到先進(jìn)的控制儀表中。它的最大優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)響應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)方面具有如下特點(diǎn)：控制主板采用 AT89C52 作為核心芯片。有的食品原料需要進(jìn)行冷凍處理，有的食品原料需要進(jìn)行加熱處理。其中應(yīng)用較多的有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及專家系統(tǒng)等。前者稱為模擬 PID調(diào)節(jié)器，后者稱為數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器。 從工業(yè)溫度控制器的發(fā)展過程來看，溫度控制技術(shù)大致可分以下幾種： （ 1）定值開關(guān)控溫法 所謂定值開關(guān)控溫法，就是通過硬件電路或軟件計(jì)算判別當(dāng)前溫度值與設(shè)定目標(biāo)溫度值之間的關(guān)系，進(jìn)而對系統(tǒng)加熱源（或冷卻裝置）進(jìn)行通斷控制 。同時(shí) ,溫度的測量與控制在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中均受到了相當(dāng)程度的重視。 1 概況及現(xiàn)狀分析 概況 民以食為天 。硬件上充分考慮了抗干擾措施，軟 件上用了PID控制算法，并給出了硬件結(jié)構(gòu)圖與軟件流程。本設(shè)計(jì)具有控制簡單、方便和靈活性大、精度高等特點(diǎn)。 在食品加工過程中 溫度是一個非常重要的 控制量。然而，高精度溫度控制的難度比較大，而且不同的應(yīng)用環(huán)境也需要不同的控制策略。若當(dāng)前溫度值比設(shè)定溫度值高，則關(guān)斷加熱器，或者開動制冷裝置；若當(dāng)前溫度值比設(shè)定溫度值低，則開啟加熱器并同時(shí)關(guān)斷制冷器。其中數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)可以在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)在線整定，因此具有較大的靈活性，可以得到較好的控制效果。尤其是模糊控溫法在實(shí) 3 際工程技術(shù)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。同時(shí)食品加工中的溫度控制有動態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。作為與 MCS51 系列兼容的單片機(jī)，無論在運(yùn)算速度，還是在內(nèi)部資源上均可勝任本系統(tǒng)的性能要求。根據(jù)計(jì)算機(jī)控制理論可知，數(shù)字控制系統(tǒng)的采樣速率并非越快越好，它還取決于被控系統(tǒng)的響應(yīng)特性。 SOC 芯片通常含有一個微處理器核 (CPU)，同時(shí)，它還含有多個外圍特殊功能模塊和一定規(guī)模的存儲器 (RAMROM)，并且這種片上系統(tǒng)一般具有用戶自定義接口模塊，使得其功能非常強(qiáng)大，適用領(lǐng)域也非常廣。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)及調(diào)試； (2)適用范圍大和可移植性好 5 同其他高級語言一樣， C 語言不依賴于特定的 CPU，其源程序具有良好的可移植性。溫控箱的溫度由 Ptl00 鉑電阻溫度傳感器檢測并轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，再通過 8 位的 A/D 轉(zhuǎn)換 ADC0809 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 本系統(tǒng)選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89 系列單片機(jī)中的 AT89C52， AT89C52 單片機(jī)是新型的低功耗、高性能的 8位 CMOS 微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系列和引腳全兼容。隨著充電的進(jìn)行，電容器上的電壓不斷上升， RST 上的電壓就隨著下降， RST 腳上只要保持 10ms 以上高電平，系統(tǒng)就會有效復(fù)位。外接電 C C2 的大小會影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。 Ptl00 型鉑電阻，在 200℃到 850℃范圍內(nèi)是精度最高的溫度傳感器之一。 鉑電阻測溫電路的工作方式一般分為恒壓方式和恒流方式兩種。它是迄今為止同類產(chǎn)品中溫度系數(shù)最低的器件，內(nèi)部有恒溫電路，保證了器件的長期穩(wěn)定性。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠(yuǎn)： (3)轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換誤差表示 A/D 轉(zhuǎn)換器實(shí)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(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。由晶閘管實(shí)現(xiàn)交流功率調(diào)節(jié)的途徑有兩條：一種是通過改 變交流電壓每周期內(nèi)電壓波形的導(dǎo)通角，使得負(fù)載端電壓有效值得以調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電功率調(diào)節(jié)。對于純阻性負(fù)載的電阻爐來說，溫控儀采用過零觸發(fā)方式可使電路結(jié)構(gòu)簡單，軟件計(jì)算方便。本系統(tǒng)中與可控硅配套使用的是MOC3041 光電耦合雙向可控硅驅(qū)動器，與一般的光耦器件不同之處是 MOC3041 輸出部分是硅光敏雙向可控硅，還帶有過零觸發(fā)檢測器，以保證電壓接近零時(shí)觸發(fā)可控硅。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 MAXIM 公司的 RS232 接口芯 MAX232，這是一種標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 接口芯片。電源供電電 路如圖 310 所示 圖 310 電源電路 硬件抗干擾系統(tǒng) 硬件抗干擾是應(yīng)用系統(tǒng)最基本和最主要的抗干擾手段，一般從防和抗兩方面入手來抑制 16 干擾。模擬電源和數(shù)字電源各自并接 0． 1uF 的陶瓷電容 (去耦電容 )： (3)濾波電源系統(tǒng)干擾源主要是高次諧波。系統(tǒng)的軟件主要由主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制算法模塊等組成。數(shù)據(jù)采集模塊的程序流程圖如圖 42和圖 43所示。盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度