【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 極為方便。另外，比較方便的是該芯片內(nèi)置在線仿真、編程接口，可以方便實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試，這大大加快了系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試。二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)　電路方框圖及說(shuō)明 語(yǔ)音播放：語(yǔ)音播放水溫設(shè)置溫度，并播報(bào)整數(shù)溫度變化。鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。共三個(gè)按鍵。KEY1:設(shè)置溫度的十位數(shù)；09KEY2:設(shè)置溫度的個(gè)位數(shù)；09KEY3:溫度設(shè)置確認(rèn)；并語(yǔ)音播報(bào)./溫度重新設(shè)置。系統(tǒng)上電后，數(shù)碼管全部顯示為零，根據(jù)按KEY1次數(shù),十位的數(shù)碼管順序增加。同樣KEY2,也如此。按KEY3后，系統(tǒng)開始測(cè)溫，開關(guān)電爐。并語(yǔ)音播報(bào)變化的整數(shù)值溫度。數(shù)據(jù)采樣：將電壓信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，換算成溫度值，用于播報(bào)和顯示。數(shù)據(jù)顯示：采用三位八段數(shù)碼管顯示，設(shè)置溫度與測(cè)量溫度，顯示小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)字。串行口傳輸：將采樣溫度值，上傳至PC機(jī)，描繪曲線并打印。繼電器/熱電爐：通過(guò)三極管控制繼電器的開關(guān)來(lái)完成對(duì)熱電爐的功率控制。　各部分電路設(shè)計(jì)CPU　　本系統(tǒng)采用SPCE061A芯片作為核心部件，SPCE061A內(nèi)部帶有8路ADC和2路的DAC,32個(gè)IO口，內(nèi)置32K字閃存和2K字的靜態(tài)存儲(chǔ)器。用來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫控制資源足夠使用。 鍵盤設(shè)置電路IOA0接KEY1,IOA1接KEY2,IOA2接KEY3。數(shù)碼顯示電路外接三位數(shù)碼管，通過(guò)三極管控制LED片選。音頻輸出電路通過(guò)SPY0030功率放大器，驅(qū)動(dòng)喇叭。完成語(yǔ)音播放。熱電爐控制電路 通過(guò)三極管控制繼電器的開關(guān)。測(cè)溫部分電路　　溫度傳感器使用Pt電阻，運(yùn)放采用HT9274集成芯片。因?yàn)镻t電阻在0攝氏度時(shí)，阻值為1千歐姆，在100攝氏度時(shí)，阻值為1380歐姆，則表示阻值變換從0—380歐姆。 采用差動(dòng)運(yùn)放，通過(guò)可調(diào)分壓電阻可以滿足零點(diǎn)調(diào)節(jié)。因?yàn)镻t電阻中電流基本為1—2mA,則Pt電阻電壓就在0—380mV波動(dòng)。因此采用10倍電壓放大?；緷M足SPCE061A數(shù)模轉(zhuǎn)換。串行通訊部分電路　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)能同PC聯(lián)機(jī)通信，已利用PC圖形處理能力打印顯示溫度曲線。由于SPCE061A串行口為TTL電平，PC串行口為RS232電平，使用一片MAX232為電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)。通信速率為9600波特率。數(shù)據(jù)5秒傳輸一次。三、軟件設(shè)計(jì) 　PID控制算法介紹 圖　PID算法有兩種：直接計(jì)算法就是當(dāng)前需要的控制量?！　」剑篜out = Kp * e(t) + Ki * ∑e(t) + Kd (e(t) – e(t1))。增量計(jì)算法就是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)算法的相鄰兩次運(yùn)算之差，得到的結(jié)果是增量，也就是說(shuō)在上一次的控制量的基礎(chǔ)上需要增加的控制量。 　　公式：Pout(t1) = Kp*(e(t) – e(t1) + Ki e(t) + Kd(e(t) –2*e(t1) + e(t2))?；酒?e(t) 表示當(dāng)前測(cè)量值與設(shè)定目標(biāo)之差，設(shè)定目標(biāo)是被減數(shù)，結(jié)果可以是正或負(fù)，正數(shù)表示還沒(méi)有達(dá)到，負(fù)數(shù)表示已經(jīng)超過(guò)了設(shè)定值。這是面向比例項(xiàng)用的變動(dòng)數(shù)據(jù)。累計(jì)偏差：∑e(t)= e(t) + e(t1) + e(t2)+…….+e(1),這是我們每一次測(cè)量到的偏差值的總和，這是代數(shù)和，考慮到正負(fù)符號(hào)的運(yùn)算，這是面向積分項(xiàng)用的變動(dòng)數(shù)據(jù)?；酒畹南鄬?duì)偏差：e(t) – e(t1)，用本次的基本偏差減去上一次的基本偏差，用于考察當(dāng)前控制的對(duì)象的趨勢(shì)，作為快速反應(yīng)的重要依據(jù)，這是面向微分項(xiàng)的一個(gè)變動(dòng)數(shù)據(jù)。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無(wú)差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無(wú)差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒(méi)有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過(guò)強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒(méi)有變化時(shí)，微分作用輸出為微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。 　測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果測(cè)試環(huán)境環(huán)境溫度28攝氏度；測(cè)試儀器: 數(shù)字萬(wàn)用表；溫度計(jì)0100攝氏度；打印機(jī)；秒表；2．測(cè)試方法使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用溫度計(jì)同時(shí)測(cè)量水溫變化情況，得出系統(tǒng)溫差指標(biāo)。3．測(cè)試結(jié)果設(shè)定溫度由40攝氏度到60攝氏度標(biāo)定溫差= 調(diào)節(jié)時(shí)間 350秒靜態(tài)誤差= 最大超調(diào)量 如果加入模糊控制會(huì)使調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，增強(qiáng)PID控制的效果。四、總結(jié)　　由于SPCE061A的時(shí)鐘最高可達(dá)49M，32個(gè)I/O口，而且具有一定的語(yǔ)音處理功能等，這些都為我們實(shí)現(xiàn)電路提供了非常便利的條件。同時(shí)也因?yàn)殚_發(fā)環(huán)境友好，易用，方便 同時(shí)配有語(yǔ)音播放函數(shù)，這些大大加快系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)核心是控制算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，各方面指標(biāo)基本達(dá)到題目要求。五、參考資料參考文獻(xiàn)： 　　《第三屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（1997）》 　　《SPCE061A單片機(jī)原理與應(yīng)用》 　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站 數(shù)控直流電流源作者：李高望 陸樨 張江松`賽前輔導(dǎo)老師及文稿整理老師：尹仕 摘 要利用單片機(jī)所具有的智能測(cè)控特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作了基于單片機(jī)的“數(shù)控直流電流源”。該電流源具有設(shè)定準(zhǔn)確、輸出電流穩(wěn)定、可調(diào)范圍全程線性等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)由兩大模塊組成：① 大功率壓控電流源模塊；② 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)模塊。前者是電流源的核心，起著恒流調(diào)節(jié)、抑制紋波電流的關(guān)鍵作用；后者則起著設(shè)定電流源輸出、改善電流調(diào)節(jié)精度、消除小電流輸出的非線性等作用。此外，還實(shí)現(xiàn)了變?cè)鲆鏈y(cè)量，提高了電流的測(cè)量精度。本電流源采用LCD顯示界面，使用直觀方便。 AbstractBy making good use of the intelligent measure and control function of theMicroprogrammed Control Unit(MCU), the numericalcontrolled direct current source is designed and made. This direct current source not only can steadily output, but also can be accurately initialized, and adjusted linearly at a wide range. The design is posed of two basic modules:①The highpower voltagecontrolled current source module。②The MCU application system module. The former one is the hard core of the current source, while keeping the output current steadily and restraining its ripple. The latter one controls the initialization of the output, improves the precision of the output signal and eliminates the nonlinear effect at the low output terminal made by small signals. In addition, the design realizes the measurement to make the gain variable, so that we improve the measure precision of the current source. Besides, using LCD makes