【正文】 低。因此，門限值ΔY的選取是非常重要的。通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，必要時(shí)也可由實(shí)驗(yàn)得出。限速濾波最多可用3次采樣值來決定采樣結(jié)果限速濾波較為折中，既照顧了采樣的實(shí)時(shí)性，又顧及了采樣值變化的連續(xù)性。但這種方法也有明顯的缺點(diǎn)： (1)△Y的確定不夠靈活，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況不斷更換新值； (2)不能反映采樣點(diǎn)數(shù)N＞3時(shí)各采樣值受干擾的情況，因而其應(yīng)用受到一定的限制。具體應(yīng)用時(shí)，可用(|Y(1)Y(2)|+|Y(2)Y(3)|)/2作為ΔY，這樣也可基本保持限速濾波的特性，雖增加計(jì)算量，但靈活性提高了。軟件流程圖如圖35所示。 YY開始采樣值送A將本次采樣值與上次采樣值比較兩次采樣值相等？前次采樣值大于本次？NN兩次采樣值交換Y大的采樣值送AA中值=第三次采樣值？NA中值第三次采樣值？NYY第三次采樣值送A第三次與第一次采樣值相等？YN第三次第一次？第三次采樣值送A采樣值送入2AH單元返回NYY開始采樣值送A將本次采樣值與上次采樣值比較兩次采樣值相等？前次采樣值大于本次？NN兩次采樣值交換Y大的采樣值送AA中值=第三次采樣值？NA中值第三次采樣值？NYY第三次采樣值送A第三次與第一次采樣值相等？YN第三次第一次？第三次采樣值送A采樣值送入2AH單元返回N 圖35濾波模塊流程圖 鍵盤環(huán)節(jié)軟件設(shè)計(jì)KEY1KEY2KEY3KEY4KEY1鍵功能程序KEY2鍵功能程序KEY3鍵功能程序KEY4鍵功能程序YYYYNNN開始結(jié)束圖36鍵處理總流程圖第一個(gè)鍵為設(shè)置/確認(rèn)鍵，設(shè)置時(shí)、分、秒，確認(rèn)當(dāng)前設(shè)置延時(shí)10msKEY1?等待鍵釋放設(shè)置標(biāo)志位？清設(shè)置標(biāo)志位寫入A/D轉(zhuǎn)換值設(shè)置標(biāo)志位為1開始返回NYNY 圖37鍵一功能流程圖第二個(gè)鍵為設(shè)置移位鍵，按一次，設(shè)置千位，再按一次，設(shè)置百位，再按一次，設(shè)置十位。再按一次，設(shè)置個(gè)位。再按一次，又回到設(shè)置千位，如此循環(huán)。NN延時(shí)10ms開始有設(shè)置標(biāo)志位？等待鍵釋放移位加一設(shè)置千位？設(shè)置百位？設(shè)置十位？調(diào)KEY3調(diào)KEY3調(diào)KEY3NYYYYNN返回設(shè)置個(gè)位？調(diào)KEY3Y 圖38 鍵二功能流程圖第三個(gè)鍵為加一鍵，當(dāng)?shù)谒膫€(gè)鍵切換到某一功能設(shè)置時(shí)，調(diào)用第三鍵的功能程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)該值的設(shè)定，所以第三鍵為加一鍵，每按一次對(duì)該值某位加一。YYYNNNN開始延時(shí)10msKEY3?有設(shè)置標(biāo)志位嗎？是設(shè)置控制溫度值？設(shè)置上限值？設(shè)置下限值？調(diào)KEY2，控制溫度值加一調(diào)KEY2，上限值加一調(diào)KEY2，下限值加一鍵是否釋放？返回YYYNN 圖39 鍵三功能流程圖 第四個(gè)鍵為顯示轉(zhuǎn)換鍵，按一次改變顯示的方式，是顯示當(dāng)前溫度值，還是顯示某個(gè)設(shè)定值。按一次，從當(dāng)前顯示狀態(tài)切換到下一顯示狀態(tài)。N開始延時(shí)10msKEY4?有設(shè)置標(biāo)志位？等待鍵釋放轉(zhuǎn)換顯示方式返回NYY 圖310鍵四功能流程圖 T0中斷子程序壓棧后開中斷，響應(yīng)鍵盤數(shù)字濾波。取采樣值與下限溫度比較，小于它則轉(zhuǎn)移與上限溫度比較。轉(zhuǎn)到正常范圍內(nèi)處理大于上限燈亮報(bào)警。 置標(biāo)志，停止加熱小于下限燈亮報(bào)警。置標(biāo)志，啟動(dòng)加熱裝置賦顯示緩沖區(qū)最高位地址調(diào)用“標(biāo)度轉(zhuǎn)化二~十進(jìn)制轉(zhuǎn)化”子程序賦顯示首址。等待T1中斷圖311 T0中斷流程圖 標(biāo)度轉(zhuǎn)化子程序取采樣值，并轉(zhuǎn)化為雙字節(jié)賦參數(shù)調(diào)用雙字節(jié)乘法子程序賦下限參數(shù)存乘法結(jié)果的整數(shù)調(diào)用加法子程序，且R7,R6為有效值（R7=00H）R6R7值送A、10送BA除以B，將個(gè)位送存儲(chǔ)單元余數(shù)送A，10送BA除以B，將十位送存儲(chǔ)單元余數(shù)送A，10送BA除以B，將百位送存儲(chǔ)單元千位送存儲(chǔ)單元返回開始二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序目的是把實(shí)際采樣取得的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成BCD碼形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)中，供顯示子程序調(diào)用。圖312 二十進(jìn)制轉(zhuǎn)化流程圖 其它子模塊在軟件設(shè)計(jì)中，除了前文所設(shè)計(jì)的幾大主要環(huán)節(jié)外，還有一些必要的小模塊延時(shí)10毫秒子模塊：N延時(shí)值送R70FFH送R6（R6）1=0？N（R7）1=0？YYRETI 圖313 延時(shí)10毫秒流程圖雙字節(jié)有符號(hào)數(shù)乘法子模塊被乘數(shù)送(R7R6),乘數(shù)送(R5R4)被乘數(shù)符號(hào)C1—5CH位為正數(shù)則轉(zhuǎn)、為負(fù)數(shù)則求補(bǔ)取乘數(shù)，乘數(shù)符號(hào)C25DH位，為整數(shù)則轉(zhuǎn)為整數(shù)則轉(zhuǎn)調(diào)雙字節(jié)無符號(hào)數(shù)乘法子程序負(fù)負(fù)相乘則轉(zhuǎn)正正相乘則轉(zhuǎn)RETI圖314 雙字節(jié)有符號(hào)數(shù)乘法流程圖 PID控制算法 PID控制算法介紹S(k)+_E(k)u(k)y(k)控制器被控對(duì)象圖315 PID控制方框圖算法有兩種：直接計(jì)算法就是當(dāng)前需要的控制量。公式： Pout = Kpe(t)+Ki∑e(t)+Kd(e(t)–e(t1)) 增量計(jì)算法就是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)算法的相鄰兩次運(yùn)算之差，得到的結(jié)果是增量，也就是說在上一次的控制量的基礎(chǔ)上需要增加的控制量。公式：Pout(t1) = Kp(e(t)–e(t1) + Kie(t) + Kd(e(t)–2e(t1) + e(t2)) 基本偏差:e(t) 表示當(dāng)前測(cè)量值與設(shè)定目標(biāo)之差，設(shè)定目標(biāo)是被減數(shù)，結(jié)果可以是正或負(fù)，正數(shù)表示還沒有達(dá)到，負(fù)數(shù)表示已經(jīng)超過了設(shè)定值。這是面向比例項(xiàng)用的變動(dòng)資料。累計(jì)偏差：∑e(t)= e(t) + e(t1) + e(t2)+…….+e(1),這是每一次測(cè)量到的偏差值的總和，這是代數(shù)和，考慮到正負(fù)符號(hào)的運(yùn)算，這是面向積分項(xiàng)用的變動(dòng)資料?；酒畹南鄬?duì)偏差：e(t) – e(t1)，用本次的基本偏差減去上一次的基本偏差，用于考察當(dāng)前控制的對(duì)象的趨勢(shì)，作為快速反應(yīng)的重要依據(jù)，這是面向微分項(xiàng)的一個(gè)變動(dòng)資料。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)回應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。 微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用輸出為微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。 PID算法的軟件實(shí)現(xiàn)取采樣值，并與設(shè)定值進(jìn)行比較賦乘法運(yùn)算緩存單元地址首址調(diào)無符號(hào)數(shù)乘法存放結(jié)果的有效值計(jì)算E(k)并存E(K)取KI參數(shù)并計(jì)算PI=KI*E(K)計(jì)算PI=KI*E(K)取E(K) 、E(K1) 并求E(K)E(K1)取Kp參數(shù)并求Kp*[E(K)E(K1)] 求Kp*[E(K)E(K1)]+KI*E(K)保存上式之和取E(K)、E(K2)并計(jì)算E(K)+E(K2)取E(k1) 求出E(K)+E(K2)2*E(K1)取Kd參數(shù)并求出Pd=Kd*[E(K)+E(K2)2*E(K1)] Pd=Kd*[E(K)+E(K2)2*E(K1)] Pd=Kd*[E(K)+E(K2)2*E(K1)] Pd=Kd*[E(K)+E(K2)2*E(K1)]取Pd，取Kp*[E(K)E(K1)]+KI*E(K)， 計(jì)算Pd+PI開始 圖316 控制算法流程圖存P(k)到P(k1) 存E(K1)到E(K2)存E（k）到E（k1）存E(K1)到E(K2)返回取設(shè)定值并比較設(shè)定值與實(shí)測(cè)值清執(zhí)行機(jī)構(gòu)標(biāo)志計(jì)算P=K*E(K),且結(jié)果放在51H,50H單元中取8位有效值，放到28H單元中圖316續(xù) 控制算法流程圖 系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后要進(jìn)行的步驟就是調(diào)試，調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，在調(diào)試過程中要不斷地找出其中的錯(cuò)誤，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解決，然后在重復(fù)，直至系統(tǒng)可以正常運(yùn)行為止。在生產(chǎn)銷售前完善它，許多硬件故障是在調(diào)試軟件時(shí)才發(fā)現(xiàn)的。通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后再和軟件結(jié)合起來調(diào)試。由于時(shí)間關(guān)系，的硬件設(shè)計(jì)沒有做出實(shí)物，故的調(diào)試主要是軟件調(diào)試。該系統(tǒng)的軟件調(diào)試，是把程序輸入計(jì)算機(jī)，然后進(jìn)行模擬調(diào)試，在調(diào)試時(shí)程序應(yīng)該以一段如果出現(xiàn)一段的形式進(jìn)行調(diào)試，這樣可以方便軟件的問題，進(jìn)行及時(shí)修改，最后再將調(diào)試好的小段程序連接在一起進(jìn)行整體調(diào)試，當(dāng)整個(gè)程序都沒錯(cuò)誤時(shí)，軟件調(diào)試已經(jīng)成功。在該系統(tǒng)中，師徒就是本著上述步驟進(jìn)行軟件調(diào)試的。至此，系統(tǒng)的調(diào)試工作就完成了。調(diào)試結(jié)果證明該方案有效、可行。 結(jié)論與展望結(jié)論：即將結(jié)束了為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻感受到自身知識(shí)的缺乏，同時(shí)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我也感受到自身知識(shí)的進(jìn)步，特別是在單片機(jī)控制系統(tǒng)方面。本文課題可以采用三種設(shè)計(jì)方案,一種是用單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng),第二種是用電子電路設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)，第三種是用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐進(jìn)行恒溫控制。在通過對(duì)三種方案進(jìn)行對(duì)比之后，我選擇用單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度系統(tǒng)。因?yàn)橛脝纹瑱C(jī)來實(shí)現(xiàn)鍋爐的溫度控制有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）智能化設(shè)計(jì)，能夠?qū)囟冗M(jìn)行較準(zhǔn)確地控制；（2）控制電路簡(jiǎn)單易懂；（3）附加其它功能簡(jiǎn)單、方便；（4）經(jīng)濟(jì)。本文設(shè)計(jì)的鍋爐溫度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）利用功能按鍵分別實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的設(shè)定，包括設(shè)定滿足工藝要求的特定溫度值、鍋爐正常工作所能承受的最高和最低溫度值等；（2）利用數(shù)碼管顯示當(dāng)前鍋爐內(nèi)溫度、所設(shè)定的上下限溫度。（3）系統(tǒng)采用PID控制算法，能非常準(zhǔn)確地對(duì)鍋爐內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，而且控制的精度相當(dāng)高。（4）當(dāng)鍋爐內(nèi)實(shí)際溫度達(dá)到所設(shè)定的下限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警，并啟動(dòng)固態(tài)繼電器，對(duì)鍋爐內(nèi)進(jìn)行加熱。當(dāng)鍋爐內(nèi)實(shí)際溫度達(dá)到所設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警。由于學(xué)生水平有限，而且時(shí)間比較緊迫，所以在設(shè)計(jì)鍋爐溫度控制系統(tǒng)時(shí)難免會(huì)有很多漏洞和不足之處，同時(shí)也有部分功能模塊不夠完善，希望各位指導(dǎo)老師給予寶貴的意見和建議。展望：用單片機(jī)控制的鍋爐溫度控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)溫度的控制，而且還能方便的實(shí)現(xiàn)其它功能，例如：鍵盤和顯示、報(bào)警等功能。隨著單片機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，模糊控制技術(shù)的發(fā)展，再加上單片機(jī)無與倫比的性價(jià)比，我相信用單片機(jī)控制的鍋爐溫控系統(tǒng)必將取代用純電子電路設(shè)計(jì)的溫控系統(tǒng)。由于時(shí)間比較緊，本系統(tǒng)還有許多可以改進(jìn)和拓展的地方，比如在系統(tǒng)中加上散熱裝置，如風(fēng)扇等，這樣可以在當(dāng)鍋爐內(nèi)的溫度高于所