【文章內(nèi)容簡介】 3所示。 控制周期導通角角 （a） （b） 圖13電壓波形圖具體方案如下： 方案一：采用控制導通交流周期數(shù)的方式如圖（a）所示，為了達到控制的精度，需要在一個較多的周期數(shù)中控制導通的數(shù)目，不適用于動態(tài)性能較高的控制。水溫控制系統(tǒng)具有較大的慣性，可以考慮這種控制方式。方案二：采用控制導通角的方式如圖（b）所示，由于對每個周期的交流電都進行控制，因此響應速度比較高，另外由于導通角連續(xù)可調(diào)，因此控制精度比較高。綜上所述本設計采用方案二作為控制算法。 方案一：采用模糊控制算法，對于一個典型的模糊控制系統(tǒng)，考慮它的輸入信號有偏差和偏差變化率兩種，輸出信號為控制信號。根據(jù)測試經(jīng)驗，可選取三角型隸屬函數(shù)，分為正大、正中、正小、正零、零、負零、負小、負中、負大，9個檔次。然后根據(jù)控制規(guī)則列出規(guī)則基表。這種控制方法能夠較精確的實現(xiàn)設計要求，但是考慮到單片機的存儲量，和實時性，不采取這種尚未完全推廣的控制方法。 方案二：采用經(jīng)典PID控制算法和根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分區(qū)間控制的算法，對于溫度系統(tǒng)來說，被控對象沒有精確的數(shù)學模型。熱得快加熱使得水溫具有有熱慣性，而且檢測的實時數(shù)據(jù)是檢測點附近的實時溫度，所以經(jīng)典PID控制算法不能滿足設計要求，還必須根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行調(diào)整。這種控制算法基本能夠滿足設計要求，且通用性較強。 綜上所述本設計采用方案二作為控制算法。 傳感器是一種能把特定的被測信息按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置。它的使用已有很長的歷史，在以前被人們稱為變換器或者換能器。傳感器與人類的生活息息相關，無論是在民用領域，還是在工業(yè)和軍用領域都離不開傳感器。它既是科技發(fā)展中的老成員，又是一個科學界的新秀，前途發(fā)展無可限量，近年來，傳感器的地位受到了廣泛的重視，傳感器所涉及的知識是非常廣泛的，可以滲透到各個學科領域，可是，利用物理定律和物質(zhì)的物理特性是它們的共性 ，所以如何采用新技術，新工藝，新材料以及探索新領域，達到高質(zhì)量轉換效能，是將來總的發(fā)展方向。 常見的感溫元件有熱電偶、熱電阻、半導體和集成等傳感器。它們的主要優(yōu)缺點是：熱電偶價格便宜，但精度低，需冷端補償，電路設計復雜；熱電阻精度高，但需要標準穩(wěn)定電阻匹配才能使用。而半導體溫度傳感器需要經(jīng)過模數(shù)轉換，數(shù)據(jù)線多，電路設計比較難。而集成溫度傳感器具有精度高，線性度好，電路簡單，價格適中等優(yōu)點。因此我們選用由美國DALLAS半導體公司生產(chǎn)的智能型溫度傳感器DS18B20。溫度傳感器DS18B20在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進， 給用戶使用帶來了更多方便。 （1）DS18B20產(chǎn)品的特點 （a）單線接口：僅需一根線與單片機相連；（b）由用總線提供電源，也可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：～； （c）測溫范圍為55℃～+125℃，在10～85℃時，℃； （d）可編程的分辨率為9～12位，～℃； （e）用戶可編程的溫度報警設置； （f）12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉換為數(shù)字量。（2）DS18B20的內(nèi)部結構 DS18B20內(nèi)部功能模塊主要由4部分組成：64位光刻R0M、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。R0M 中的64位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該DSISB20的地址序列碼，每個DSI8B20的64位序列號均不相同。高低溫報警觸發(fā)器TH 和TL，配置寄存器均由一個字節(jié)的E2PROM組成，使用一個存儲器功能命令可對 TH，TL或配置寄存器寫入。配置寄存器中R1，R0決定溫度轉換的精度位數(shù)：R1R0＝’00’,9位精度， ms；R1R0 = ‘01’,10位精度， ms；R1R0 = ‘10’,11位精度，最大轉換時間為375 ms；R1R0 =’11’,12位精度，最大轉換時間為750 ms；未編程時默認為12位精度。 （3）DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89C51單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。 DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 單片機 單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。 單片機能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，我們選用AT89C51單片機。 AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4Kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128byt 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。AT89C51主