【正文】 ……………… （ 5） 取 z 變換，的相應(yīng)的數(shù)字控制器為： …………………… ……… ...………….. （ 6） 則對(duì)于單位階躍輸入的響應(yīng)序列為： …..(7) 這個(gè) 式 子 表明，數(shù)字控制器 D(z)的階躍響應(yīng)與模擬控制器的階躍響應(yīng)的采樣值相同，即兩個(gè)控制器是等效關(guān)系，使其滿足控制要求。完成了實(shí)習(xí)的基本任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 這次設(shè)計(jì)過程中也讓我認(rèn)識(shí)到了很多不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我一定努力補(bǔ)缺補(bǔ)漏，多實(shí)踐，將 14 理論知識(shí)更好地應(yīng)用于實(shí)踐。我的理論和實(shí)踐水平都有了較大的提高。 系統(tǒng) 溫度設(shè)定范圍為 0～ 99℃ ，最小區(qū)分度為 1℃ ，溫度控制的誤差 ≤1℃ ；能夠測量并用數(shù)碼管顯示當(dāng)前實(shí)際溫度值；通過復(fù)位鍵可以使系統(tǒng)設(shè)定溫度還原默認(rèn)值，通過按鍵可以設(shè)置預(yù)定溫度；當(dāng)檢測溫度超出設(shè)定溫度域則啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，若超出低溫限，同時(shí)綠燈亮，若超出高溫限，同時(shí)紅燈亮。按上式編制的數(shù)字控制器的程序框圖如 圖 13 所示。因此，利用外接矩形法進(jìn)行數(shù)值積分，一階后向差分進(jìn)行數(shù)值微分，當(dāng)選定的采樣周期為 T 時(shí)，有 ???????? ??????? )1(1 e ie iTTij eTTe iK Pu t DjI…………………………….. （ 1） 如果采樣周期足夠小，這種離散逼近相當(dāng)準(zhǔn)確。 4 閉環(huán)控制 PID 調(diào)節(jié)器在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 圖 9 是 74HC164 引腳圖。電路圖如圖 8 所示： 圖 8 復(fù)位電路 顯示電路模塊 這次 電路主要使用八段數(shù)碼管和移位寄存器芯片 74HC164。 DS18B20 有六條控制命令，如表 3 所示 ： 表 3 DS18B20 控制命令 8 指 令 約定代碼 操 作 說 明 溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 寫暫存器 復(fù)制暫存器 重新調(diào) E2RAM 讀電源供電方式 44H BEH 4EH 48H B8H B4H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 9 個(gè)字節(jié)內(nèi)容 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL字節(jié) 啟動(dòng) DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主 CPU CPU 對(duì) DS18B20 的訪問流程是：先對(duì) DS18B20 初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。溫度值格式如圖 7 所示。 j、溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間由 DS1820 的 2s 降為 750ms，且靈敏度大為提高，在逐漸升溫的水中與精度為 177。 P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3 口。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。 ALE/ PROG（ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的地址信號(hào)。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。 圖 2 電源電路 STC89C52 控制芯片 STC89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采 用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行 編程，也可以在線編程。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓 [2]。即用 FPGA/CPLD 完成采集，存儲(chǔ)，顯示及 A/D 等功能，由 IP 核實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互及信號(hào)測量分析等功能。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。 溫度檢測 。本人在指導(dǎo)過程中，通過網(wǎng)上文獻(xiàn)搜索及文獻(xiàn)比對(duì)等方式，對(duì)其畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，特此聲明。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。上位機(jī)部分使用了通用 PC。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實(shí)用，但由于繼電器動(dòng)作頻繁，可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作 [1]。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于速度較快，但可靠性比較差控制精度比較低、靈活性小、線路復(fù)雜、調(diào)試、安裝都不方便。系統(tǒng)框圖如 圖 1： 圖 1 系統(tǒng)框圖 溫度傳感器 單片機(jī) 鍵盤控制 復(fù)位電路 顯示電路 報(bào)警電路 電源電路 3 整體電路設(shè)計(jì) 溫度傳感器 DS18B20 從設(shè)備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機(jī) STC89C52 獲取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當(dāng)前環(huán)境中一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當(dāng)前設(shè)定的溫度值，通過加熱和冷卻對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓 [3]。引腳圖如圖 3 所示： 圖 3 ST C89C52 引腳圖 具體介紹如下： 電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源正端； Vss（ 20 腳）：接 +5V 電源負(fù)端。 RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 4KB （ MS— 52 子系列為 8KB）。當(dāng) P1口作為通用 I/O 口使用時(shí)， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。其封裝圖如圖 4 所示。 DS18B20 測溫原理 是 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。因此，可以用多只DS18B20 同時(shí)測量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 74HC16 74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。 10 圖 10 報(bào)警電路圖 11 按鍵電路 按鍵電路模塊 利用單片機(jī)的 IO 口實(shí)現(xiàn)按鍵的中斷輸入。其閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如 圖12 所示： 圖 12 閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 被控對(duì)象的傳遞函數(shù)測定 采用階躍響應(yīng)曲線法對(duì)其進(jìn)行傳遞函數(shù) GP(s)的測定。 增量型 PID 算式經(jīng)過移項(xiàng)可以寫成如下式所示： ………..(3) 按照上式表示的遞推 PID 算式，計(jì)算出每輸出一次 ui ，要做四次加法、兩次減法、四次乘法和兩次除法。 13 5 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)可以自由設(shè)定不同的加熱溫度，溫度設(shè)定當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)加熱，當(dāng)環(huán)境溫度高于或等于設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)停止加熱。系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： 采用溫度傳感器 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)，簡化了硬件電路設(shè)