【正文】 影響，反復(fù)湊試參數(shù)，直至出現(xiàn)滿意的響應(yīng)，從而確定 PID 控制參數(shù)。擴(kuò)充比例度法適用于有自平衡特性的受控對(duì)象，是對(duì)連續(xù)時(shí)間 PID 控制器參數(shù)整返回定的臨界比例度法的擴(kuò)充。通常采用誤差平方積分作為控制效果的評(píng)價(jià)函數(shù)。 PID 控制評(píng)價(jià)PID 控制原理的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在控制過(guò)程中根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的控制規(guī)律不停地自動(dòng)調(diào)節(jié)控制量以使被控系統(tǒng)朝著設(shè)定的平衡狀態(tài)過(guò)度, 最后達(dá)到控制范圍精度內(nèi)的穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。具有一定的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景。在設(shè)計(jì)的同時(shí)，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。4 結(jié)論MSP430 單片機(jī)具有超低功耗的優(yōu)點(diǎn)，I/O 口達(dá) 48 個(gè)，內(nèi)部資源豐富，又 SPI、AD等模塊，都為實(shí)現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。因而，控制度總是大于 1 的，而且控制度越大，相應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的品質(zhì)越差。一般說(shuō) TS 應(yīng)小于受控對(duì)象純延遲時(shí)間的十分之一。（2）整定積分環(huán)節(jié)若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。開(kāi)始給定值與采樣值偏差 e(k)△e(k)=e(k)e(k1) e(k1)=e(k)△D(k)=K1e(k)+Kp[e(k)e(k1)]+K D[e(k)2e(k1)+ e(k2) ]D(k)=△D(k) +D(k1)D(k 1)= D(k)D(k)輸出限幅輸出 D(k) 圖 9 PID 子程序 PID 參數(shù)的選擇方法 參數(shù)的選擇，要根據(jù)受控對(duì)象的具體特性和對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求進(jìn)行。若導(dǎo)通時(shí)間己結(jié)束(即 N=0)，則置輸出控制信號(hào)為低，并重新賦常數(shù) C值，啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)，同時(shí)退出中斷服務(wù)程序；若導(dǎo)通時(shí)間還未結(jié)束(即 N != 0)，則置輸出控制信號(hào)為高，控制執(zhí)行其間繼續(xù)導(dǎo)通，重新賦常數(shù) C 值，啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)，同時(shí)退出中斷服務(wù)程序。溫度值和熱敏電阻的測(cè)量值在整個(gè)溫度采樣區(qū)間內(nèi)基本呈線性變化，因此在程序中不需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性校正。溫度控制器控制的最高溫度為設(shè)定后，當(dāng)給定溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)以設(shè)定值計(jì)算。讀取完畢后再啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換。由于電平不兼容，故采用芯片 74LS244 連接單片機(jī)和數(shù)碼管的a，b，c，d，e，f，g，dp 字段。 　　（4）當(dāng)負(fù)載接入時(shí)，必須保證放大管輸出回路的動(dòng)態(tài)電流能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入信號(hào)大得多的信號(hào)電流或信號(hào)電壓。在信號(hào)頻率范圍內(nèi)，認(rèn)為容抗近似為零。利用晶體管在放大區(qū)的電流控制作用，即 Ic = βI b的電流放大作用，將微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大。本系統(tǒng)采用巴特沃斯二階有源低通濾波電路?？墒狗糯笃麟娐窐O為簡(jiǎn)單, 又免去了互換補(bǔ)償?shù)穆闊?。單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖 2 所示溫度采集信號(hào)放大濾波單片機(jī)溫度控制溫度調(diào)節(jié)提示報(bào)警圖 2 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)控制框圖溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號(hào)后，將電壓信號(hào)放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)低通濾波，濾掉干擾信號(hào)送入單片機(jī)。因此，RAM、ROM 和全部外圍模塊都位于同一個(gè)地址空間內(nèi)，即用一個(gè)公共的空間對(duì)全部功能模塊進(jìn)行尋址。 圖 1 msp430 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖可以看出，MSP430 內(nèi)部包含了計(jì)算機(jī)的所有部件，是一個(gè)真正的單片機(jī)(微控制器MCU)。它們分別是看門(mén)狗(WDT)、模擬比較器 A、定時(shí)器 A、定時(shí)器 B、串口 0、1(USART0、1)、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、基本定時(shí)器等的一些外圍模塊的不同組合。有的使用一個(gè)晶體振蕩器（32768Hz） ，有的使用兩個(gè)晶體振蕩器（一個(gè)為 32768Hz，另一個(gè)為高頻振蕩器） 。 MSP430 單片機(jī)的特點(diǎn) 強(qiáng)大的處理能力 MSP430 系列單片機(jī)是一個(gè) 16 位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式(7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址)、簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理方法；有較高的處理速度，在 8MHz 晶體驅(qū)動(dòng)下，指令周期為 125μs。因此溫度測(cè)控裝置的應(yīng)用十分廣闊。本文設(shè)計(jì)了一種基于 MSP430 單片機(jī)的溫度測(cè)控裝置，利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的監(jiān)控測(cè)量，并且能夠根據(jù)設(shè)定值對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)控制溫度的目的。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用 [1]。這是 TI 推出具有 F1ash 型存儲(chǔ)器 MSP430 單片機(jī)的開(kāi)始。 超低功耗 MSP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷杭办`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)打開(kāi)的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著不同。這種方式只需要一臺(tái) PC 機(jī)和一個(gè) JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。除了 R3 和 R2 外，所有寄存器都可作為通用寄存器來(lái)用于所有指令操作。3 方案設(shè)計(jì)與論證本課題是要求利用 MSP430 單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，要求方便，安全。如果檢測(cè)值高于設(shè)定值，則啟動(dòng)制冷系統(tǒng)，降低環(huán)境溫度；如果檢測(cè)值低于設(shè)定值，則啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，提高環(huán)境溫度，達(dá)到控制溫度的目的。給熱敏電阻通以恒定的電流，可得到電阻兩端的電壓，根據(jù)與熱敏電阻特性有關(guān)的溫度參數(shù) To 以及特性系數(shù) k，可得下式：T=TokV(t) (1) 式中 T 為被測(cè)溫度。對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大是電壓放大器的主要任務(wù)。R c一般為幾千歐到幾十千歐。 共發(fā)射極放大器組成原則共發(fā)射極放大電路又稱反相放大電路，其特點(diǎn)為電壓增益大，輸出電壓與輸入電壓反相，低頻性能差，適用于低頻、和多級(jí)放大電路的中間級(jí)。其中，光電耦合器件實(shí)現(xiàn)電一光一電的隔離，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣時(shí)，能有效地破壞干擾源的進(jìn)入，可靠地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離。例如，要想將第三位數(shù)碼管顯示 0，就需要將第三位的位選線3H 接高電平，8 個(gè)發(fā)光二極管“a，b，c，d，e，f，g，dp”中的 6 個(gè)字段8，b，c，d，e，f 亮。利用LED顯示當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)的溫度。 為進(jìn)一步減小隨機(jī)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)精度的影響，A/D 轉(zhuǎn)換后，用平均值法對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)字濾波。在啟動(dòng)采樣的同時(shí)屏蔽 T1 中斷。本文控制算法采用數(shù)字 PID 控制，數(shù)字 PID 算法表達(dá)式如下所示 ???????????21211 ???????? kekeKkeKku DIp（2）其中， 為比例系數(shù)； 為積分系數(shù)；11Tp?T 為采樣周期，T1 為積分時(shí)間系數(shù)；Kd=KpTd/T 為微分系數(shù)，Td 為微分時(shí)間系數(shù)。我們必須滿足主要的方面的要求，兼顧其他方面，適當(dāng)?shù)卣壑蕴幚?。?）整定微分環(huán)節(jié)若經(jīng)過(guò)步驟（2） ，PI 控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動(dòng)態(tài)過(guò)程不能令人滿意，則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成 PID 控制。逐漸減小比例度，即加大比例放大系數(shù) KP，直至系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍信號(hào)的響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊緣） ，將這時(shí)的比例放大系數(shù)記為 Kr,臨界振蕩周期記為 Tr。根據(jù)所選擇的控制度，得出數(shù)字 PID 中相應(yīng)的參數(shù) TS,KP,TI 和TD。隨后整個(gè)系統(tǒng)再通過(guò)檢測(cè)前一階段控制后的溫度，進(jìn)行近一步的控制修正，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度監(jiān)控目的。2020 年 3 月 1