水溫恒控系統(tǒng)課程設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-13 01:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 塊、功能實現(xiàn)模塊和運算模塊 3大模塊組成。 主程序模塊 在主程序中首先定義好偽指令對應(yīng)的程序地址變量，在給定 PID算法的參數(shù)值，然后通過按鍵確定要求控制的溫度，且使按鍵的外部中斷為高優(yōu)先級以便使主程序能實時響應(yīng)鍵盤按下的處理。軟件設(shè)定定時器 T0為 5s定時，在無鍵按下時，每隔 5s響應(yīng)一次，來采集DS18B20溫度傳感器采集的溫度信號數(shù)據(jù)。 功能實現(xiàn)模塊 主要由中斷處理子程序、鍵盤處理子程序 、 DS18B20轉(zhuǎn)換程序 和顯示子程序等組成。 （ 1） 鍵盤中斷子程序。當(dāng)功能鍵被按下時，觸發(fā)外部中斷，跳入到中斷子程序之后，首先先進行現(xiàn)場保護，對累加器 A和 PSW寄存器中的數(shù)值進行保護，之后可以通過功能加一鍵或功能減一鍵對期望溫度進行設(shè)定，設(shè)定完成后在進行現(xiàn)場恢復(fù)，對 累加器 A和 PSW寄存器中的數(shù)值進行恢復(fù)，之后返回中斷斷點處繼續(xù)執(zhí)行程序。 （ 2） T0中斷子程序。首先應(yīng)在主程序中對 T0定時器進行初始化，并裝入初值，如果選擇 方式一進行工作的話，每次最大只能定時 ，所以還得在定時中斷中加入一個 76次的循環(huán)判斷程序才能達(dá)到 5s一次的定時。在定時中斷這個過程，單片機要完成包括溫度的采樣處理，判斷溫度是否超出或達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度值，如果沒有達(dá)到可以調(diào)用 PID算法子程序并輸出控制信號。 （ 3） DS18B20可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 ， 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，再將測得的數(shù)值乘以 。 （ 4） 顯示子程序。需要先對液晶 1602進行初始化，將固定不變的字符裝入到 1602中， 之后設(shè)置好 1602的寫指令與寫數(shù)據(jù)的子程序。當(dāng)處理完數(shù)據(jù)需要表示的時候，先調(diào)用 1602中的寫指令子程序，決定將顯示數(shù)據(jù)放在哪里顯示，在調(diào)用寫數(shù)據(jù)子程序，將數(shù)據(jù)具體顯示出來。 運算控制模塊 涉及 PID算法及判斷溫度的精度大小子程序等。 8 溫度轉(zhuǎn)換設(shè)計 溫度控制算法 通常， 水 溫控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實測 水 溫對所需 水 溫的偏差值，然后對偏差值處理獲得控制信號去調(diào)節(jié) 電阻絲 的加熱功率，以實 現(xiàn)對 水 溫的控制。在工業(yè)上，偏差控制又稱 PID控制，這是工業(yè)控制過程中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到令人滿意的效果 。 溫度控制 程序框圖 溫度控制程序的設(shè)計應(yīng)考慮如下： 1）鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示； 2） 水 溫采樣、數(shù)字濾波； 3）數(shù)據(jù)處理； 4） 溫度分析 和處理； 5） 輸出指令調(diào)整 溫度控制程序框圖如圖 31所示 圖 31 溫度控制程序框圖 設(shè)定溫度 顯示當(dāng)前溫度 水溫采樣 數(shù)據(jù)處理，得到水溫 是否超出設(shè)定溫度 判斷溫度 加熱系統(tǒng) N 降溫系統(tǒng) Y PID 參數(shù)輸入 9 圖 32 主程序流程圖 開始 定義偽指令 DS18B20 初始化 液晶顯示初始化 中斷初始化 PID 參數(shù)輸入 開啟總中斷 等待 中斷響應(yīng) 數(shù)據(jù)處理 顯示當(dāng)前溫度值 10 4 結(jié)論 在水溫恒控系統(tǒng)工作時，首先輸入設(shè)定的溫度值，單片機通過外部中斷接受到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過分析處理，將設(shè)定的溫度值顯示在 1602 液晶顯示器上；之后開啟定時器中斷，等待每五秒一次的定時器中斷，當(dāng)定時器中斷觸發(fā)后，單片機對 DS18B20 溫度傳感器進行溫度的采集，并將得到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的溫度進行比較判斷，如果高于系統(tǒng)的設(shè)定溫度，則降溫系統(tǒng)開始工作；如果低于設(shè)定溫度，升溫系統(tǒng)工作；如果等于系統(tǒng)的設(shè)定溫度，則不工作，返回主程序中。再繼續(xù)通過定時 與溫度采集來檢測水溫的變化， 從而實現(xiàn)智能化控制。提高了系統(tǒng)的性能，使得控制系統(tǒng)的可靠性更加可靠。 在程序的設(shè)計時，應(yīng)跟據(jù)之前繪制的流程圖來進行編制。在中斷響應(yīng)的時候，應(yīng)該注意對累加器 A和狀態(tài)寄存器 PSW中的數(shù)據(jù)進行保護，避免之后發(fā)生數(shù)據(jù)混亂。 溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器 也 應(yīng)運而生。 隨著 單片機 產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，漸漸的會有更多高性能、低價格的新型單片機和溫度傳感器出發(fā)，使得控制的范圍越來越大，精度越來越高，從而有效的提升了產(chǎn)品的性能。 11 課程設(shè)計體會 通過本次課程設(shè)計，讓我對理論的學(xué)習(xí)有了更扎實的理解，尤其是單片機這門課理論與實踐的聯(lián)系是十分緊密的。通過課程設(shè)計我將所學(xué)到的知識連貫起來、融會貫通，通過自己動手的摸索與結(jié)合生活中的實踐，對知識的掌握更加透徹。在設(shè)計過程中，不僅是在電力電子這一學(xué)科，而且還結(jié)合了我們以前所學(xué)過的許多知識， 而且 有些在課堂上、書本上比較難理解的知識點通過這次課程設(shè)計也有了進一步的了解，通過自身實踐作圖等都對其有了更深刻的理解。 在設(shè)計過程中，由于時間較為倉促，且自身水平能力有限，在做的過程中還是出 現(xiàn)了許多問題，例如在解決驅(qū)動部分的升降溫系統(tǒng)并沒有太聯(lián)系到實際的應(yīng)用，在編程中將輸出的控制信號采用了較為簡單的輸出方式，雖然算法變的簡單些，但可能會在實際應(yīng)用中導(dǎo)致干擾性較大，穩(wěn)定性不太好，這也是也一個不足之處，我會爭取想出更好的解決方案來。 12 參考文獻(xiàn)
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