【文章內(nèi)容簡介】 nDPD eeeKeeeTTKP （ ） 顯然， PID 計算△ un 只需要保留現(xiàn)時刻 en 以及以前的兩個偏差量 en1 和 en2。初始化程序初值 en1= en2 =0 通過采樣并根據(jù)參數(shù) KP、 KD、 KI 以及 en、 en1 和 en2計算△ un。 根據(jù)輸出控制增量△ un，可求出本次控制輸出為 1?? nn uu +△ nu = DIPn PPPu ????1 （ ） 下面對 PID 運算加以說明： 所有的數(shù)都變成定點純小數(shù)進行處理。 算式中的各項有正有負，以最高位作為符號位，最高位為 0 表示為正數(shù)，為 1 表示負數(shù)。正負數(shù)都是補碼表示，最后的計算以原碼輸出。 節(jié) 16 位進行計算，最后將運算結(jié)果取成高 8 位有效值輸出。輸出控制量 un 的限幅處理。為了便于實現(xiàn)對晶閘管的通斷處理， PID 的輸出在 0～ 250 之間。大于 250 或小于 0 的控制量 nu 都是沒有意義的，因在算法上對 nu 進行限幅，即 nu =?????????m a xm a xm a xm inm inm inuuuuuuuuuunnnn （ ） 19 圖 PID計算程序的流程圖 PID 的計算公式采用位置式算法，計算公式為 1?? nn uu + )2()( 211 ??? ????? nnnDnInnP eeeKeKeeK = DIPn PPPu ????1 （ ） 輸入 Cn5rn 計算 PD=KD(en2en1+en2) 計算 en=rnCn 計算 un=un1+PP+P1+PD P1=K1*en un un1,e n1 en2,en e n1 計算 Pp=Kp(enen1) un 輸出限幅處理 計算 P1+Pp 返回 開始 20 5 軟件設計 系統(tǒng)的軟件主要由主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制算法模塊等組成。主模塊的功能是為其余幾個模塊構(gòu)建整體框架及初始化工作；數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將數(shù)字量采集并儲存到存儲器中；數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)進行一系列的處理，其中最重要的是數(shù)字濾波程序：控制算法模塊完成控制系統(tǒng)的 PID 運算并且輸出控制量。 主程序模塊要做的主要工作是上電后對系統(tǒng)初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件框架，其中初始化包括對單片機的初始化、串口初始化等。然后等待溫度設定，若溫度已經(jīng)設定好了，判斷系統(tǒng)運行鍵是否按下，若系統(tǒng)運行，則依次調(diào)用各個相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運行。 設計模塊圖如下圖 。 圖 設計模塊圖 蜂鳴器報警 單片機 STC89C52 供電系統(tǒng) 溫度傳感器 數(shù)碼管顯示溫度 按鍵設置 21 主程序模塊的程序流程圖如圖 所示。 和顯示 模塊 數(shù)據(jù)采集模塊的任務是負責溫度信號的采集以及將采集到的數(shù)字量提供給單片機。 AT89C52 通過控制 DS18B20 讀取實時溫度，然后，通過 P0 口送到 LCD1602 進行顯示。顯示程序設計框圖 如圖 。 N Y 圖 主程序流程圖 開始 讀溫度設定值 等待 數(shù)據(jù)采集 溫度顯示 PID運算 控制輸出 系統(tǒng)初始化 溫度設定否 運行 /停止鍵按下否 運行 /停止鍵按下否 等待 N Y Y N Y N 22 N Y 圖 開始 測試顯示屏幕是否忙狀態(tài) 返回 清除屏幕 送顯示地址 送顯示數(shù)據(jù) 23 6 仿真 與實物展示 Altium Designer 軟件簡介 2021 年年底， Protel 軟件 的原廠商 Altium公 司推出了 Protel 系列的最新高端版本Altium Designer 。 Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是 唯一一種完整的板級設計解決方案。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設計流程、 集成化 PCB 設計、可編程器件（如 FPGA）設計和基于處理器設計的 嵌入式軟件開發(fā) 功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進行 PCB 和 FPGA 設計以及嵌入式設計的解決 方案，具有將設計方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能 。 通過對電路的硬件設計和程序設計 ,我們使用了 PROTEUS 對設計的電路進行仿真設計。首先，我們將硬件電路在 PROTEUS 中連接好，按照設計總電路圖連接各個硬件，通過單片機 C語言來進行編程，程序如附錄所示。通過 KEIL 軟件降我們的源程序轉(zhuǎn)換成目標程序來進行仿真 ,生成 *.hex 文件。最后從 PROTEUS 中，將我們的程序?qū)雴纹瑱C中，便能進行實時仿真。 PCB電路圖如圖 所示： 圖 整體設計 PCB 圖 24 通過 PCB 圖做出的實物圖如圖 所示： 圖 實物圖 25 致 謝 畢業(yè)設計已經(jīng)接近了尾聲，這也意味著我的大學生活就要結(jié)束了，學生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨良多。 首先，我要特別感謝我的指導老師陳媛媛老師。做設計 的過程是艱辛的，但是在我的努力之下還是完成了。在這個過程中陳媛媛老師給了我很大的的幫助，沒有她的盡心指導和嚴格的要求，我也不會順利完成這次設計。陳老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，陳老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向陳媛媛老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。其次，還要感謝這四年來教我知識的美味老師們，畢業(yè)論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。 這次的畢業(yè)設計 ,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設計思想 。訓練綜合運用有關(guān)課程的理論 ,結(jié)合生產(chǎn)實際反系和解決工程實際問題的能力 。鞏固、加深和擴展有關(guān)方面的知識等方面有重要的作用。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新、生活的開始。希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初的夢想，永不放棄。 在此，我還要特別感謝我的同學們， 由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑 ，你們 對本課題做了不少工作 ， 直至本文的順利完成，給予我不少的 幫助，謝謝你們 ！ 26 參考文獻 [1]陳妙芳 ,胡曉東 .基于 AT89C51 單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 [J].機械工程師， 2021, (01): 151152. [2]趙鴻圖 .基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) [J].微計機信息， 2021, (26): 9698. [3]葉景 .基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計 [J].中國新通信， 2021, (13): 12. [4]紀綱 .HD7279A 鍵盤顯示驅(qū)動芯片及應用 [J].儀表技術(shù)， 2021, (30): 1516. [5]羅云松 .基于單片機 AT89C51 的溫度控制系統(tǒng)設計 [J].中國科技信息， 2021 (12): 2325. [6]楊萬超 .51 單片機溫度控制系統(tǒng)設計 [J].黑龍江科技信息， 2021, (29): 34. [7]張艷艷 .基于 PID 算法和 89C52 單片機的溫度控制系統(tǒng) [J].現(xiàn)代電子技術(shù)， 2021,(21): 89. [8]胡朝 .基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的開發(fā)應用 [J].商場現(xiàn)代化， 2021, (14)： 6265. [9]張青 .單片機溫度控制系統(tǒng)方案的研究 [J].上海交通大學學報， 2021, (41)： 47. [10]Zhou Z, Vucetic B. Design of adaptive modulstion using impact CSI in MIMO systems[J]. Elesctronics Lctters, 2021 ， 40(17)： 7374. [11]Dai L, Zhou S D， Zhang H R, et al, Closedloop MIMO architecture based on waterfilling[J]. Elesctronics Lctters, 2021 ， 38(25)： 118120. [12]Narula A, Lopcz M J, Troct M D, et use of side information in multiplcantenna data transmission over fading channels[J]. IEEE Katsuhiko Ogata． Moden Control Engineering． Publishing house of electronics industry，2021:196— 202. [13]趙娜 .基于 51 單片機的溫度測量系統(tǒng) [J].微計算機信息 , 2021, (16)： 146148. [14]Jang J,Lee K B,Lee Y H,Transmit power and bit allocations for OFDM systems in a fading channcl [C] IEEE GLOHECOM,USA。IEEE, 2021: 858862. [15]劉伯春 .智能 PID 調(diào)節(jié)器的設計及應用 [J]．電子自動化 , 1995, (3): 20～ 25. [16]張佳賢 .基于單片機 的溫度控制器設計 [J].科技與生活 , 2021, (19): 5～ 8. [17]歐亞軍 .Proeus 軟件在單片機實驗中的應用 [J].科技信息 , 2021, (1)： 12. [18]葉劍超 .單片機實驗教學改進芻議 [J].臺州學院學報 , 2021, (1)： 34. [19]李朝青 .單片機原理及接口技術(shù) [M]. 北京：北京航空航天大學出版社 . 2021. 27 [20]王忠飛，胥芳 .MCS51 單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應用 [M]．西安：西安電子科技大學出版社， 2021. 28 附 錄 附錄 1：單片機程序 //************************************************************************************* //****************************李奇畢設 ********************************************** // Descriptoon: // *采用 89C52+DS1820+數(shù)碼管 +蜂鳴器 // *DS1820 設置為 12位精度 // *環(huán)境溫度超過 Alarm 值 蜂鳴器報警 // *Alarm 值可通過按鍵自由設定 // *該溫度可設定范圍 1100度，測量范圍 55125 度