【正文】 2鍵盤(pán)掃描、識(shí)別、溫度顯示 3溫度采樣、數(shù)字濾波 4數(shù)據(jù)處理 5越限處理 6 PID運(yùn)算 本設(shè)計(jì)的要求是能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)溫并顯示所測(cè)得溫度以及根據(jù)要調(diào)節(jié)的溫度，使用一定的算法使所控制的溫度和所調(diào)節(jié)的相符。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)控制系統(tǒng)工作由實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)時(shí)決策，實(shí)時(shí)控制組成，將程序分解成模塊來(lái)處理： (1)主程序：主程序只需要進(jìn)行一些AT89C52本身的初始化，然后等待中斷的產(chǎn)生。初始化包括中斷允許寄存器m的設(shè)置，對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)口的設(shè)定，TD初始化，等待中斷。 (2)T0中斷服務(wù)程序 T0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，讀入采樣數(shù)據(jù)，數(shù)字濾波，越限溫度報(bào)警和越限處理，計(jì)算等。從T0中斷服務(wù)程序中，還需要用到一系列的子程序。如溫度采樣值的子程序，數(shù)字濾波子程序，限處理子程序，計(jì)算子程序，標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序和溫度顯示程序。 通常，溫度控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實(shí)測(cè)溫度對(duì)設(shè)定溫度的偏差值，然后對(duì)偏差值處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。由于不同的制冷系統(tǒng)的特點(diǎn)不同，因此，必須根據(jù)各自的特點(diǎn)采用不同的控制算法，以準(zhǔn)確控制蒸發(fā)器的過(guò)熱度，使系統(tǒng)在任何情況下均處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。一般地，PID控制算法分為常規(guī)PID控制和模糊PID控制。 1．控制原理常規(guī)PID控制是一種線性控制，如圖41 圖41 PID控制原理圖在制冷控制中，根據(jù)給定溫度值r(t)與實(shí)際輸出溫度值c(t)構(gòu)成控制偏差e(t)=r(t)c(t)，然后將偏差按比例(P)、積分(I)、微分(D)，通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量, 控制控被控對(duì)象?？刂埔?guī)律是： 其中：Kp為比例系數(shù)；Ti為積分時(shí)問(wèn)：Td為微分時(shí)間。對(duì)于制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，采用變頻器來(lái)控制，因此其PID控制規(guī)律可采用PID增量式離散方程,Au(k)=u(k)u(k1)=Kp{e(k)e(k1)+T*e(k)/Ti+Td*[e(k)2e(k1)+e(k2)]} 其中：K為采樣序號(hào)；u(k)為第k次時(shí)計(jì)算機(jī)輸出值：e（k）為第k次采樣輸入偏差值e(k1)為第k一1次采樣輸入偏差值。 把測(cè)得的庫(kù)房溫度，與設(shè)定溫度對(duì)比，便可以得到二者的偏差；然后經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，得到控制器的輸出量，驅(qū)動(dòng)變頻器改變壓縮機(jī)的功率，也就是說(shuō)改變蒸發(fā)器液化量。 2 PID參數(shù)的整定 控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞取決于控制器與被控對(duì)象之間的特性配合是否恰當(dāng)。因此PID控制器的參數(shù)應(yīng)由被控對(duì)象一蒸發(fā)器的特性來(lái)確定。由于蒸發(fā)器是一個(gè)多參數(shù)、強(qiáng)藕合，大慣性的對(duì)象，因此可將其看成一階慣性延遲對(duì)象，應(yīng)滿足：G(s)=Ke–170。186。/(1+To) 其中：Ts為蒸發(fā)器的時(shí)間常數(shù)，由于被控對(duì)象中有儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，對(duì)于突變的輸入，其輸出不能立即復(fù)現(xiàn)，因此時(shí)問(wèn)常數(shù)To反映了一個(gè)系統(tǒng)自平衡過(guò)程時(shí)問(wèn)的長(zhǎng)短；a為蒸發(fā)器的延遲，表示輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量所需延遲的一段時(shí)間；為蒸發(fā)器的增益，Ke反映了對(duì)象的自平衡性；s為拉普拉斯變換算子。 蒸發(fā)器的特性參數(shù)T，a,K將隨著熱負(fù)荷的大小、運(yùn)行工況、制冷劑流動(dòng)狀態(tài)的變化而變化t可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)，采用反應(yīng)曲線法求得。如下實(shí)驗(yàn)：給壓縮機(jī)一個(gè)速度階躍，蒸發(fā)器的制冷量將對(duì)應(yīng)有一個(gè)響應(yīng)，可以測(cè)褥蒸發(fā)器制冷的響應(yīng)曲線p8l 然后根據(jù)此響應(yīng)曲線，利用ColinCoon公式，計(jì)算得出T,a,K分別為：K=A(AT)/AM=(AT2AT1)/(M2M1) T=[t()t()]a=[t() t()/3] 其中：AM為蒸發(fā)器流量的階躍變化；A(AT)為蒸發(fā)器制冷量的階躍變化；t()為蒸發(fā)器響應(yīng)曲線對(duì)應(yīng)0．28的時(shí)間；t()為蒸發(fā)器響應(yīng)曲線對(duì)應(yīng)0．632的時(shí)間。最后，利用ZieglerNichols方程整定，锝到PID控制參數(shù)Kp、Ti和Td：Kp=。Ti=2a。Td= 應(yīng)當(dāng)指出，蒸發(fā)器是一個(gè)多參數(shù)相互耦合的系統(tǒng)，各種干擾導(dǎo)致其具有強(qiáng)烈的非線性，因此在采用帶滯后的一階慣性模型時(shí)，做了一些簡(jiǎn)化并進(jìn)行了線性處理，才得到了PID的控制參數(shù)。 PID控制算法能使蒸發(fā)器特性參數(shù)T,tao，K在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，仍具有一定的適應(yīng)性，這也是很多制冷系統(tǒng)的制冷量仍采用PID控制的原因。 圖42主程序流程圖2．T0中斷服務(wù)程序流程圖圖43 T0中斷服務(wù)程序流程圖3．?dāng)?shù)據(jù)濾波子程序流程圖圖44數(shù)據(jù)濾波子程序流程圖5結(jié)論 針對(duì)膠東半島地區(qū)蔬菜、果品、食品冷藏加工企業(yè)很多。我們研制一種基于單片機(jī)冷藏庫(kù)溫度雙重測(cè)控系統(tǒng)，解決了冷藏庫(kù)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控這項(xiàng)靠人力是難以完成的任務(wù)，提高了其冷藏的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)。該系統(tǒng)已付諸運(yùn)行近一年，用戶反映效果良好。該系統(tǒng)的使用，不但可以起到節(jié)能，提高生產(chǎn)效率的效果，而且能在相當(dāng)程度上代替管理人員進(jìn)行測(cè)量和控制，以防止人為的失誤從而確保生產(chǎn)的安定性。這可極大地促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)和管理的技術(shù)進(jìn)步，提高其生產(chǎn)的規(guī)?；图s化程度，使其生產(chǎn)上新臺(tái)階。其市場(chǎng)前景將非常廣闊，其原因有①膠東地區(qū)是水果蔬菜之鄉(xiāng)，果菜冷藏加工企業(yè)特多，②絕大多數(shù)企業(yè)急需91進(jìn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)冷藏庫(kù)的溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制，⑨少數(shù)己安裝計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的企業(yè)也面l臨系統(tǒng)升級(jí)與技術(shù)改造的問(wèn)題④未來(lái)新建企業(yè)也需要上計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。6參考文獻(xiàn)【1】齊懷琴，高精度溫度測(cè)量?jī)x的研究．電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2001?！?】李喜宏，微型節(jié)能保鮮冷庫(kù)【M】．天津：科技文獻(xiàn)出版社，2003．【3]3李波，基于CAN總線冷庫(kù)溫度測(cè)控系統(tǒng)．電子測(cè)量技術(shù)，2002．【4】李福良，基于模擬比較技術(shù)的高精度測(cè)溫方法．自動(dòng)化與儀器儀表，2003． [5】李小波，多點(diǎn)、多分度號(hào)、遠(yuǎn)距離溫度采集和記錄系統(tǒng)．自動(dòng)化與儀表，2002【6】朱華貴，分布式多路遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．樂(lè)山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004．【7】宋書(shū)鋒，基于PIC單片機(jī)的測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)．儀表技術(shù)，2003．【8】李愛(ài)蓮，基于單片機(jī)的實(shí)用測(cè)溫方法的實(shí)現(xiàn)．嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)應(yīng)用，2004．【9】章云峰，一種基于1 2C總線的遠(yuǎn)程測(cè)溫系統(tǒng)接口技術(shù)．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2004．【l0】劉斌，微型冷庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)化研究，天津商學(xué)院，2003．【11】闞保強(qiáng)，基于MAXl402的便攜式高精度測(cè)溫儀．海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004．【12】楊勇，數(shù)字溫度傳感器與單片機(jī)構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)的探討．現(xiàn)代電子技術(shù)，2004．【13】徐斌，胡振武．小型冷庫(kù)制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真．制冷與空調(diào)，2005．5【14】許秀，黃金華．新型連續(xù)變速積分控制算法研究及應(yīng)用．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2006?！?5】劉偉民，一種濕冷庫(kù)的單片微機(jī)控制研究．江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999． [161陳寶江等，MCS單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)用指南．機(jī)械工業(yè)出版社，1997?！?7】嚴(yán)曉照， 張興國(guó)，增量式PID控制在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用．南通大學(xué)報(bào)(自然科版)’2006．4【18】何昌偉，冷藏集裝箱應(yīng)用電子膨脹閥及其控制算法研究．艘海技術(shù)，2006．1，【19】．徐斌，胡振武，小型冷庫(kù)制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真．制冷與空調(diào)，2005．5，[20】許秀，黃金華，新型連續(xù)變速積分控制算法研究及應(yīng)用．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2006． 【21】劉偉民，一種濕冷庫(kù)的單片微機(jī)控制研究．江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999．附錄總電路圖