【導(dǎo)讀】出了克服溫度控制系統(tǒng)中純滯后影響的控制方法。該單片機溫度控制系統(tǒng)由鍵盤、AD采樣、PWM控制與顯示四部分構(gòu)成。其中，鍵盤輸入給定溫度值；由AD574將采集的溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入單片機；LED顯示給定溫度與檢測溫度值。因此，本設(shè)計采用史密斯預(yù)估器對系統(tǒng)進行純滯后補。償，以此消除系統(tǒng)的超調(diào)和震蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定。文中給出了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，仿真結(jié)果驗證數(shù)字控制器設(shè)計的正確性。師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。究所取得的研究成果。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 別辦法 多使用 “行掃描法” ， 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鈕識別辦法，介紹過程如下 ： 判斷鍵盤中有無鍵按下 時 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài) ， 只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個按鈕之中 ； 若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。在確認(rèn)有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。辦法是依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平 ， 在確定某根行 22 線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鈕。 下面給出一個具體的例程 [12]， 圖仍如 所示 ， 8031 單片機的 P1 口用作鍵盤 I/O 口，鍵盤 的列線接到 P1 口的低 4 位，鍵盤的行線接到 P1 口的高 4 位。列線 分別接有 4 個上拉電阻到正電源 +5V，并把列線 設(shè)置為輸入線，行線 設(shè)置為輸出線 ， 4根行線和 4根列線形成 16個相交點。檢測當(dāng)前是否有鍵被按下 的方法 是 輸出全“ 0”，讀取 的狀態(tài)，若 為全“ 1”，則無鍵閉合，不然有鍵閉合。當(dāng)檢測到有鍵按下后，延時一段時間再做下一步的檢測判斷。若有鍵被按下，應(yīng)識別出是哪一個鍵閉合 ，方法 是對鍵盤的行線進行掃描 ， 按下述 4 種組合依次輸出： 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 在每組行輸出時讀取 ，若全為“ 1”，則表示這一行沒有鍵閉合，不然有鍵閉合 ， 由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值 。 為了保證鍵每閉合一次 CPU僅作一次處理，必須 消除 鍵釋放時的抖動。 圖 所示為 PROTEUS 仿真的鍵盤接口電路，該電路中 只要將 輸出全 0，開放所有行的鍵后， CPU可以轉(zhuǎn)去執(zhí)行其他 的任務(wù)，而不用重復(fù)調(diào)用鍵盤掃描程序。當(dāng)鍵盤上有任一鍵按下時，均可向 CPU 申請中斷， CPU 響應(yīng)中斷請求后，在中斷服務(wù)程序中掃描鍵盤判按鍵的行列值，以形成鍵值號 。 A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7D2D3D4D5D6D7A D 0D1D0V C CX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1X11 2 M H zC13 0 p FC23 0 p FC31 0 u FR11k0 1 2 348596C L R7E N T E RV C CR21 0 kR31 0 kR41 0 kR51 0 k12456U 3 : A7 4 L S 2 1A02A14A26A38OE1Y018Y116Y214Y312U57 4 L S 2 4 4 圖 鍵盤 接口電路 23 系統(tǒng) AD 采樣單元的設(shè)計 溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級有關(guān) ， 鎳鉻 /鎳鋁 傳感器適用于 0－ 1000℃的溫度檢測范圍。利用這種溫度傳感器完成溫度的測量，把轉(zhuǎn)換的溫度值的模擬量送入 AD1674 的其中一個通道進行 A/D 轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果與給定溫度進行比較通 過控制算法之后再送入數(shù)碼管顯示。 AD1674 是 逐次逼近式的 12位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，為單端輸入模擬電壓，可在 10VIN 和 20VIN中任一端和 AGND 之間輸入單極性電壓或者雙極性電壓，輸入模擬電壓的極性不同其輸入的電路也不同。 AD1674 的數(shù)據(jù)輸出線也有三態(tài)輸出門，可直接接數(shù)據(jù)總線。但是，它是12位輸出，就有一個 A/D 輸出數(shù)位和總線數(shù)位的對應(yīng)關(guān)系問題。如果 AD1674 直接接到 12位或 16位的系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上，可以接 8位數(shù)據(jù)總線，按字節(jié)分時讀出。此時將 DB4— DB11接數(shù)據(jù)總線 D0— D7,而低四位管腳接到高四位上去。 通過控制信號 A0來區(qū)別，當(dāng) A0=0時，則允許高 8位數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，而當(dāng) A0=1 時，高 8位被禁止，低四位呈現(xiàn)，其余各位為 0，這樣CPU 執(zhí)行兩條輸入指令就可以將轉(zhuǎn)換后的 12 位數(shù)據(jù)讀入。 A/D 轉(zhuǎn)換器是在 CPU 控制下工作的，即有 CPU 發(fā)出啟動信號。啟動信號有電平信號和脈沖信號兩種啟動方式，而本設(shè)計中用的 AD1674 是采用的脈沖啟動，通過讀或?qū)懶盘柣虺绦蚩刂频玫阶銐驅(qū)挾鹊拿}沖信號。 A/D 裝換結(jié)束時， A/D 轉(zhuǎn)換芯片輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號有兩種 :一種是電平信號 ,一種是脈沖信號， CPU檢測到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號即可讀取轉(zhuǎn)換后的 數(shù)據(jù)， CPU一般可采取三種方式和 A/D 轉(zhuǎn)換器進行聯(lián)絡(luò)來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的讀取。這三種方式為程序查詢方式、中斷方式、固定的延遲程序方式。三種方式中當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換時間較長時，宜采用中斷方式，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換時間較短時，宜用查詢方式或延遲方式。 圖 所示即為系統(tǒng) AD 采樣單元接線圖 ,由于本系統(tǒng)中只有 1 路模擬量輸入 ， 故 C－ B－ A 對應(yīng)的通道地址為 000，直接接地 。 ALE（ START） 由 控制， EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束 信號由 口來檢測，讀允許 EO接高電平。由于軟件功能原因，溫度傳感器經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換到 05V的信號，由滑動變阻器代 替。 24 AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0AD7AD6AD5AD4CE CSAD0R/CSTSCERDWRRD R/CCSA D 7A D 4A D 5A D 612/82CS3A04CE6R/C5REFOUT8REFIN1020VIN1410VIN13AGND9STS28DB1127DB1026DB925DB824DB723DB622DB521DB420DB319DB218DB117DB016VAS 7VEE11BIPOFF12 U 1 9A D16 7 4 1 5 V + 1 5 VR71 0 0R V 11k+10V456U 5 : B7 4 HC 0 01 2U 1 3 : A7 4 L S 0 4A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U 1 47 4 L S 1 3 8 圖 系統(tǒng) AD采樣接線圖 系統(tǒng)顯示 單元 設(shè)計 在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中，通常使用 LED 和 LCD 來觀察和監(jiān)視單片機的運行情況以及顯示運行的中間結(jié)果及狀態(tài)等信息，因此，顯示器也不可缺少的外部設(shè)備之一。顯示器的種類有很多中，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的有 LED， LCD，它們具有功耗低，成本少，配置簡單，方便靈活，安裝方便，耐振動，壽命長等優(yōu)點。 本設(shè)計由于只用于簡單的數(shù)值顯示，故采用 LED 顯示器 ，考慮到動態(tài)顯示時由于系統(tǒng)運算量大會出現(xiàn)閃爍，本設(shè)計采用 LED 的靜 動態(tài)顯示方式時， 位 選碼端口 由 LS138 譯碼 器輸出選擇要顯示的 字符， 當(dāng)要顯示某位時只要將該位對應(yīng)的位選送低電平即可。 P2 口送待顯示字符的代 碼， 譯碼器送出不同的位掃描碼。這種顯示方式不要求 CPU 始終不停的循環(huán)顯示，只要在更新顯示內(nèi)容時運行顯示程序 。 七段碼的段選（ a,b,c,d,e,f,g,p） ： 對應(yīng) 8個發(fā)光二極管，接 I/O 口，共陰（或共陽）時接地（或 +5V），根據(jù)條件控制發(fā)光二極管的亮或滅。位選（ A,B,C,D） :共陰（或共陽）時接地（或 +5V）分別用選中對應(yīng)位的 LED。 本設(shè)計采用 LED 的共陰極接法，接線圖如圖 25 共陰七段 LED 段選碼表 [13]： 顯示字符 數(shù)顯代碼 顯示字符 數(shù)顯代碼 0 3FH 5 6DH 1 06H 6 7DH 2 58H 7 F8H 3 4FH 8 80H 4 66H 9 90H 表 LED段選碼表 A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7CLK0CLK1CLK2CLK3CLK7CLK6CLK5CLK4CLK 7CLK 6CLK 5CLK 4CLK 3CLK 2CLK 1CLK 0AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7D00D01D01D02D03D04D05D06D07D10D11D12D13D14D15D16D17D20D21D22D23D27D26D25D24D30D31D32D33D34D35D36D37D40D41D42D43D44D45D46D47D50D51D52D53D54D55D56D57D60D61D62D63D64D65D66D67D70D71D72D73D74D75