【正文】 .................................. 3 溫度傳感器 .................................................... 3 SPCE061A 單片機 ............................................... 3 PID 控制簡介 .................................................. 4 第 3 章 硬件實現(xiàn) ..................................................... 5 系統(tǒng)總體電路框圖 .............................................. 5 鍵盤部分設(shè)計 .................................................. 5 顯示部分設(shè)計 .................................................. 6 溫度采集部分設(shè)計 .............................................. 6 數(shù)字濾波部分設(shè)計 .............................................. 7 溫控部分設(shè)計 .................................................. 7 打印部分設(shè)計 .................................................. 7 語音播報部分設(shè)計 .............................................. 8 第 4 章 軟件實現(xiàn) ..................................................... 9 軟件總體部分設(shè)計 .............................................. 9 溫度測量程序設(shè)計 ............................................. 11 數(shù)字濾波程序設(shè)計 ............................................. 12 溫度控制程序設(shè)計 ............................................. 13 打印控制程序設(shè)計 ............................................. 14 PID 算法部分設(shè)計 ............................................. 15 第 5 章 軟件調(diào)試與安裝 .............................................. 27 軟件調(diào)試 ..................................................... 27 軟件安裝 ..................................................... 28 第 6 章 結(jié)束 語 ...................................................... 29 致謝 ............................................................... 31 參考文獻 ........................................................... 32 ``畢業(yè)（設(shè)計）論文 IV 附錄 ............................................................... 33 `基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 1 第 1 章 引言 設(shè)計背景 隨著社會的進步，技術(shù)的發(fā)展，越來越多地需要實現(xiàn)生產(chǎn)工具的自動化，不再需要人力的介入，有的環(huán)境甚至是人無法介入的，或者是人的干預對其的控制效果是不理想或者微乎其微的，種種情況促使人們對越來越多的設(shè)備進行自動化的開發(fā)，使其脫離人的 直接 干預，可以獨立工作，節(jié)省了人力，同時可以高效快捷的解決問題?？筛鶕?jù)提前設(shè)定的溫度，自動 使用PID算法進行 溫度 控制 。s observation..EEPROM is used to make the set of temperature control and the poweroff memory. If there is a new temperature control range, Change the keyboard to meet its demand. Keywords : Automatic adjustment。再 編程對 單片機及 其 外圍 電路進行較為準確的控制， 以實現(xiàn)通過鍵盤就可以方便的對水溫進行 控制?！?。 SPCE061A 單片機 SPCE061A 作為凌陽公司推出的一款較為智能 的 16 位單片機，與 51單片機相比，最主要的一個優(yōu)點就是該單片機內(nèi)置 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器和 2 個 10 位 DAC 輸出通道，在外部信號傳入單片機時，不再需要外接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，可以簡化系統(tǒng)電路。 目前產(chǎn)品 有利用 PID 控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器 (PLC)，還有可實現(xiàn) PID控制的 PC 系統(tǒng)等 。 SPCE061A 16Bit CPU 數(shù)據(jù)顯示 串口打印 溫度采集 語音播報 電 熱絲 繼電器 鍵盤設(shè)定 ``畢業(yè)（設(shè)計）論文 6 顯示部分設(shè)計 系統(tǒng)使用數(shù)碼管作為顯示單元，通過 DIS_CLK 提供串行移位時鐘，DIS_DATA 提供串行數(shù)據(jù)， 可以方便的控制數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。其準確度比一般民用 品的規(guī)格嚴謹。 2． 數(shù)字濾波 可以對頻率很低的信號實現(xiàn)濾波，而模擬濾波器由于受電容容量的影響，頻率不能太低。 用戶 在 鍵盤上按下打印按鈕 后 ，系統(tǒng)便會調(diào)用打印機相關(guān)函數(shù)，將預設(shè)溫度值，當前溫度值，超標幅度等信息通過微型打印機打印出來。 System_Initial()。 //測量溫度顯示、溫度播報、 PID 計算 Clear_WatchDog()。 溫度測量 程序 設(shè)計 圖 42 溫度測量部分軟件流程圖 開 始 允許轉(zhuǎn)化為溫度 允許 濾波 允許顯 示溫度 允許溫 度采集 啟動溫度采集 將溫度隊列求平均值得到溫度值 將采集值 轉(zhuǎn)化為溫度值 LED 刷新 顯示溫度值 Y Y Y Y 返 回 ``畢業(yè)（設(shè)計）論文 12 具體實現(xiàn)步驟如下： 系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)測溫確認鍵 KEY3 按下時，通過程序命令對單片機相應端口進行初始化，系統(tǒng)開始測溫。離散化后的 PID 算式為： [1] ? ? 00 1 ueeTTeTTeKu ii iidiiii??????? ???? ?? ? （ 42） 上 式中 ： K ： 比例系數(shù) ； 0u ： 偏差為零時的控制作用 ； iT ： 積分時間 ； dT ： 微分時 間 ； T ： 采樣時間 。 3．累計偏差 ： ? ? ? ? ? ? ? ?121 etetetee ???????? ?,這是 每一 次測量得到的偏差值的總和，是考慮它的正負符號運算的代數(shù)和， 是面向積分項所需 的一個變動數(shù)據(jù)。如果 有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一 常值。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。 可以看出 )(ku 是全量輸出，是執(zhí)行機構(gòu)所應達到的位置 。為了敘述方便， 采用控制時間比例的方法 ： 設(shè)定一 個標準的加溫周期，例如 兩 分鐘。 對 2 分鐘進 行 200 等分， 每一個基本單位的具體時間 如下： mssT o ???? 這對于單片機來說 定時周期 太長。 PID 的三個基本參數(shù) pK , iK , dK 一般由試驗確定：根據(jù) 實際工作對象去初步確定，然后在實際運行過程中進行調(diào)節(jié)，以達到相對理想的效果。 假定當前實測溫度為 222℃ ，則 230－ 222＝ 8 再乘以 4 算得 32，這就作為輸出比例數(shù)據(jù)。 例如當計算結(jié)果大于 200 時按 200 輸出，計算結(jié)果小于零時按零輸出。 這樣編制的主程序就非常清晰明了，這 是比較理想的情況。 PID 的輸出部分可以放到系統(tǒng)定時中斷 程序 里處理，這部分占用的時間不長，可以附帶完成。在進入控制之前積分項記錄數(shù)據(jù)為 0。 下圖為主程序調(diào)試結(jié)果： 圖 51 主 程序調(diào)試結(jié)果 ``畢業(yè)（設(shè)計）論文 28 軟 件 安裝 全部源 代碼 調(diào)試無誤后，對 其 進行編譯，生成可執(zhí)行代碼， 然后 導出可執(zhí)行代碼的 .hex 文件。調(diào)節(jié)加溫時間方法原理在論文中已做了詳細介紹，這里不再多說。這些經(jīng)驗和教訓皆來之不易，必將為日后的工作和學習打下夯實的基礎(chǔ)。還要感謝 ``、 ``和 ``同學對我編程方面的無私幫助，使我得以順利完成論文。 // 積分常數(shù) Integral Const float Derivative。 enum system_status { system_temperature_set,system_temperature_control}。 void temperature_speech_index(unsigned int * p_speech)。 System_Initial()。 //測量 溫度顯示、溫度播報、PID 計算 Clear_WatchDog()。 // 偏差 ppSumError += Error。 if(G_ADC_flag){ //判斷是否有溫度采樣 1，有 0，無 G_ADC_flag = 0。 guiLED_Value[2] = (int)(fT*10)%10。 } = 。 //停止計時 } else{ if(fOut30*)//溫度低于設(shè)定值 2 攝氏度 turn_on_relay()。 for(i=1。i11。 } break。 //開始對A2021 的語音數(shù)據(jù)以非自動方式解碼 guifgSpeechPlay = 1。 if(guiLED_Value[1]==10) guiLED_Value[1] = 0。 //累計值 Sum = Sum maxmin。i++){ if(giADC_DataSave[i]max) max = giADC_DataSave[i]。SP_INT_TIMEB()。 // 設(shè)置 PID 積分值 = 。 //溫度整數(shù)值語音播放 SACM_A2021_Initial(0)。 adc_data /= SET_ADC_TIME。 // 當前微分 ppPrevError = ppLastError。 //鍵盤掃描 if(fOut=0) turn_off_timerB()。 //turn_off_relay()。 unsigned int giADC_DataSave[11] 。 ``畢業(yè)（設(shè)計）論文 34 float PIDCalc( PID *pp, int NextPoint )。 // Error[1] int PrevError。 // 組成文件 : // // // // // // // // 日期 : 2021/5/8 //========================================================== //*****************************************************************/ // 文件名稱： // 實現(xiàn)功能： 溫度設(shè)置、溫度顯示、溫度控制。 ``基于單