【正文】 // 非自動方式播放的初始化 SACM_A2021_InitDecoder(DAC2)。 } break。 //溫度值增加 if(guiLED_Value[0]==10) guiLED_Value[0] = 0。 //排除最大最小值 return(Sum)。 //取出最小值 } for(i=1。 //取出最大值 } min = giADC_DataSave[i]。 max = giADC_DataSave[1]。 } //初始化定時器，開始定時加熱 } `基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 37 } //========================================================== //函數(shù)： int adc_data_cmp() //語法： int adc_data_cmp() //描述： ADC 采樣數(shù)據(jù)的均值處理，抗干擾作用 //參數(shù)： 無 //返回： 無 //========================================================== int adc_data_cmp() { int max。 //溫度高于設(shè)定值，關(guān)閉電爐 turn_off_timerB()。 // 設(shè)置 PID 微分值 fOut = PIDCalc ( amp。 //設(shè)置語音為播放狀態(tài) siTlast = (int)fT。 //非自動方式播放的初始化 SACM_A2021_InitDecoder(DAC2)。 // 將溫度值轉(zhuǎn)換成十進制用于 LED 顯示 guiLED_Value[1] = (int)fT%10。 //計算溫度平均值 ``畢業(yè)（設(shè)計）論文 36 if(adc_data 0x0255) K = 。 static int siTlast = 0。 ppLastError = Error。 Error = ppSetPoint*10 NextPoint。 } } //========================================================== //函數(shù) : void PIDinit(void) //語法： void PIDinit(void) //描述： PID 初始化 `基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 35 //參數(shù)：無 //返回：無 //========================================================== void PIDinit(void) { = 0。 //語音播放 if(status == system_temperature_control) display_speech_ADC_temperature()。 PIDinit()。 guifgSpeechPlay = 0。 //ADC 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù) unsigned int guiLED_Value[3] ={0,0,0}。 void key_value_process(int key)。 //PID 計算函數(shù) void display_speech_ADC_temperature(void)。 extern G_ADC_flag。 // Error[2] int SumError。 // 比例常數(shù) Proportional Const float Integral。 // 日期： 2021/5/9 //*****************************************************************/ include include include include define Time5s 8。我能完成這篇論文，他提供了巨大的幫助。本文是在 ``老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。 經(jīng)過本次設(shè)計，作者在 方案選擇 、 算法分析 、電路原理圖設(shè)計、以及軟件調(diào)試等多方面積累了寶貴的經(jīng)驗和教訓(xùn)。 （ 2） PID 算法 超調(diào)量大，上升時間短，穩(wěn)態(tài)誤差小 ； Simth 預(yù)估算法超調(diào)量很小或沒有、上升時間很長、穩(wěn)態(tài)誤差很小。 由于時間的 限制，目前的系統(tǒng)還存在以下 不足： （ 1）對于加溫的溫度控制可以采用調(diào)節(jié)供電電壓或在一定的時間循環(huán)周期內(nèi)的供電時間比例來調(diào)節(jié)加溫控制溫度。 `基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 29 第 6 章 結(jié)束語 在現(xiàn)在的生產(chǎn)和實驗過程中， 溫度的測定、控制是一項經(jīng)常要進行的工作。 若出現(xiàn)錯誤，則檢查或者修改程序內(nèi)容 ， 直 到無誤 。 選擇一個合適的時間常數(shù) ，需 要根據(jù)輸出單元采用什么器件來確定，如果采用可控硅，則 可設(shè)定時間常數(shù)的范圍就很自由； 如果采用繼電器 ，則過于頻繁的開關(guān)會影響繼電器的使用壽命，不 適合采用較短周期 。在不產(chǎn)生過大的過沖的情況下，盡可能 提高起控點 ，有利于后面 控制部分的進一步細化。 `基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 25 運算中往往會出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出的情況 ，所以一般在運算中都要求對數(shù)據(jù)強制轉(zhuǎn)換成 int 型， 這里 需要考慮符號。 也可以采用分片刷新的辦法處理， 盡量 把每次刷新所占用的時間減到最短。假定 定時周期是 10ms,顯示刷新部分 需 要 1ms,鍵盤掃描處理 需 要 1ms,PID 運算 需 要2ms（假定），留給主程序的時間 就 可能不夠 。所以如果此系統(tǒng)僅僅是一臺測溫儀的話，就可以將運算部分放到主程序中進行 ， 而 常規(guī)的刷新掃描之類的 工作 才放在定時和中斷 程序 里處理 。只要系統(tǒng)的時間允許，盡可能的 多測 幾次，``畢業(yè)（設(shè)計）論文 24 所得到的結(jié)果也 將 相對精確 。 最后，在計算結(jié)果交付于輸出之前，還需要進行一些修正 。 pK 在這里基本確定了 起始控制點到目標值之間的控制范圍，微分和積分項在這里 只是作為附加部分，基本不影響控制范圍。比 如目標溫度設(shè)定為 230℃ ，控制 范圍 可設(shè)置 在 180－ 230℃ 范圍內(nèi)，這時的差值不夠 200， 把計算得到的數(shù)字乘以 4 就得到 0－ 200 的數(shù)據(jù)了。 常用的是 8 倍或 16 倍放大， 同時，需要特別 注意 的是， 這三個參數(shù) 應(yīng) 采用相同的放大比例， 編程的過程中 要 對運算結(jié)果還原。當然，根據(jù) 具體對象也可以修改這個等分數(shù)。例如 系統(tǒng)定時器的定時常數(shù)對應(yīng)于 10ms，則設(shè)定 templT 在達到 60 的時候 確認是達到 600ms 了，才作為一個 基本的輸出時間單位。當需要改變定時周期時，有些不同的加熱對象，例 如對較大熱慣性的加熱對象 ， 2 分鐘周期顯得太短，這時可以通過修改基本定時常數(shù)的辦法來 保持 200 等分不變。根據(jù) 計算可以讓加溫時間在 02 分鐘內(nèi)變化，比如計算所得 在這一個周期內(nèi)應(yīng)該加溫 1 分 30 秒，經(jīng)過兩分鐘以后再測量被加溫物體的 溫度，通過計算 應(yīng)該加溫 1 分 28 秒，等等。調(diào)壓法控制的原理是通過調(diào)節(jié)可控硅的觸發(fā)相位的相位角達到對電壓的調(diào)節(jié)，這個電壓是指有效電壓，直觀上就是對一個正弦波形的前 邊切掉一塊，用不 同的切割位置來 保留剩余的面積。 由式（ 48）可以看出，位置型控制算式不夠方便，這是因為要累加偏差 )(ie ,不僅要占用較多的存儲單元，而且不便于編寫程序，對此可對式（ 48）進行改進。將式（ 47）寫成`基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 19 差分方程為： ?? ????? kj dip kekeTTjeTTkeKku 0 )]}1()([)()({)( )]1()([)()( 0 ????? ?? kekeTTjeKkeK dkjip （ 48） 上 式中 ： ipi TTKK ? ： 積分系數(shù) TTKK dpd ? ： 微分系數(shù) 由于 )(ku 是代替被控對象執(zhí)行機構(gòu)的位置，故稱為位 置式 PID。 數(shù)字 PID 控制算法，是以連續(xù)系統(tǒng)的 PID 控制規(guī)律為基礎(chǔ)，再將其數(shù)字化得到的。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。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。 積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。 5． 三個基本參數(shù)： pK , iK , dK ,這是做好一個控制器的關(guān) 鍵常數(shù)，分別稱為比例常數(shù)、積分常數(shù)和微分常數(shù)，不同的控制對象 需要選擇不同的`基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 17 數(shù)值，還需要現(xiàn)場調(diào)制才能獲得較好的結(jié)果。這是面向比例項 使 用的變動數(shù)據(jù)。式中各系數(shù)由反復(fù)實踐后確定，實驗證明，這種控制方式可以加快系統(tǒng)階躍響應(yīng)，減小超調(diào)量，并具有較高的精度。但是如果采樣周期 T 取得足夠小，采用數(shù)值計算的方法逼近可相當準確， 使 被控過程與連續(xù)控制十分接近。 溫度控制程序 設(shè)計 圖 44 溫度控制程序的實現(xiàn) 具體實現(xiàn)步驟如下：根據(jù)溫度測量的結(jié)果，調(diào)用 PID 算法，通過 PID算法求出控制量來進行調(diào)節(jié)。 當有用戶按下 “打印 ”按鍵，則通過打印程序，控制打印機 將當前系統(tǒng)信息打印出來。 } } 具體實現(xiàn)步驟如下： 系統(tǒng)上電初始化， 將存儲器中保存的溫度值讀入 。 //語音播放 if(status == system_temperature_control) display_speech_ADC_temperature()。 PIDinit()。 guifgSpeechPlay = 0。它可以工作在 到 的范圍內(nèi) ,輸出功率可達 700mW。 本系統(tǒng)使用 TPuP16 微型打印機 ， TPuP16 微型打印機采用與標準``畢業(yè)（設(shè)計）論文 8 Centronics 兼容的并行接口，是一種超小型的通用微型打印機。 溫 控部分設(shè)計 溫度控制系統(tǒng)是在單片機處理完測量到的溫度 值 之后，按照 PID 算法，自動地 通過控制可控硅或者繼電器的開合來實現(xiàn)的。它與模擬濾波相比具有以下優(yōu)點： 1．數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加任何硬件設(shè)備，也不存在阻 抗匹配問題，可以多個通道共用，提高穩(wěn)定性和可靠性。 為了配合精密量測技巧的使用，目前 Pt100 依 接線數(shù)的不同，可分為 3 種： 1．兩線式：接線簡單，但因引線電阻的變化，將造成較大誤差； 2．三線式：一般以定電壓方式處理，適合工業(yè)運用； 3．四線式：一般以定電流方式處理，適合精密測量使用。白金感溫電阻 Pt100，一般被使用在做成標準件及較精密的工業(yè)量測與檢測分析的場合。 溫度采集 部分 設(shè)計 本系統(tǒng)采用鉑電阻作為溫度傳感器，鉑熱電阻是一種精確、靈敏、性能穩(wěn)定的溫度傳感器。 鍵盤 部分設(shè)計 本系統(tǒng)通過鍵盤操作實現(xiàn)對水溫的 設(shè)置及 控制，共有 3 個按鍵，其中KEY1 對應(yīng)十進制數(shù)碼管的十位數(shù)操作， KEY2 對應(yīng)十進 制數(shù)碼管的個位數(shù)操作， KEY3 按下后，系統(tǒng)開始測溫，開關(guān)電路，并對溫度變化整數(shù)值進行語音播報。 繼電器 /電熱絲 ：控制繼電器開關(guān)來完成對 電熱絲的 功率控制 。目前，PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，各大公司均開發(fā) 出 了具有 PID 參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器，其中 PID 控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。因此，在溫度控制精度要求比較高的情況，一般采 用鉑 熱電阻作為 溫度采集裝置。 本設(shè)計擬采用鉑熱電阻作為溫度采集裝置，鉑熱電阻是一種 精確、靈敏、性能穩(wěn)定的溫度傳感器。測量溫度范圍為 55℃ ～ +125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 范圍內(nèi) ,精度為 177。本課題的研究與實現(xiàn)，在工控領(lǐng)域有著重要的 理論 指導(dǎo)意義，同時如果將其用于實際應(yīng)用，有著廣泛的社會意義和經(jīng)濟 效益 。 本次系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容是 通過對硬件的合理 選擇，在一定程度上實現(xiàn)該電子裝置的 方便性、實用性 和 低成本性。 Singlechip ``基于單片機的水溫控制系統(tǒng) III 目 錄 摘 要 .