【正文】 常插頭在 DCE 端 ,插座在 DTE 端 . 一些設(shè)備與 PC 機(jī)連接的 RS232C 接口 ,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào) ,只需三條接口線 ,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”。由于偏差大，說(shuō)明系統(tǒng)溫度遠(yuǎn)離設(shè)定值，應(yīng)快速降溫，采用 PD 控制，可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度， 避免產(chǎn)生過(guò)大的超調(diào)，減小動(dòng)態(tài)誤差。顯示緩沖起始地址 TEMP EQU 40H 。 基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 18 A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換子程序代碼如下： READAD: MOV DPTR,ADPORT CLR A MOVX DPTR,A 。因此在將 PC機(jī)和單片機(jī)的 RXD和 TXD交叉連接時(shí)， 必須 進(jìn)行電平轉(zhuǎn) 換。 ④ 正 回 應(yīng) 幀：當(dāng) PC寫數(shù)據(jù)時(shí)， AT89C51向 PC報(bào)告 數(shù)據(jù) 已 正 確 接收的信號(hào)。 其它分 析 同上。 sbit OE=P2^1。 TH0=226。 ST=1。 case 2: ChannelSelA=0。 } Void Keyscan(void) interrupt 1 using 2//用中斷法掃描鍵盤 { uchar KeyScan() //檢查按鍵情況 { uchar temp=40。 } KEY=0xdf。 default:break。 case 1: ChannelSelA=0。 _nop_()。 OE=0。還不斷向我們傳授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過(guò)程中少走很多彎路。 ③ 數(shù)據(jù) 幀 幀頭 標(biāo) 志 幀 類 型 長(zhǎng)度 數(shù)據(jù) 區(qū) 校驗(yàn)字 幀尾 標(biāo) 志 長(zhǎng)度 :所轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的 長(zhǎng)度。 如 果 連 續(xù)三次 轉(zhuǎn)輸 失敗，則退 出通信 并向 應(yīng)用程 序報(bào)告。即：將 PC機(jī)和單片機(jī)的“發(fā)送數(shù)據(jù)線（ TXD）” 與“接收數(shù)據(jù)（ RXD）” 交叉連接，二者的地線（ GND） 直接相連而其它信號(hào)線如握手信號(hào)線均不用，而采用軟件握手。由 和 WR 聯(lián)合控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)端（ ATART）和 ALE 端，低三位地址線架到 ADC0809 和 ADDA， ADDB， ADDC 端，所以選中 ADC0809 的 IN0 通道的地址為 7FF8H。單片機(jī)與 PC 機(jī)的通行。 (1)當(dāng) | e(k)|M 時(shí)，用 PlD 控制。即：邏輯。設(shè)計(jì)時(shí)，要注意每位顯示的間隔時(shí)間，由于一位 8 段 LED 的熄滅時(shí)間不能超過(guò) 100ms，也就是說(shuō)點(diǎn)亮其它位所用的時(shí)間不能超過(guò) 100ms，這樣當(dāng)有 N 位的 8 段 LED 用來(lái)顯示時(shí)，每一位間隔的時(shí)間 t 就必須符合下面的式子： t≦ 100ms/(N1) 第 25 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 13 LED 的動(dòng)態(tài)顯示原理圖 本 系統(tǒng)中 N＝ 4，則由式子可以算出 t≦ 33ms，就是每一位的間隔時(shí)間不能超過(guò) 33ms。判斷按鍵位置。為了確保單片微機(jī)對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。 若當(dāng)前檢測(cè)得的溫度比設(shè)定的溫度高，則需要對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行降溫處理。電路正常工作時(shí)，欠電流繼電器吸合，當(dāng)電路電流減小到某一整定值以下時(shí)，欠電流繼電器釋放，對(duì)電路起欠電流保護(hù)。當(dāng)感應(yīng)元基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 52 頁(yè) 件中的輸入量變化到某一定值時(shí)繼電器動(dòng)作，輸出觸點(diǎn)便接通和斷開控制回路。 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 mV/V Quiescent Current 靜態(tài)電流 (注 9) VS=+5V, +25℃ 56 67 56 67 μA VS=+5V 105 131 91 114 μA VS=+30V, +25℃ 68 68 μA VS=+30V 133 116 μA Change of Quiescent Current 變化靜態(tài)電流 (注3) 4V≤VS≤30V, +25℃ μA 4V≤VS≤30V μA 第 13 頁(yè) 共 52 頁(yè) Temperature Coefficient of Quiescent Current 靜態(tài)電流 /溫度系數(shù) + + + + μA/℃ Minimum Temperature for Rated Accuracy 最低溫度 額定精度 In circuit of Figure 1,IL=0 + + + + ℃ Long Term Stability 長(zhǎng)期穩(wěn)定性 T J=TMAX,for 1000 hours 177。 ℃ Sensor Gain傳感器增益(Average Slope)平均斜率 TMIN≤TA≤TMAX + +, + + mV/℃ + + Load Regulation 負(fù)載調(diào)節(jié) (注3) 0≤IL≤1mA TA=+25℃ 177。 177。C，輸出電壓增加 10mV。目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：１、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、 流量、氣體成份等傳感器２、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一 個(gè) ALE 脈沖。 P2口 ： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè)TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí) ，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 半導(dǎo)體制冷片用來(lái)降溫，高阻抗加熱絲用來(lái)加溫。溫度控制范圍為 15 ～ 25，升溫、降溫階段的溫度控制精度要求為 度，保溫階段溫度控制精度為 度 。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng) 控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。 方案三：?jiǎn)纹瑱C(jī)與高精度溫度傳感器結(jié)合的方式。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。 P0 口 ： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 52 頁(yè) /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一 些控制信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET； /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 AT89C51 的 RST 引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持 2個(gè)機(jī)器周期以上高電平，則可使單片機(jī)復(fù)位。通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。 目前，已有兩種型號(hào)的 LM35 可以提供使用。 177。 177。因此，本系統(tǒng)選用 ADC0809 作為 ADC，來(lái)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 變送器則是把傳感器采集到的微弱的電信號(hào)放大以便轉(zhuǎn)送或啟動(dòng)控制元件。中間繼電器也是一種電壓繼電器，是控制電路使用最多的繼電器，它的觸點(diǎn)對(duì)數(shù)多、觸點(diǎn)容量較大、動(dòng)作靈敏度較高。其優(yōu)點(diǎn)是 是無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，可靠性也比較高 ，且無(wú)污染。 基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 11 報(bào)警電路 鍵盤電路 在過(guò)程控制和智能化儀表中，通常是用單片微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理的，為實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，鍵盤是個(gè)必不可少的功能配置。 單片微機(jī)在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。因此，本系統(tǒng)采用了四位共陽(yáng)極的ＬＥＤ七段數(shù)碼管。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同 的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。其中數(shù)字控制器的功能由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 (3)溫度檢測(cè)及溫度值變換。溫度設(shè)定上限 第 35 頁(yè) 共 52 頁(yè) LOWTEMP EQU 21 。鍵盤接口與鍵盤程序的根本任務(wù)是要檢測(cè)有沒(méi)有鍵按下，按下的是哪個(gè)鍵，鍵值多少？在本次設(shè)計(jì)中采用了軟件掃描的方法。采用這種通信協(xié)議較 雙 方 互 為 主 控者時(shí)簡(jiǎn)單。 器件地 址 (1Byte): PC所 要訪 問(wèn)的 外部 器件的地 址 即是 哪 一 個(gè)外部 器件。在接收 端， 分 幀 的數(shù)據(jù) 去掉幀頭重新組合 到接收 緩沖區(qū) 中，交給應(yīng)用程序處 理 。 //列掃描控制字 uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}。 _nop_()。 _nop_()。 ChannelSelB=1。break。break。break。 // channel=ChannelSel。//啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 _nop_()。 unsigned char SavedDat[6]。還有，這次設(shè)計(jì)深化了我對(duì) PID 控制技術(shù)的理解，特別是改進(jìn)算法，同時(shí)提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的習(xí)慣與能力。 長(zhǎng)度 (1Byte): 一 次命令 所轉(zhuǎn)輸?shù)?數(shù)據(jù) 長(zhǎng)度。即在 向 RS232串 口 發(fā)送 命令 信號(hào)，應(yīng) 答 信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，是一 幀 一 幀 地發(fā)送的。采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開抖動(dòng)階段，這一延時(shí)過(guò)程一般大于 5ms。A/D 255 SETTEMP EQU 50H 。 (4)溫度控制。 A/D 轉(zhuǎn)換器可劃歸為零階保持器內(nèi)，所以廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)為 ]/)1[()1/([)( 11 e seKsG Tsss ?? ???? ?? （ 41） 廣義對(duì)象的 Z傳遞函數(shù)為 )/1/)11(]}/)1[()]11/{[)( 1111 ?????? ??????? zeTeKzsesKZzG TLTsse ?? ??（ 42） 所以系統(tǒng)的閉環(huán) Z傳遞函數(shù)為： )1/()1()1/(/)1[()( //1 ??? ? TTLsTs eezseseZz ?????? ???????? (43) 系統(tǒng)的數(shù)字控制器為： )(G/)()(D)(E/)(U 1 zzzzz ??? = LTTeTTT zezeeKeze ????????? ?????? 1/1/1//11/ )1(]1)[1(/)1)(1( ???? （ 44） 寫成差分方程即為 ： )1()1()1()( // Lkuekueku TT ?????? ?? ??)1(/)1()1()1(/)()1( 1/1//1// ????? TTTTT eKkeeeeKkee ????? ??????? （ 45） 令 )1(/)1( 1//0 ?? TT eKea ?? ??? 第 33 頁(yè) 共 52 頁(yè) )1(/)1( 1/1//1 ??? TTT eKeea ??? ??? ?/1 Teb ?? , ?/2 1 Teb ??? , 則有 )1()1()1()()( 2110 Lkubkubkeakeaku ???????? （ 46） 式中 )(ke —— 第 k 次采樣時(shí)的偏差； )1( ?ke —— 第 1?k 次采樣時(shí)的偏差； )1( ?ku —— 第 1?k 次采樣時(shí)的偏差； 本生物培養(yǎng)液溫控系統(tǒng)采用的數(shù)字 PID 算法由軟件實(shí)現(xiàn)，增量 PID 控制算法的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可以遞推使用，占用存儲(chǔ)空間少，運(yùn)算快。它是在 1970 年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo) 準(zhǔn)。由于所有的段選線并聯(lián)到同一個(gè) I/O，由這個(gè) I/O 口來(lái)控制，因此，若是所 有的 4 位 8 段 L