【正文】 或總體設(shè)計(jì)方案。 系統(tǒng)PCB板的設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)好以后，PCB板的設(shè)計(jì)也是一個(gè)十分重要的內(nèi)容。電路設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)Protel99是Protel ，更主要的是它融合了目前許多先進(jìn)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(gè)全面、集成、全32位的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它提供了在電路設(shè)計(jì)時(shí)從概念到成品過程中所需的一切輸入原理圖設(shè)計(jì)，建立可編程邏輯器件，直接進(jìn)行電路混合信號(hào)仿真，進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和布線并保持電氣連接和布線規(guī)則，檢查信號(hào)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(shí)，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(duì)電路的全部元器件進(jìn)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(jì)的步驟要求我對(duì)自己的硬件電路板進(jìn)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(jìn)行討論，以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)。在硬件調(diào)試前需要做一些準(zhǔn)備工作。首先是元器件的識(shí)別。在本設(shè)計(jì)中用到的是色標(biāo)法讀電阻阻值；二極管，極性電容的正負(fù)極要判斷準(zhǔn)確；要熟悉非極性電容的讀法；還有各個(gè)芯片的引腳和方向也不能搞錯(cuò)。另外，對(duì)于芯片，要準(zhǔn)備相應(yīng)的底座，一方面防止在第一次上電時(shí)由于焊接錯(cuò)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(gè)調(diào)試過程中也很重要，因?yàn)槿绻附拥牟缓?，很容易?dǎo)致虛焊、短路等問題，這將給整個(gè)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(gè)步驟：先將烙鐵頭放在要焊的地方進(jìn)行預(yù)熱，然后再放下焊錫絲，等焊錫絲融化時(shí)要及時(shí)的將焊錫絲撤離，最后提起烙鐵。整個(gè)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(huì)很光亮，飽滿度也剛好適合。焊接完成后認(rèn)真的檢查是否有元器件焊錯(cuò)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(jì)要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其主要目的是為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)軟件能不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jī)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(dá)到的溫度環(huán)境，設(shè)置所需溫度值，再進(jìn)入加熱模式進(jìn)行溫度控制，觀察顯示器的溫度變化情況。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用C語言編程。其中需要對(duì)PID的參數(shù)進(jìn)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(shí)間Ti、微分時(shí)間Td和采樣周期Ts的具體數(shù)值。整定的實(shí)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，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(jì)算整定法和工程整定法。理論計(jì)算整定法有對(duì)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(yàn)法、衰減曲線法和響應(yīng)曲線法等。工程整定法特點(diǎn)不需要事先知道過程的數(shù)學(xué)模型，直接在過程控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場整定方法簡單、計(jì)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(shí)間Ti=∞，微分時(shí)間Td=0，在比例系數(shù)Kp按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投入運(yùn)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(shí)應(yīng)將上述比例系數(shù)Kp設(shè)置為5/6Kp）。將Ti由大到小進(jìn)行整定。KpKp若需引入微分作用時(shí)，則將Td按經(jīng)驗(yàn)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(shí)的比例系數(shù)稱為臨界比例系數(shù)，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)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(shí)間Ti置于最大（Ti=∞），微分時(shí)間置零（Td=0），比例系數(shù)Kp適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)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(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)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(jì)算值上。若還不夠滿意，可再作進(jìn)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(xiàng)： 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(duì)工業(yè)生產(chǎn)不利。有的過程控制系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)器比例系數(shù)Kp調(diào)到最大刻度值時(shí)，系統(tǒng)仍不產(chǎn)生等幅振蕩，對(duì)此，就把最大刻度的比例度作為臨界比例度Ku進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。3 經(jīng)驗(yàn)法用湊試法確定PID參數(shù)需要經(jīng)過多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，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(yàn)，并根據(jù)一定的要求，事先作少量的實(shí)驗(yàn)，以得到若干基準(zhǔn)參數(shù)，然后按照經(jīng)驗(yàn)公式，用這些基準(zhǔn)參數(shù)導(dǎo)出PID控制參數(shù)，這就是經(jīng)驗(yàn)法。本人對(duì)PID參數(shù)調(diào)整的探索：在偏差比較大時(shí)，為使盡快消除偏差，提高響應(yīng)速度，同時(shí)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(shí)，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(shí)，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(dāng)偏差與偏差變化率同號(hào)時(shí)，被控量是朝偏離既定值方向變化。因此，當(dāng)被控量接近定值時(shí)，反號(hào)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(dāng)被控量遠(yuǎn)未接近各定值并向定值變化時(shí)，則由于這兩項(xiàng)反向，將會(huì)減慢控制過程。在偏差比較大時(shí)，偏差變化率與偏差異號(hào)時(shí)，Kp值取零或負(fù)值，以加快控制的動(dòng)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(shí)，要結(jié)合偏差大小來考慮。微分作用可改善系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)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(dá)到滿意的控制效果。所以，ek在比較大時(shí)，Kd取零，實(shí)際為PI控制；在ek比較小時(shí)，取一正值，實(shí)行PID控制。6 結(jié)論本設(shè)計(jì)題目是基于PID與PWM的加熱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以單片機(jī)89S52為核心，分析和設(shè)計(jì)出一個(gè)溫度參數(shù)實(shí)時(shí)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(duì)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(jìn)行恒溫控制，基本滿足設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)的不足之處在于未能按要求完成設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)芯片的硬件編程，所以對(duì)89S52單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了更加詳細(xì)的了解，以及其內(nèi)部寄存器與存儲(chǔ)器的設(shè)置與控制都有著更深的了解和運(yùn)用。整個(gè)設(shè)計(jì)過程是學(xué)習(xí)和鞏固的過程，把以前所學(xué)過的模擬電路技術(shù)，數(shù)字電路，微機(jī)控制技術(shù)，單片機(jī)，PWM技術(shù)以及Protel等知識(shí)全部綜合起來運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科之間的互動(dòng)交流，為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，理論聯(lián)系實(shí)際，根據(jù)硬件電路，根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的需要，有目的的編程，大大提高了我對(duì)單片機(jī)的掌握程度，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)得到了詳細(xì)的學(xué)習(xí)，對(duì)18B20溫度傳感器，74HC595驅(qū)動(dòng)芯片，光電耦合器A3120等芯片有了一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，豐富我的知識(shí)體系，為我以后的學(xué)習(xí)工作打下了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。謝 辭在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了劉東東老師的悉心指導(dǎo)。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程和進(jìn)度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dǎo)和幫助，并致以最誠摯的謝意！同時(shí)，身邊的同學(xué)給了我許多的幫助，特別是科協(xié)的各位同學(xué)，在我硬件及軟件遇到無法解決的困難的時(shí)候給予我最真誠的鼓勵(lì)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(diǎn)，讓我有信心完成課題的設(shè)計(jì)。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠摯的謝意！另外，機(jī)電工程學(xué)院里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我們必要的指導(dǎo)，我也向院和年級(jí)的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝母校桂林電子科技大學(xué)，機(jī)電工程學(xué)院多年來對(duì)我的教育與培養(yǎng)。感謝每一位給過我?guī)椭睦蠋熍c同學(xué)。正是他們使我的知識(shí)體系不斷的完善，使我的各方面得以進(jìn)步和發(fā)展。同時(shí)感謝各位在百忙之中審閱和評(píng)議本論文的老師。參考文獻(xiàn)[1] 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編1/2/3[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992.[2] 謝自美. 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