【正文】 //溫度擬合 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 28 PIDCalc( )。 if ( PID_OUT = PWM_DATA_MIN ) PID_OUT = PWM_DATA_MIN。 P_OUT = P * Gain * Current_Error 。 _EINT()。 SPI_LCD_Show_Float( 165,160,Step,0,RED,16)。//AD_Average Operating_Paramrter[10] = PWM_Duty。//I Operating_Paramrter[2] = D。 float Current_Error=0, Last_Error=0。 //當(dāng)前溫度 =A*X*X+B*X+C零漂 return (Temp1+Temp2+C_para+Null_shift)。// Modulation UCTL0 amp。//設(shè)置 CCR0 初值 ,及 100 毫秒中斷一次 TACTL|=MC0。這里選用的時鐘 SMCLK，參考電壓內(nèi)部打開的是 ，每次當(dāng)多個通道轉(zhuǎn)換完成后，打開中斷時，單片機會自動調(diào)用本函數(shù)，使用時需要自己添加處理邏輯 [12]，程序如下： char ADC12Init(char n,char channels[],char rep) { if(n15) return 0。 } if( (Current_Error = ) amp。在開停工或大幅度升降設(shè)定值時，由于偏差累計較大，故在積分項的作用下會產(chǎn)生一個很大的超調(diào)，并產(chǎn)生 振蕩，特別是對于溫度、液面等變化緩慢的過程，這一現(xiàn)象更為嚴(yán)重。從中可以了 解和評估 IAR EWARM 的功能和使用方法 [9]。所以，必須通過多路模擬開關(guān)實現(xiàn)多選一的操作，將多路輸入信號依次地切換到后級。異步幀格式由一個起始位、 7 或 8個數(shù)據(jù)位、校驗位、 1 個地址位、 1或 2 個停止位。放大及信號調(diào)理電路中運算放大器的失調(diào)電壓、放大倍數(shù)以及零點電壓的漂移，后級的 AD 轉(zhuǎn)換器的漂移等以及電源電壓的變化等，最終對恒流源的要求將會更加苛刻。 2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)分析 系統(tǒng) 主要工 作 原理 通過熱電阻 Pt100 采集信號，經(jīng)模擬量前向通道進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換傳給單片機進(jìn)行 PID運算，然后控制繼電器輸出模塊來實現(xiàn)電加熱鍋爐升溫控制。 用 MSP430 單片機進(jìn)行智能儀表等自動化產(chǎn)品設(shè)計是一個較好的選擇 [1]。 Pt100 熱電阻信號經(jīng)放大調(diào)理后通過 MSP430 ADC模塊送入單片機。 MSP430 系列單片機是美國 德州儀器 （ TI） 1996年開始推向市場的一種 16位超低功耗、具有精簡指令集（ RISC）的混合信號處理器（ Mixed Signal Processor）。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，利用軟件開發(fā)平臺完成控制軟件設(shè)計主要包括主程序、 ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、 PID 控制算法設(shè)計、定時器設(shè)置程序和異步通訊程序以及上位機軟件控制和通訊協(xié)議的編寫。 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 3 系統(tǒng)整體設(shè)計方案 溫度信號采集設(shè)計方案 常用的 PT100 電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點是將 Pt100 的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除，從而減小系統(tǒng)誤差。 串口通信： MSP430F149 有兩個 USART 通訊端口，其性能完全一樣，每個通訊口可通過 RS23RS485 等芯片轉(zhuǎn)換，與之相應(yīng)的串行接口電路通訊。開關(guān)電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點，而且實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計人員可以根據(jù)實際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guān)電源； 濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件開發(fā)平臺 IAR Embedded Workbench 軟件界面如圖 7 所示： 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 9 圖 7 IAR Embedded Workbench 軟件界面 IAR Embedded Workbench 是瑞典 IAR Systems 公司為微處理器開發(fā)的一個集成開發(fā)環(huán)境 (下面簡稱 IAR EW),支持 ARM、 AVR、 MPS430 等芯片內(nèi)核平臺。微分是一種重要的控制作用，可以較明顯的改善閉環(huán)系統(tǒng)的控制性能。 if( ( Current_Error = ) amp。//系統(tǒng)運行指示燈 Parameter_Show( )。 void TA_Init(void) { TACTL=TASSEL0+TACLR。// UCLK = ACLK UBR00 = 0x03。 //溫度擬合 (二次函數(shù) ) Temp1=Value*A_para。 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 20 參考文獻(xiàn) [1] 謝興紅 ,林凡強 ,吳雄英 .MSP430單片機基礎(chǔ)與實踐 [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx： :8385 [2] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .高等教育出版社 [M], 20xx： 140141 [3] 王兆安 ,劉進(jìn)軍 .電力電子技術(shù) [M].機械工業(yè)出版社 , 20xx:7374 [4] 洪利 ,章?lián)P ,李世寶 .MSP430 單片機原理與應(yīng)用實例詳解 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 , 20xx：2225 [5] 陳金華 .基于智能儀表的電阻爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計及其應(yīng)用 [M].江蘇大學(xué)出版社 , 20xx:3132 [6]于蓮芝 .劉國現(xiàn) 基于 MSP430 單片機的溫度控制系統(tǒng) [會議論文 ]20xx:2931 [7] 毛新 .王玲 溫度程序控制儀在爐溫控制中的應(yīng)用 [期刊論文 ]黑龍江冶金 20xx:1823 [8] 焦冰 .葉松 .溫雅婷 .JIAO Yating MSP430 低功耗原理及其在海溫測量中的應(yīng)用 [期刊論文 ]現(xiàn)代電子技術(shù) 20xx:4546 [9] 杜德 .Du De 基于 MSP430 單片機的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 [期刊論文 ]山東紡織經(jīng)濟 20xx:1114 [10] 王曉雷 .吳必瑞 .王東云 .蔣群 . 基于 MSP430 單片機的恒溫烘箱溫度控制系統(tǒng) [期刊論文 ]微計算機信息 20xx:1719 [11] Slau Texas Instruments incorporated,20xx:6568 [12] Future Technology Devices Intl Data . 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 21 附錄 實物圖 開關(guān)電源原理圖 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 22 軟件程序： include float P=,I=,D=,Pre_Temp=,Set_Temp=21。//晶振失效標(biāo)志仍然存在？ BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS。//I_OUT Operating_Paramrter[7] = D_OUT。 SPI_LCD_Show_Float( 165,34,D,0,RED,16)。//初始化 AD 通道 IO 口 SPI_LCD_Init( )。// 存儲誤差更新 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 26 Rate = ( Current_Error Last_Error )*1000/ Ctrl_Period。 } //微分延遲輸出處理 D_OUT= ( D_OUT * Sdde_Para + D * Rate * (1Sdde_Para) )*Gain 。 if((Scale_Conv( AD_Average ) Pre_Temp)) Pre_Temp=*(Scale_Conv( AD_Average )) + *Pre_Temp。//占空百分比計算 Counter=0。 while(1) { LED8_Rollback。 if( I_OUTPID_I_MIN ) I_OUT = PID_I_MIN。//參數(shù)顯示 } /****************************************************** * 函數(shù)名： Scale_Conv * 描述 ：標(biāo)度變換函數(shù) * 輸入 : Converter_Value 轉(zhuǎn)換變量 * 輸出 ： ******************************************************************************/ float Scale_Conv( u16 Value) { float Temp1=0,Temp2=0。 } //設(shè)備初始化 void Device_Init(void) { char Channel[1]。 D = Operating_Paramrter[2] 。//設(shè)定溫度 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 23 Operating_Paramrter[8] = PID_OUT。 /**************************************************************************** * 名 稱： ClkInit * 功 能：時鐘系統(tǒng)初始化 MCLK 為 8MHz， SMCLK 為 8MHz/1MHz * 入口參數(shù)：無 * 出口參數(shù)：無 ****************************************************************************/ void Clk_Init(void) { unsigned char i。 Kp 太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定， Kp 太小又會使系統(tǒng)動作緩慢，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，隨著 Kp的增大 ,可以減小穩(wěn)態(tài)誤差但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。// 使能 USART0 的接收中斷 } void PutChar(uchar data) { while (!(IFG1 amp。 TBCCR0=16384。 //Use sampling timer, SMCLK for(int i = 0。 } //因為鍋爐只能加溫不能降溫所以一旦超過設(shè)定值令積分值為零 if( ( Current_Error = 0 ) amp。// 當(dāng)前誤差計算 Sum_Error += Current_Error。= ~XT2OFF。當(dāng)禁止端為“ 1”時前后級通道斷開，即 S0— S7 端與 Sm 端不可能接通；當(dāng)為“ 0”時，則通道可以被接通，通過改變控制輸入端 C、 B、 A 的數(shù)值，就可以選通 8 個通道 S0— S7 中的一路。 3 系統(tǒng)硬件電路的選型及設(shè)計 單片機的選型 MSP430 的主要特點有超低功耗；強大的處理能力，單周期指令周期，并且自帶硬件乘法器；高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊；高穩(wěn)定性，方便、高效的集成開發(fā)環(huán)境；溫度適應(yīng)范圍寬，抗干擾能力強等等 [8]。 單片機程序設(shè)計方案 單片機 PID 溫度控制系統(tǒng)分為 MSP430 單片機初始化，前向模擬量采集， A/D 轉(zhuǎn)換，定時器中斷，串口通信， PWM 輸出， PID 運算等。 溫度是工業(yè)工過程中的四大參數(shù)之一 ,也是很多生產(chǎn)過程中都需要測量和控制的參數(shù)。如果在線獲取對象的數(shù)學(xué)模型，自動計算和整定 PID 參數(shù)對于改進(jìn)控制算法設(shè)計具有積極意義。 [關(guān)鍵詞 ]MSP430 單片機；位置式溫度 PID 算法；溫度數(shù)據(jù)擬合； 不完全微分；積分分離 Design of Temperature PID Algorithm Based on MSP430 Single Chip Microputer Automation Specialty HUANG Shuaihao Abstract: The design is based on SCM MSP430F149, using IAR Embedded Workbench software as a development platform, to realize the temperature control of electric water boiler with location PID algorithm program piled in MSP430, and realizes the Kingview software in upper puter monitoring. Pt100 thermal resistance signal is amplified by MSP430 ADC after conditioning module into the microcontroller. The temperature data