【正文】 E(K)2E(K1)+E(K2)] =P(K1)+PP+PI+PD 式 41 根據(jù)式 41編程，相應(yīng)的程序框圖如圖 44所示： 開 始采 入 測 量 值 和 設(shè) 定 值初 始 化 參 數(shù)計(jì) 算 偏 差控 制 器 輸 出更 新 參 數(shù)返 回 圖 44 PID 控制流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 167。 由于位置式輸出的是 PWM 的占空比，根據(jù)已確定的加熱周期 T，可以計(jì)算出在每一個加熱周期中，高低電平輸出的時間，通過 定時器可以實(shí)現(xiàn)對固態(tài)繼電器通斷時間的控制，即控制了系統(tǒng)在每一個采樣周期內(nèi)的加熱時間。 比例控制器能夠產(chǎn)生與輸入信號成比例的輸出信號，所以誤差一旦產(chǎn)生，控制器立即就有控制作用，使被控制量朝 著減小誤差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù) KP。因此，比例 +積分控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，在空間技術(shù)、軍事科學(xué)和工業(yè)控制等各個領(lǐng)域都獲得了較為顯著的成效。 按鍵控制電路 采用獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì)，即各按鍵相互獨(dú)立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線，如圖27所示。另一種是寄生電源供電方式，單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流， 需用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 4 字節(jié)為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率， DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。 在 89C51 中， P3 端口還用于一些復(fù)用功能。 P1 端口 (～ )： P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O端口。 ③片內(nèi) 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM/SFR,用以存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中 間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)等。顯示器由 5 個共陰極 LED 數(shù)碼管組成，只需占用 2 個 I/O 口。 167。其特點(diǎn)是，在工作范圍內(nèi)阻值隨溫度聲高而降低?？傮w方案經(jīng)過反復(fù)推敲，確定了以美國 Atmel 公司推出的 51系列單片機(jī)為溫度智能控制系統(tǒng)的核心，并選擇集成數(shù)字傳感器、固態(tài)繼電器控制電路、數(shù)碼顯示器等元件，總體方案如圖 11。 PID 控制程序設(shè)計(jì) ......................................................................................... 23 167。 溫度傳感器選擇 ...................................................................................... 4 167。隨著各種行業(yè)對溫度精度的要求越來越高，對溫控系統(tǒng)穩(wěn)定性要求也越來越嚴(yán)格。 串行口顯示電路 .................................................................................... 12 167。 采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。 基于 proteus和 keil 的聯(lián)合調(diào)試仿真測試平臺，對所設(shè)計(jì)的軟、硬件進(jìn)行調(diào)試和仿真。這種器件以電流作為輸出量指示溫度，其典型的電流溫度靈敏度是1uA/K。同樣，共陽極 LED 顯示器的工作原理也一樣。這種顯示方式 幾乎不占用 CPU 資源，節(jié)約 CPU 使用率。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ⑧片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接，最高允許震蕩頻率為 12MHz。 P2 端口 (～ )： P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O端口。只要電源VCC 的上升時間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即按鈕閉合瞬間就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。高速暫存 RAM 的第 5 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)位邏輯 1。測溫電纜采用屏蔽 4芯雙絞線 ,其中一對線接地線與信號線 ,另一對接 VCC和地線 ,屏蔽層在電源源端單點(diǎn)接地。 2個按鍵定 功能定義 如下： : S1加，按此鍵則溫度設(shè)定加 1度 。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。為了加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)和變化的瞬間，對偏差的變化率做出反應(yīng)，即按偏差變化的趨勢進(jìn)行控制，使偏差消除 在萌芽狀態(tài)。 主程序流程圖及程序設(shè)計(jì) 圖 41 主程序流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 167。 LED 顯示流程如圖 45 所示。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 參考文獻(xiàn) [1] .丁元杰 . 單片微機(jī)原理及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè) 出版社 ,1999 [2] .趙長德 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1996 [3] .毅剛等 . 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997 [4] .周景潤等 . proteus 在 MCS51amp。 // Sums of Errors } PID。 // Set PID Coefficients = 。} } 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 溫度控制程序 ledbuf equ 60h temp equ 65h up equ 1 down equ 2 lowlimit equ 10 highlimit equ 80 flag1 equ 38h settemp equ 50h curtemp equ 29h din bit clk bit 0000h ljmp start 0100h start: mov settemp,20 mloop:lcall testkey cjne A,03h,keypressed mloop1:acall displayresult acall displayled acall get_temper MOV TMOD,02H。 if(++tick==n) 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 { P32 = 0。 } void actuator(double rDelta) // Dummy Actuator Function {} void main(void) { PID sPID。 // 設(shè)定目標(biāo) Desired value double Proportion。 C,甚至更高 。 PID 控制程序設(shè)計(jì) 由式 35可以改寫成 ： P(K)=P(K1)+KP[E(K)E(K1)]+KI178。它給出了全部控制量的大小，因此被稱為全量式或位置式 PID 控制算法。Td一微分時間常數(shù) 。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。這個過程在人工操作系統(tǒng)中，都是由操作人員通過“感覺器官的觀測 (獲取信息 )一人腦的思 維、判斷 (存儲和處理信息 )一手動的調(diào)整 (信息的實(shí)施 )來完成的。 圖 26 靜態(tài)顯示電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 167。 斜 率 累 加 器預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù) 晶 振高 溫 度 系 數(shù) 晶 振= 0計(jì) 數(shù) 器 2= 0計(jì) 數(shù) 器 1溫 度 寄 存 器比 較預(yù) 置加 1停 止L S B置 位 / 清 除圖 23 測溫原理 DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20的 1腳接地， 2腳作為信號線， 3腳接電源。 3 是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷 新。 P2 端口做輸入口使用時，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 ?? （ 31 腳）：當(dāng)該引腳接高電平 ,CPU 只訪問片內(nèi) Flash ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令；但當(dāng) PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過 0FFFH（對 89C51為 4KB）時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。 ②片內(nèi)有 4K 字節(jié)的程序存儲器 Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。 方案 3：串行口擴(kuò)展顯示方式。 與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜 , 而且系統(tǒng)得以簡化 , 系統(tǒng)擴(kuò)充維護(hù)十分方便。負(fù)溫度系數(shù)熱敏阻電通常是、鈷的氧化物燒制成半導(dǎo)體由陶錳瓷制成。 系統(tǒng)方案總圖 總體設(shè)計(jì)應(yīng)該全面考慮系統(tǒng)的總體目標(biāo)，進(jìn)行硬件初步選型，然后確定一個系統(tǒng)的草 案，同時考慮軟硬件實(shí)現(xiàn)的可行性。 溫度傳感器 DS18B20 模塊軟件設(shè)計(jì) .......................................................... 21 167。 硬件單元方案設(shè)計(jì)與選擇 ............................................................................. 4 167。如某些遙感系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)，某些精密的電子器械，要正常工作，溫度必須恒定。 按鍵控制電路 ......................................................................................... 14 167。 近幾年來快速發(fā)展了多種 先進(jìn)的溫度控制方式，如： PID 控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。Proteus 的 ISIS 是一款專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng) ， 該軟件的特點(diǎn)： ① 全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。它是二端器件，使用非常方便，作為一種高阻電流源，它不需要嚴(yán)格考慮傳輸線上的電壓信號損失和噪生干擾問題，而且不必考慮選擇開關(guān)或CMOS 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)所引起的附加電阻造成的誤差。 方案 1：采用動態(tài)顯示方式。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方案選擇：選擇方案 3。 ⑨ 89C51 單片機(jī)與 8051 相比 ，具有節(jié)電工作方式，即休閑方式及掉電方式 89C51 單片機(jī)引腳簡介： XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。P1 端口的輸出緩沖器可驅(qū)動 4 個 TTL 輸入。 圖 2－ 1 單片機(jī)最小單元電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 167。第 8 字節(jié)時前面所以字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從 而保證數(shù)據(jù)通訊的準(zhǔn)確性。 圖 24 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 167。 : S2減，按此鍵則溫度設(shè)定減 1度 。 PDI 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分 (DP)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào) 節(jié)過程中的動態(tài)特性。具有這一功效的是微分作用，因?yàn)槲⒎志哂谐疤匦浴? 按鍵 控制 流程圖 通過讀 I/O口，判斷各 I/O口的電平狀態(tài)，即可識別出按下的按鍵。 開 始地 址 指 針 設(shè) 置取 相 應(yīng) 位 段 碼取 段 碼 結(jié) 束 ？段 碼 左 移 一 位輸 出 一 位 段 碼輸 出 一 個 移 位 脈 沖取 位 碼 結(jié) 束 ？否是否返 回是 圖 45 LED 顯示程序流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第 5 章 調(diào)試與系統(tǒng)仿真 系 統(tǒng)調(diào)試以程序調(diào)試為主。ARM7 系統(tǒng)中的應(yīng)用百例 . 北京： 電子工業(yè)出版社， 2021 [5] .陳小忠等 . 單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序 . 北京：人民郵電出版社， 2021 [6] .李朝青 . 單片機(jī) amp。 /*==================================================================================================== PID 計(jì)算部分 =====================================================================================================*/ double PIDCalc( PID *pp, int CURTEMP ) { double dError, Error。 = 。設(shè)置 T0 為模 式 2，定時方式 (200uS) MOV TH0,38H MOV TL0,38 SETB TR0 SETB EA SETB ET0 ljmp mloop keypresse