【正文】 BUF_G DATA 36H 。論文中存在的這些不足之處，敬請(qǐng)?jiān)u審老師批評(píng)指正。3）選擇控制度，求得T、Kp、Ti、Td。一般情況下，電熱鍋爐的近似數(shù)學(xué)模型可以描述為一個(gè)一階的、無(wú)振蕩、純時(shí)間滯后的慣性環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。CJNE A,2,NOT2。本系統(tǒng)選用整型變量來(lái)實(shí)現(xiàn)PID算法，由于是用整型變量來(lái)做，所以不是很精確，但對(duì)于本系統(tǒng)所要求的電熱鍋爐來(lái)說(shuō)，這個(gè)精度足夠了。隨著計(jì)算機(jī)特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PID數(shù)字控制算法已能用微機(jī)和單片機(jī)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。CLR 。定時(shí)初值為T(mén)H0=3CH，TL0=B0H，即X=15536，這樣可得到定時(shí)時(shí)間為 ，)(05.*1)536(*)(2616 sTXNt ?????由于采樣周期為4s，所以需要對(duì)溢出進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)溢出80次時(shí)才執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了采樣周期為4s。EX0：外部中斷0允許位。T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷，由T0的溢出引起。高水位，跳轉(zhuǎn)JNB 。初始化堆棧MOV KEY_BUF_G,00H 。193 軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件總體概述根據(jù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的軟件程序，實(shí)際上就是對(duì)系統(tǒng)的管理程序和控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。復(fù)位電路如圖 （1）所示。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接受17低8位地址。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805和7812解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。電路接法如圖 所示。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。電路圖如圖 所示， 。矩陣鍵盤(pán)中行、列線(xiàn)為多線(xiàn)共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。在一般情況下，單片機(jī)使用并行驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行 LED 的顯示。低 5 位一直為 1，TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20 出廠(chǎng)時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)要去改動(dòng)，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。而這正符合 PID 控制使用的條件，因而 PID 控制被廣泛用于電熱鍋爐的控制中，用來(lái)取代傳統(tǒng)的控制方法 [6]，并獲得良好的控制效果。（2） 能量轉(zhuǎn)化效率高。目 錄中文摘要 ...............................................................1英文摘 要 ...............................................................21 緒論 ................................................................3 電熱鍋爐的應(yīng)用背景及其控制理論的發(fā)展 ............................3 本文的設(shè)計(jì)指標(biāo) ..................................................42 硬件電路設(shè)計(jì) ........................................................5 系統(tǒng)方案概述 ....................................................5 溫度檢測(cè)元件 DS18B20.............................................6 顯示模塊設(shè)計(jì) ....................................................8 鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì) ....................................................9 鍵盤(pán)工作原理 ..............................................9 鍵盤(pán)識(shí)別方法 .............................................10 鍵盤(pán)工作方式 .............................................10 指示及報(bào)警電路 .................................................11 功率驅(qū)動(dòng)電路 ...................................................12 固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介 ...........................................12 功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) .........................................13 水位檢測(cè)及控制電路 .............................................13 水位檢測(cè)電路 .............................................13 水位控制電路 .............................................14 電源電路 .......................................................15 單片機(jī)選型及簡(jiǎn)介 ...............................................153 軟件的設(shè)計(jì) .........................................................19 系統(tǒng)軟件總體概述 ...............................................19 主程序 .........................................................19 T0 中斷服務(wù)子程序 ..............................................21 中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .............................................21 T0 中斷服務(wù)程序的編寫(xiě) .....................................23 鍵盤(pán)中斷服務(wù)子程序 .............................................24 PID 運(yùn)算設(shè)計(jì) ...................................................25 其他子程序介紹 .................................................27 顯示子程序 ...............................................27 DS18B20 相關(guān)子程序 ........................................28 PID 輸出轉(zhuǎn) 換程序 ..........................................294 系統(tǒng)的仿真 .........................................................30 PID 參數(shù)整定方法 ...............................................30 系統(tǒng)仿真結(jié)果 ...................................................315 結(jié)論 ...............................................................33致謝 ..................................................................34參考文獻(xiàn) ..............................................................35附錄 1.................................................................36附錄 2.................................................................371電熱鍋爐溫度水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：在冶金、化工、機(jī)械等各類(lèi)工業(yè)控制中，電熱鍋爐都得到了廣泛應(yīng)用。電加熱鍋爐采用加熱元件直接與水接觸，加熱時(shí)轉(zhuǎn)換效率很高，能量轉(zhuǎn)化率也很高，一般可達(dá)到 95%，而最新最好的鍋爐更是能達(dá)到 98%以上。 本文的設(shè)計(jì)指標(biāo)本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)以及水位控制系統(tǒng)，具體的技術(shù)指標(biāo)如下：a. 恒溫溫度控制在 0100℃之間，連續(xù)可調(diào)，誤差在177。 溫度檢測(cè)元件 DS18B20[4]DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等溫度元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，而且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、TL 字節(jié)內(nèi)容作比較。但采用并行驅(qū)動(dòng)方式需要占用單片機(jī)大量 I/O 口，使用不太方便。按鍵設(shè)置在行、列交點(diǎn)上，行、列線(xiàn)分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)，列線(xiàn)通過(guò)上拉電阻接到+5V 上。鍵盤(pán)的鍵名和對(duì)應(yīng)功能如表 所示。交流輸出時(shí)，通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅，直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應(yīng)管。圖 水位檢測(cè)電路當(dāng)水位沒(méi)有到達(dá)水位電極時(shí)，水位電極和公共電極沒(méi)有導(dǎo)通，三極管截止，射極電壓為高電平；當(dāng)水位到達(dá)水位電極時(shí)，水位電極與公共電極導(dǎo)通，三極管飽和導(dǎo)通，射極電壓為低電平。16 單片機(jī)選型及簡(jiǎn)介由于系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單 ,數(shù)據(jù)量也不大 ,考慮到電路的簡(jiǎn)單和成本等因素 ,因此在本設(shè)計(jì)中選用 ATMEL 公司的 AT89S51單片機(jī)作為主控芯片。P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。由于整個(gè)系統(tǒng)軟件比較大，為了便于編寫(xiě)、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng)軟件的編制采用模塊化的結(jié)構(gòu)，即整個(gè)控制軟件由許多獨(dú)立的小模塊組成，它們之間通過(guò)軟件接口連接，主控制程序主要包括條件判斷和子程序調(diào)用等關(guān)鍵部分。由于 KEY_BUF 是由用戶(hù)輸入的，所以先賦值初始化MOV KEY_BUF_S,00HMOV KEY_BUF_B,00HMOV UK,00H。水位過(guò)低，跳轉(zhuǎn)SETB 。T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷，由T1的溢出引起。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。25JNB ,KEY_SHUTDOWN。下面介紹一下PID控制中三個(gè)環(huán)節(jié)的作用：1）比例控制能迅速反應(yīng)誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，Kp的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。數(shù)字PID控制算法的實(shí)現(xiàn)方式有位置型算法和增量型算法。MOV A,24H。因此需要編寫(xiě)DS18B20的復(fù)位29子程序、讀DS18B20子程序、寫(xiě)DS18B20子程序。在查閱相關(guān)資料后，這里我們?nèi)‰姛徨仩t的近似數(shù)學(xué)模型 [12]為:ess3015)(G???我們將用這個(gè)模型進(jìn)行仿真。所謂控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將DDC的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較。致謝本文是在導(dǎo)師魯照權(quán)老師悉心指導(dǎo)下完成的。數(shù)碼管個(gè)位 BufferDIS_BUF_S DATA 37H 。Q1 DATA 54H。符號(hào)位，用于判斷正負(fù)ORG0000H。外部中斷為低電平觸發(fā)SETB ET0；開(kāi) T0 中斷SETB ET1；開(kāi) T1 中斷SETB TR0；T0 開(kāi)始運(yùn)行MOV 58H,50H。綠燈亮，告知為過(guò)低水位報(bào)警L4:CLR 。水位過(guò)高，跳轉(zhuǎn)SETB 。ORG1000H。COUNT DATA 56H。數(shù)碼管百位 BufferTEMP_G DATA 39H。他敏銳的洞察力和孜孜不倦的教誨使我受益終身，無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，都將激勵(lì)我?jiàn)^發(fā)向上。首先在SIMLINK中搭建系統(tǒng)的模型圖。首先我們要了解三個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響：增加比例系數(shù)Kp一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞；增大積分時(shí)間Ti有利于減小超調(diào)，減小振蕩，是系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)的靜差的消除將隨之減慢；增大微分時(shí)間Td亦有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，單系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱，對(duì)擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。由于 DS18B20 轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。判斷是否為個(gè)位,如是則點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)AJMP DD。增量型算法的算式如下 [9]： （）)2()1()()(0 ?????kekekuqq （）u?其中 （）??????KqDPI210根據(jù)式()和式()編寫(xiě)的程序見(jiàn)附錄2。3）微分控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。LCALL DISPLAY。 鍵盤(pán)中斷服務(wù)子程序當(dāng)ENTER被按下時(shí)，進(jìn)入鍵盤(pán)輸入狀態(tài)，然后進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，當(dāng)有鍵位按下時(shí)，轉(zhuǎn)入響應(yīng)的鍵位子程序，當(dāng)ENTER再被按下時(shí)，退出中斷服務(wù)子程序，鍵盤(pán)輸入完成。PS=1，設(shè)定串行口為高優(yōu)先級(jí)中斷；PS=0，為低優(yōu)先級(jí)。中斷系統(tǒng)有兩個(gè)控制寄存器IE和IP，它們