【正文】 時(shí)間比例：我設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的加熱期，比如2 分鐘，我在這 2 分鐘內(nèi)對(duì)輸出進(jìn)行控制，也就是說在這 2 分鐘內(nèi)的加熱多少時(shí)間，全速加熱就是整個(gè)周期 2 分鐘，停止加熱就是不輸出 0 分鐘，根據(jù)我們的計(jì)算可以在 02 分鐘內(nèi)變化，比如計(jì)算得到 1 分鐘 30 秒，那么，我們?cè)?2 分鐘內(nèi)加熱 1分鐘 30 秒，剩下 30 秒不加熱， 2 分鐘后在測(cè)量溫度，重新計(jì)算輸出量。 圖 41 PID 控制系統(tǒng)框圖 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 33 比例調(diào)節(jié)器（ P） 這是一種簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器，比例調(diào)節(jié)器與偏差成比例調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)及時(shí)，誤差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使被控量 y 向減小偏差的方向變化，但這種調(diào)節(jié)使被調(diào)量 y 存在靜差，即有殘留誤差，因?yàn)檎{(diào)節(jié)作用是以偏差的存在為前提條件的。而匯編語言編程的最大優(yōu)點(diǎn)是代碼效率高，但是不便于維護(hù)，開發(fā)周期長(zhǎng)。 ISP 的優(yōu)點(diǎn) ISP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不需要編程器就可以進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，單片機(jī)芯片可以直接焊接到電路板上，調(diào)試結(jié)束即成成品，免去了調(diào)試時(shí)由于頻繁地插入取出芯片對(duì)芯片和電路板帶來的不便。 ● 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器 。 在應(yīng)用系統(tǒng)中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有按鍵或鍵盤。指令代碼為 A3H，其功能為將所有的顯示循環(huán)左移 1 位。在 8*8 陣列 中每個(gè)鍵的鍵碼是用十六進(jìn)制表示的，可用 鍵盤數(shù)據(jù)指令讀出，其范圍是 00H～ 3FH。當(dāng)該引腳是低 電平變成高電平，并保持 25ms 后，復(fù)位過程結(jié)束。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三 極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。 （ 4）必須考慮瞬態(tài)過電壓和斷態(tài) dv/dt 對(duì) SSR 的影響。斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨力。 220v28vD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeVin VoutGND7089Volt RegVin VoutGND7085Volt RegC?Cap Semi100nFC?Cap SemiC?Cap Semi100uFC?Cap Semi+5 圖 36 電源電路設(shè)計(jì)圖 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 溫度采集單元設(shè)計(jì) DS18B20 的特點(diǎn) DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一個(gè)線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－ 92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃, 可編程為 9 位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微 處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 Mega 系列實(shí)際使用時(shí)，這兩只小電容不接也能正常工作。映射到數(shù)據(jù)空間即為寄存器文件之后的地址 0x20 0x5F。大多數(shù)指令長(zhǎng)度 為 16 位，亦即每個(gè)程序存儲(chǔ)器地址都包含一條 16 位或 32 位的指令。 ATmega16 內(nèi)核介紹 為了獲得最高的性能以及并行性， AVR 采用了 Harvard 結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。在復(fù) 位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。 ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括： C 語言 編譯器 、宏匯編、 程序調(diào)試器 / 軟件仿真器、仿真器及評(píng)估板。 HD7279A 和微處理器之間采用串行接口，其接口和外圍電路 比較簡(jiǎn)單，且占用口線少，加之它具有較高的性能價(jià)格比，因此，在微型控制器。 綜上我選擇方案一 。 主 控 單 元鍵 盤 顯 示功 率 輸 出 單 元溫度采集單元通信單元打印單元 圖 21 硬件框圖 主控單元的論證 方案一 ： 采用 ATmega16 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 單片機(jī)的 I/O 口是真正的 I/O 口，能正確反映 I/O 口輸入 /輸出的 真實(shí)情況。缺點(diǎn)是靜態(tài)誤差不易控制，因含有大量專家經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際實(shí)現(xiàn)比較困難。用高新技術(shù)來解決 工業(yè)生產(chǎn)問題， 排除生活用水問題實(shí)施對(duì)水溫的控制已成為我們電子行業(yè)的任務(wù)，以此來加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè)，提高人民的生活水平。該系統(tǒng)具有設(shè)定、實(shí)時(shí)顯示以及于上位機(jī)通信功能。控制算法采用 PID算法是系統(tǒng)具有快速響應(yīng)和較小的超調(diào)。在這方面以日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)技術(shù)領(lǐng)先，并且都生產(chǎn)出了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。 題目 要求 設(shè)計(jì)利用 AVR 單片機(jī)，通過外圍電路，對(duì) 1 升水進(jìn)行溫度控制 。 單片機(jī)可重設(shè) 置 啟動(dòng)復(fù)位 ,以提高單片機(jī)工作的可靠性。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了 電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)順效應(yīng)。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間， ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還 未起振，端口 D 處于高阻狀態(tài)。 快速訪問寄存器文件包括 32 個(gè) 8 位通用工作寄存器，訪問時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。堆棧位于通用數(shù)據(jù) SRAM，因此其深度僅受限于 SRAM 的大小。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 ● 電源 。需要一只 10K 的上拉電阻 。 64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 固態(tài)繼電器按其工作性質(zhì)分直流輸入 交流輸出型、直流輸入 支流輸出型、交流輸入 交流輸出型、交流輸入 直流輸出型。 利用固態(tài)繼電器器來控制加熱爐加溫?？赏瑫r(shí)驅(qū)動(dòng) 8位共陰 極 式數(shù)碼管 (或 64 只獨(dú)立 LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)可連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成 LED 顯示及鍵盤接口的全部 功能。 KEY 為按鍵信號(hào)輸出端，該端在無鍵按下時(shí)為高電平；而在有鍵按 下時(shí)變?yōu)榈碗娖?，并一直保持到按鍵釋放為止。 KEY 為按鍵信號(hào)輸出端，在無鍵按下時(shí) 為高電平；而有鍵按下時(shí)此引腳變?yōu)榈碗娖讲⑶乙恢北３值芥I釋放為止。DATA 引腳為高阻狀態(tài)，如圖 315 所示。因此，在應(yīng)用系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮這種鍵盤掃描子程序的編程調(diào)用應(yīng)能滿足鍵盤響應(yīng)要求。 ● ESD 保護(hù)大于 MILSTD883（方法 3015）標(biāo)準(zhǔn)的 20xxV。波特率設(shè)置為 9600bps。 。在被調(diào)量的偏差消除后，由于積分規(guī)律的特點(diǎn)，輸出將停留在新的位置而不回復(fù)原位，因而能保 持靜 態(tài)誤 差為零。 通過老師的指導(dǎo)和在自己查閱資料發(fā)現(xiàn)以下可以改進(jìn)的地方： 1. 采樣頻率 視系統(tǒng)慣性而定，慣性小采樣時(shí)間選小點(diǎn)，慣性大就選大點(diǎn)。 在工業(yè)過程控制中，模擬 PID 調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等類型， 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 34 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律用硬件。 PID 控制算法 按偏差的比例（ Proportional）、積分（ Integral）、微分（ Differential）進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器，簡(jiǎn)稱為 PID 調(diào)節(jié)器。就 AVR 系列ATmega16 控制系統(tǒng)開發(fā)而言，以 AVR 系列 ATmega16 控制器為硬件核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般都是一些實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)，同時(shí)，由于 ATmega16 控制器本身的特點(diǎn)，這類系統(tǒng)的軟件開發(fā)工作的難度要高于相應(yīng)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 在這里我介紹一塊大家常用的芯片： MAX232 是 TTLRS232 電平轉(zhuǎn)換的典型芯片，按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為 uF 的時(shí)候，若輸入為 5V,輸出可以達(dá)到14V 左右，輸入為 0V， 輸出可以達(dá)到 14V， 在扇 出電流為 20mA 的時(shí)候，處處 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 電壓可以穩(wěn)定在 12V 和 12V。由于電腦串口 rs232 電平是 10v +10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是 TTL 電平 ，MAX232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2 驅(qū)動(dòng)器、 2 接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。如果不用鍵盤，則 電路圖中連接到鍵盤的 8 只 10ｋ Ω 電阻和 8只 100ｋ Ω 下拉電阻均可以省去。 (3)左移指令。 DIG0～ DIG7 分別為8 個(gè) LED 管的位驅(qū)動(dòng)輸出端。消隱和閃爍等屬性 。光電耦合器引腳如上圖所示。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它比電磁繼電器電器工作可靠，壽命長(zhǎng)，對(duì)外干擾小，能與邏輯電路兼容，抗干擾能力強(qiáng)，開關(guān)速度快，使用方便。 圖 39 溫度傳感器測(cè)量電路 圖 DS18B20 是這樣測(cè)溫的：用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來得到溫度值。 重要說明：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果你想簡(jiǎn)化零件，可以不焊接 2＊ 5 座。 重要說明：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果你不需要復(fù)位按鈕，復(fù)位腳可以不接任何的零件，AVR 芯片也能穩(wěn)定工作?？刂萍拇嫫魑挥?I/O空間。這些附加的功能寄存器即為 16 位的 X、 Y、 Z 寄存器。 XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。 本芯片是以 Atmel 高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。 綜上 選擇方案一 。價(jià)格也比較高。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第 2 章 方案論證 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 此方案采用 ATmega16 單 片機(jī)最小系統(tǒng)板（自制）實(shí)現(xiàn)，對(duì)外圍電路來說，比較簡(jiǎn)單，并且軟件采用 PID 算法實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單。 模糊控制與一般的自動(dòng)控制的根本區(qū)別是，不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，而是運(yùn)用模糊理論將人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、思維推理，其控制過程的方法與策略是由所謂模糊控制器來實(shí)現(xiàn)。 在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一。 長(zhǎng) 春 工 業(yè) 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文 題 目 基于 AVR 單片機(jī)水溫控制系統(tǒng) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對(duì)水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來。目前 FLC 已經(jīng)成功地應(yīng)用與各種溫度控制上。 求自動(dòng)水溫控制系統(tǒng)應(yīng)該由：主控制單元、溫度采集單元、功率輸出單元、實(shí)時(shí)顯示單元、 通信單元 及打印單元 組成 ?？垢蓴_需 外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。 固態(tài)繼電器就是通過光電耦合器隔離并觸發(fā)可控硅，就算選擇可控硅也要通過隔離元件進(jìn)行隔離才行，兩個(gè)并沒有響應(yīng)速度的可比較性，用單片機(jī)信號(hào)來控制，肯定是選擇固態(tài)繼電器，強(qiáng)電和控制信號(hào)間隔離。 工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持 一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。其中一個(gè)指針還可以作為程序存儲(chǔ)器查詢表的地址指針。 AVR有一個(gè)靈活的中斷模塊。 當(dāng) AVR 在工作時(shí)，按下 S0開關(guān)時(shí)，復(fù)位腳變成低電平，觸發(fā) AVR 芯片復(fù)位。 RST 連接倒 RESET ，為了 減小圖片大小這里沒 有畫出，你可以從本頁頂上的那個(gè)圖片看出來。圖 3