【導(dǎo)讀】泛，并且開(kāi)始由模擬式向著數(shù)字式、單總線式、雙總線式和三總線式方向發(fā)展。等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測(cè)溫計(jì)、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。是常用的主要被控參數(shù)。爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。③由單片機(jī)控制顯示當(dāng)前電爐內(nèi)的溫度；④系統(tǒng)性能穩(wěn)定、誤差范圍小、操控性好。由220V交流電壓給電爐供電，在電爐內(nèi)壁接入鉑電阻感溫元件PT100，判斷出該對(duì)繼電器發(fā)送通或斷的控制信號(hào)。度；當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，電爐的開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，以降低爐內(nèi)的溫度。因此選用該元件做為本次設(shè)計(jì)所需元件?？刂菩盘?hào)對(duì)電路的通斷進(jìn)行控制。為本次設(shè)計(jì)的最終確定方案。傳感器模塊采用鉑電阻溫度傳感器PT100。稱為熱響應(yīng)時(shí)間，用τ表示。IEC-751的國(guó)際A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。絲繞的替代產(chǎn)品，并可以部分替代熱敏電阻。

　　

【正文】 采樣周期 ) d(de(t)/dt)≈ [e(k)e(k1)]/ θ 可得第 k次計(jì)算機(jī)輸 出的位置型 PID 控制算式為 : U(k)=Kc{e(k)+(θ /T i)∑ i=0 e(i)+Td/θ [e(k)e(k1)]} 式中： Ki— 積分增益或積分系數(shù)， Ki=Kcθ /Ti。Kd— 微分增益或微分系數(shù)，Kd=KcTd/θ . 增益型 PID 控制算式 由于上式中第二項(xiàng)的計(jì)算比較復(fù)雜，占用內(nèi)存又比較大，應(yīng)用不太方便，如采用增益型 PID 控制算式則可以避免該項(xiàng)瑣碎的計(jì)算，是比較適宜的。即 Δ u(k)=u(k)u(k1) =Kc[e(k)e(k1)]+Kie(k)+Kd[e(k)2e(k1)+e(k2)] =KcΔ e(k)+Kie(k)+KdΔ 2e(k) 而 u(k)可由遞推算式獲得 u(k)= u(k1)+ Δ u(k) 溫度控制器設(shè)計(jì) — 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 系統(tǒng)硬件調(diào)試 硬件電路的調(diào)試按照系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試的原則進(jìn)行，依次對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)、人機(jī)交互通道分別進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)可利用仿真器對(duì)各個(gè)接口地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作，靜態(tài)的測(cè)試電路各個(gè)部分的連接是否正確；對(duì)于動(dòng)態(tài)過(guò)程可以編寫(xiě)簡(jiǎn)短的調(diào)試程序配合硬件電路的調(diào)試。 單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試 硬件調(diào)試： 根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電 路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，便進(jìn)人硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。 脫機(jī)檢查 : 用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。 仿真調(diào)試 : 暫時(shí)排除目標(biāo)板的 CPU 和 EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的 40 芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確 性。其次是調(diào)試 MONITOR 程序，只有MONITOER 程序正常工作才可以進(jìn)行下面 的應(yīng)用軟件調(diào)試。 硬件電路調(diào)試的一般順序是 : ①檢查 CPU 的時(shí)鐘電路。通過(guò)測(cè)試 ALE 信號(hào)，如沒(méi)有 ALE 信號(hào)，則判斷是晶體或 CPU 故障，這稱之為“心臟”檢查。 ②檢查 ABUS/DBUS 的分時(shí)復(fù)用功能的地址鎖存是否正常。 ③檢查 I/O 地址分配器。一般是由部分譯碼或全譯碼電路構(gòu)成，如是部分譯碼設(shè)計(jì)，則排除地址重疊故障。 ④對(duì)擴(kuò)展的 RAM, ROM 進(jìn)行檢查調(diào)試。一般先后寫(xiě)人 55H,AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常因?yàn)檫@樣 RAM,ROM 的各位均寫(xiě)人過(guò)‘ 01,`1’代碼。 ⑤用戶級(jí) I/O 設(shè)備調(diào)試。如面板、顯示、報(bào)警 等等。 外部程序存儲(chǔ)器電路： 用仿真器讀出 EPROM 中的內(nèi)容與實(shí)際存入的內(nèi)容比較，如果讀出內(nèi)容有錯(cuò)，則依讀出內(nèi)容分析，查找系統(tǒng)數(shù)據(jù)線、地址線、控制線有無(wú)開(kāi)路、短路、虛焊和連接錯(cuò)誤等情況。 （ 2）輸入信號(hào)的 調(diào)試 ① 靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整 溫度控制器設(shè)計(jì) — 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 改變電爐的溫度， 測(cè)出任一溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓， 并作 溫 度 ～輸出電壓關(guān)系曲線，觀察該曲線，應(yīng)呈線性關(guān)系。 ② A/D 轉(zhuǎn)換器調(diào)試 在 0～ 200℃范圍內(nèi)選取若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)，用仿真器向 AD7715 口地址（ FE00H）寫(xiě)任意數(shù)以啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換；讀出 狀態(tài)，低電平說(shuō)明轉(zhuǎn)換完畢； 從 AD7715 口地址 （ FE00H）讀轉(zhuǎn)換結(jié)果，與預(yù)測(cè)值比較；結(jié)果不正確，必須查AD7715 與 8031 的連接是否正確，還要檢查 AD7715 兩端 電壓是否是 +5V。 （ 3）輸出信號(hào)的 調(diào)試 ① 靜態(tài)調(diào)試 用仿真器在 上輸出低電平， 繼電器通電，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)使電爐的開(kāi)關(guān)吸合， 電爐開(kāi)始加熱；在 上輸出高電平， 繼電器斷電，電磁場(chǎng)消失，電爐停止加熱。如果輸出不正常，應(yīng)按照 信號(hào)輸出順序分別檢查 端口、繼電器電路是否出現(xiàn)接觸上的問(wèn)題、電路兩端的電壓是否正常 。 ② 動(dòng)態(tài)調(diào)試 用示波器觀察電爐兩端電壓輸入波形和通斷比例。改變輸出波形占空比 ，電爐兩端電壓輸入的通斷比也應(yīng)有相應(yīng)改變。 經(jīng)過(guò)硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)人硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)器，移至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運(yùn)行及調(diào)試中的問(wèn)題反復(fù)進(jìn)行修改。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)與擴(kuò)展 在設(shè)計(jì)中，由于使用的放大器在放大過(guò)程會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)電路會(huì)產(chǎn)生一定的干擾信號(hào)，因此可以在放大器的輸出端接入一個(gè)濾波電容以消除干擾。 溫度控制器設(shè)計(jì) — 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 本次設(shè)計(jì) 是 以單片機(jī)為核心的控制電爐內(nèi)部溫度 的控制系統(tǒng)。通過(guò)溫度傳感器對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集，以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制理論為基礎(chǔ)，采用放大處理、數(shù)字控制、 A/D 轉(zhuǎn)換、 PID 算法處理、單片機(jī)控制、數(shù)碼管顯示等，達(dá)到實(shí)用方便、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)運(yùn)用到較多的專業(yè)相關(guān)知識(shí)，因此對(duì)理工類的學(xué)生 是一次很好的鍛煉，比如檢測(cè)與轉(zhuǎn)換、自動(dòng)控制理論知識(shí)、單片機(jī)技術(shù)、模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)等。 本次設(shè)計(jì)基本上完成了對(duì)電爐的溫度檢測(cè)與控制、對(duì)溫度信號(hào)的處理、輸入、運(yùn)算到單片機(jī)對(duì)繼電器的自 動(dòng)控制操作的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)爐溫的控制目的。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)， 我對(duì)完成一項(xiàng)設(shè) 計(jì)的全過(guò)程有了很親身的體會(huì)，也 使我對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)有了很深入的認(rèn)識(shí)，我的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力得到了提高 。 當(dāng)然 ， 由于自身所學(xué)的知識(shí)的限制 以及對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度，設(shè)計(jì)中也有需要改進(jìn)的地方，這為以后的其他設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)制作等提供了一些經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)的方法，對(duì)于培養(yǎng)我們學(xué)習(xí)的態(tài)度與思維習(xí)慣都有很大的幫助 。 參考文獻(xiàn) 《 傳感器原理及檢測(cè)技術(shù) 》 長(zhǎng)春 :吉林大學(xué)出版社， 2020. 王君 、 凌振寶 . 《 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 》 北京 :清華大學(xué)出版社 1995 胡漢才 . 《 單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用 》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1994 徐淑華 、 程退 、 姚萬(wàn)生 . 溫度控制器設(shè)計(jì) — 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 附 錄 相關(guān)設(shè)計(jì)軟件： Protel 99SE 相關(guān)電子網(wǎng)站： 中國(guó)電子網(wǎng)： 美國(guó)模擬器件公司（ Analog Devices, Inc.，紐約證券交易所代碼： ADI，網(wǎng)站：）： 電子工程師社區(qū)： 無(wú)憂電子開(kāi)發(fā)網(wǎng)： 電子設(shè)計(jì)技術(shù) CHINA 網(wǎng)： 電子設(shè)計(jì)應(yīng)用： 中國(guó)電子設(shè)計(jì)：