【正文】 或總體設(shè)計方案。 系統(tǒng)PCB板的設(shè)計電路設(shè)計好以后，PCB板的設(shè)計也是一個十分重要的內(nèi)容。電路設(shè)計的合理，制成電路板后系統(tǒng)卻工作不正常的事情屢見不鮮，究其原因，多半是PCB板的設(shè)計存在問題，特別是頻率較高的電路和數(shù)字模擬混合電路的印刷線路板的設(shè)計Protel99是Protel ，更主要的是它融合了目前許多先進的新技術(shù)和新成果而使其功能和品質(zhì)有了質(zhì)的飛躍。Protel99是一個全面、集成、全32位的電路設(shè)計系統(tǒng)。它提供了在電路設(shè)計時從概念到成品過程中所需的一切輸入原理圖設(shè)計，建立可編程邏輯器件，直接進行電路混合信號仿真，進行PCB設(shè)計和布線并保持電氣連接和布線規(guī)則，檢查信號完整性，生成一整套加工文件。首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后．再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。 硬件調(diào)試在印制電路板工作完成之后，根據(jù)設(shè)計的步驟要求我對自己的硬件電路板進行了調(diào)試工作，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進行討論，以便能夠進一步的掌握設(shè)計工作的要領(lǐng)。在硬件調(diào)試前需要做一些準備工作。首先是元器件的識別。在本設(shè)計中用到的是色標法讀電阻阻值；二極管，極性電容的正負極要判斷準確；要熟悉非極性電容的讀法；還有各個芯片的引腳和方向也不能搞錯。另外，對于芯片，要準備相應(yīng)的底座，一方面防止在第一次上電時由于焊接錯誤等原因?qū)⑿酒瑹龎?，另一方面，在調(diào)試過程中如果發(fā)現(xiàn)芯片有問題也便于更換。接著是元器件的焊接工作。焊接工作在整個調(diào)試過程中也很重要，因為如果焊接的不好，很容易導致虛焊、短路等問題，這將給整個調(diào)試過程帶來很大的不便。經(jīng)過總結(jié)，焊接可以分為四個步驟：先將烙鐵頭放在要焊的地方進行預熱，然后再放下焊錫絲，等焊錫絲融化時要及時的將焊錫絲撤離，最后提起烙鐵。整個過程不能超過三秒鐘，最好是控制在一秒鐘。經(jīng)過這種方法焊出來的板子，焊錫看起來會很光亮，飽滿度也剛好適合。焊接完成后認真的檢查是否有元器件焊錯以及短路、虛焊情況。 軟件調(diào)試軟件調(diào)試是在硬件完全符合設(shè)計要求的基礎(chǔ)上進行的，其主要目的是為了驗證所設(shè)計軟件能不能實現(xiàn)設(shè)計要求的功能。調(diào)試方法就是把所編的程序生成HEX文件，燒錄到89S52單片機內(nèi)存中，然后將硬件系統(tǒng)接上電源，觀察數(shù)碼管溫度顯示值，再根據(jù)需要達到的溫度環(huán)境，設(shè)置所需溫度值，再進入加熱模式進行溫度控制，觀察顯示器的溫度變化情況。本設(shè)計系統(tǒng)采用C語言編程。其中需要對PID的參數(shù)進行整定?？刂破鲄?shù)整定：指決定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時間Ti、微分時間Td和采樣周期Ts的具體數(shù)值。整定的實質(zhì)是通過改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使其特性和過程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標，取得最佳的控制效果。整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法很多，歸納起來可分為兩大類，即理論計算整定法和工程整定法。理論計算整定法有對數(shù)頻率特性法和根軌跡法等；工程整定法有湊試法、臨界比例法、經(jīng)驗法、衰減曲線法和響應(yīng)曲線法等。工程整定法特點不需要事先知道過程的數(shù)學模型，直接在過程控制系統(tǒng)中進行現(xiàn)場整定方法簡單、計算簡便、易于掌握。1 湊試法按照先比例（P）、再積分（I）、最后微分（D）的順序。置調(diào)節(jié)器積分時間Ti=∞，微分時間Td=0，在比例系數(shù)Kp按經(jīng)驗設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投入運行，由小到大整定比例系數(shù)Kp。求得滿意的1/4衰減度過渡過程曲線。引入積分作用（此時應(yīng)將上述比例系數(shù)Kp設(shè)置為5/6Kp）。將Ti由大到小進行整定。KpKp若需引入微分作用時，則將Td按經(jīng)驗值或按Td=（1/3～1/4）Ti設(shè)置，并由小到大加入。2 臨界比例法在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，得到等幅振蕩的過渡過程。此時的比例系數(shù)稱為臨界比例系數(shù)，相鄰兩個波峰間的時間間隔，稱為臨界振蕩周期Tu。臨界比例度法步驟：①、將調(diào)節(jié)器的積分時間Ti置于最大（Ti=∞），微分時間置零（Td=0），比例系數(shù)Kp適當，平衡操作一段時間，把系統(tǒng)投入自動運行。 ②、將比例系數(shù)Kp逐漸增大，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例系數(shù)和臨界振蕩周期Tu值。③、根據(jù)和值，采用經(jīng)驗公式，計算出調(diào)節(jié)器各個參數(shù)，即Kp、Ti和Td的值。按“先P再I最后D”的操作程序?qū)⒄{(diào)節(jié)器整定參數(shù)調(diào)到計算值上。若還不夠滿意，可再作進一步調(diào)整。臨界比例度法整定注臨界比例度法整定注意事項： 有的過程控制系統(tǒng)，臨界比例系數(shù)很大，使系統(tǒng)接近兩式控制，調(diào)節(jié)閥不是全關(guān)就是全開，對工業(yè)生產(chǎn)不利。有的過程控制系統(tǒng)，當調(diào)節(jié)器比例系數(shù)Kp調(diào)到最大刻度值時，系統(tǒng)仍不產(chǎn)生等幅振蕩，對此，就把最大刻度的比例度作為臨界比例度Ku進行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。3 經(jīng)驗法用湊試法確定PID參數(shù)需要經(jīng)過多次反復的實驗，為了減少湊試次數(shù)，提高工作效率，可以借鑒他人的經(jīng)驗，并根據(jù)一定的要求，事先作少量的實驗，以得到若干基準參數(shù)，然后按照經(jīng)驗公式，用這些基準參數(shù)導出PID控制參數(shù)，這就是經(jīng)驗法。本人對PID參數(shù)調(diào)整的探索：在偏差比較大時，為使盡快消除偏差，提高響應(yīng)速度，同時為了避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)超調(diào)，Kp取大值，取零；在偏差比較小時，為繼續(xù)減小偏差，并防止超調(diào)過大、產(chǎn)生振蕩、穩(wěn)定性變壞，Kp值要減小，Ki取小值；在偏差很小時，為消除靜差，克服超調(diào)，使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，Kp值繼續(xù)減小，Ki值不變或稍取大。 當偏差與偏差變化率同號時，被控量是朝偏離既定值方向變化。因此，當被控量接近定值時，反號的比列作用阻礙積分作用，避免積分超調(diào)及隨之而來的振蕩，有利于控制；而當被控量遠未接近各定值并向定值變化時，則由于這兩項反向，將會減慢控制過程。在偏差比較大時，偏差變化率與偏差異號時，Kp值取零或負值，以加快控制的動態(tài)過程。偏差變化率的大小表明偏差變化的速率，ekek1越大，Kp取值越小，Ki取值越大，反之亦然。同時，要結(jié)合偏差大小來考慮。微分作用可改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，阻止偏差的變化，有助于減小超調(diào)量，消除振蕩，縮短調(diào)節(jié)時間ts，允許加大Kp，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度，達到滿意的控制效果。所以，ek在比較大時，Kd取零，實際為PI控制；在ek比較小時，取一正值，實行PID控制。6 結(jié)論本設(shè)計題目是基于PID與PWM的加熱控制系統(tǒng)的設(shè)計，以單片機89S52為核心，分析和設(shè)計出一個溫度參數(shù)實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求具有控制、顯示、加熱等功能模塊，能對設(shè)定溫度高于外部環(huán)境溫度，并且設(shè)定溫度在60176。以內(nèi)的溫度進行恒溫控制，基本滿足設(shè)計要求。本次設(shè)計的不足之處在于未能按要求完成設(shè)計任務(wù)所要求的采用ADC220V或ADC380V作為加熱部件的電源。而是直接采用現(xiàn)成的直流電源5V和30V電源。這主要是本人在設(shè)計過程中沒有找到合適的可行性方案，未能按要求完成。由于此次編程是針對芯片的硬件編程，所以對89S52單片機芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了更加詳細的了解，以及其內(nèi)部寄存器與存儲器的設(shè)置與控制都有著更深的了解和運用。整個設(shè)計過程是學習和鞏固的過程，把以前所學過的模擬電路技術(shù)，數(shù)字電路，微機控制技術(shù)，單片機，PWM技術(shù)以及Protel等知識全部綜合起來運用，實現(xiàn)了學科之間的互動交流，為此次畢業(yè)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。同時，在設(shè)計過程中，理論聯(lián)系實際，根據(jù)硬件電路，根據(jù)實現(xiàn)功能的需要，有目的的編程，大大提高了我對單片機的掌握程度，對單片機系統(tǒng)的軟件設(shè)計得到了詳細的學習，對18B20溫度傳感器，74HC595驅(qū)動芯片，光電耦合器A3120等芯片有了一個明確的認識，豐富我的知識體系，為我以后的學習工作打下了更堅實的基礎(chǔ)。謝 辭在本次畢業(yè)設(shè)計中，我得到了劉東東老師的悉心指導。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進程和進度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，讓我去圖書館查閱了許多與課題相關(guān)資料，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。在這里非常感謝劉東東老師的指導和幫助，并致以最誠摯的謝意！同時，身邊的同學給了我許多的幫助，特別是科協(xié)的各位同學，在我硬件及軟件遇到無法解決的困難的時候給予我最真誠的鼓勵和幫助，特別是在C語言的編程及語法問題上給了我很多的指點，讓我有信心完成課題的設(shè)計。在此，我向身邊關(guān)心我的同學致以誠摯的謝意！另外，機電工程學院里的領(lǐng)導和老師也給了我們必要的指導，我也向院和年級的領(lǐng)導們表示衷心的感謝！最后感謝母校桂林電子科技大學，機電工程學院多年來對我的教育與培養(yǎng)。感謝每一位給過我?guī)椭睦蠋熍c同學。正是他們使我的知識體系不斷的完善，使我的各方面得以進步和發(fā)展。同時感謝各位在百忙之中審閱和評議本論文的老師。參考文獻[1] 何立民. 單片機應(yīng)用技術(shù)選編1/2/3[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1992.[2] 謝自美. 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