【正文】 如果加上按鍵電路，操起來(lái)可能會(huì)方便些。但增量式也有其不足之處：積分截?cái)嘈?yīng)大，有靜態(tài)誤差；溢出的影響大。 數(shù)字 PID 控制算法 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字 PID 控制器，數(shù)字 PID 控制算法通常又分為位置式 PID 控制算法和增量式 PID 控制算怯。 比 例 P積 分 I微 分 D被 控 對(duì) 象+R ( t )E ( t )U ( t )+++Y ( t ) 圖 PID 控制系統(tǒng)原理圖 湖南工業(yè)大學(xué) 本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化開 機(jī) 顯 示 ” 8 8 8 8 ” 2 S調(diào) 溫 度 處 理 程 序調(diào) 報(bào) 警 處 理 程 序調(diào) 加 熱 控 制 程 序 圖 主程序流程圖 溫度顯示模塊 溫度顯示模塊主要用于實(shí)時(shí)顯示反應(yīng)爐內(nèi)溫度的值，采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，每次選通一個(gè)數(shù)碼管，采用中斷每隔 5ms 刷新一次，為了使顯示更穩(wěn)定，程序中采用了消隱處理，程序流程圖如圖 所示。當(dāng)負(fù)載因素小于 時(shí)， R10 取最大值。 湖南工業(yè)大學(xué) 本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 0 .039P 0 .138P 0 .237P 0 .336P 0 .435P 0 .534P 0 .633P 0 .732P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U28 9 S 5 1V C CG N D1T2T+3V C C4S C K5CS6SO7NC8U3M A X 6 6 7 5C80 .1 u F熱電偶測(cè)溫端 圖 與 AT89S51 單片機(jī)的接口電路 由于 AT89S51 不具備 SPI 總線接口，故這里采用模擬 SPI 總線的 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)與MAX6675 的接口，其中 模擬 SPI 的數(shù)據(jù)輸入端（ MISO）， 模擬 SPI 的串行時(shí)鐘輸出端 SCK， 模擬 SPI 的從機(jī)選擇端 SSB。當(dāng)熱電偶的冷端與芯片溫度相等時(shí)， MAX6675 可獲得最佳的測(cè) 量精度。 其工作原理如下： K 型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)，經(jīng)過低噪聲電壓放大器 A1 和電壓跟隨器 A2 放大、緩沖后，得到熱電勢(shì)信號(hào) U1，再經(jīng)過 S4 送至 ADC。 ① 非線性：熱電偶輸出熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，因此在應(yīng)用時(shí)必須進(jìn)行線性化處理。 湖南工業(yè)大學(xué) 本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 D3D1 D2D4D6P o w e r1 2J1 ~ 2 2 0 VD5C12 2 0 0 u FV in1GND2V o u t3U1C W 7 8 0 5C20 .1 u FC31 0 u FC42 2 0 u FR15 1 0T13 8 0 :1 2+ 5 V 圖 電源電路 外部復(fù)位電路設(shè)計(jì) AT89S51 單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。使用這些串行通信接口和 RS485 接口驅(qū)動(dòng)芯片就可以構(gòu)成總線型通信網(wǎng)絡(luò)，從而將多臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)連接成一個(gè)分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。 ? ~： P1 口的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 作為鎖存擴(kuò)展地址 低位字節(jié)的輸出控制信號(hào)（稱允許鎖存地址）。片內(nèi)含 4Kbytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM),可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 最高 溫度連續(xù)三次達(dá)到 400℃ 時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào) 。在現(xiàn)有的電加熱爐溫度控制方案中， PID 和模糊控制應(yīng)用最多，也最具代表性。 目前我國(guó)反應(yīng)爐控制設(shè)備的現(xiàn)狀是一小部分比較先進(jìn)和大部分比較落后的設(shè)備并存。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)，溫度控制， PID 算法 ， MAX6675湖南工業(yè)大學(xué) 本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT Aiming at the uncertainty, accurancy difference ,low heating temperature and bad security,we e up with a practical and reasonable scheme. The scheme is based on AT89S51, and uses Ktype thermocouple as temperature sensor, bining with integrating thermocouple amplifiers, cold end pensation, A/D converter and digital converter serial SPI MAX6675 and respectively expounds the design of LED display circuit, temperature detection circuit, heating control circuit, the power supply circuit, alarm and instructions circuit. Through using expanded response curve method and experience law setting adjustable parameters, this paper delibarates digital PID control principle and its application in temperature control. By means of adopting adjustable power methods through controlling photoelectric couplers hige time to control temperature rising frequency, with realizes a set of chemical synthesis device scheme of MCU gathering and controlling. Keywords: MCU, Temperature control, PID algorithm, MAX6675湖南工業(yè)大學(xué) 本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1 章 緒 論 ..................................................................................................................... 1 課題研究背景與意義 .............................................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)要求 .................................................................................................................. 3 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................................. 4 系統(tǒng)的硬件組成及工作原理 .................................................................................. 4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 5 微處理器 ....................................................................................................... 5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ................................................................................................ 8 上位機(jī)通信設(shè)計(jì) ............................................................................................ 9 顯示接口電路 ............................................................................................. 10 電源模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................. 10 外部復(fù)位電路設(shè)計(jì) ......................................................................................11 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ..................................................................................... 12 加熱控制電路設(shè)計(jì) ..................................................................................... 17 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ............................................................................................. 18 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 20 主程序模塊 ............................................................................................................. 20 溫度顯示模塊 ......................................................................................................... 20 溫度采集模塊 ......................................................................................................... 21 溫度采集程序 .............................................................................................. 21 讀溫度程序 .................................................................................................. 22 加熱控制程序 .........................................................................................