【正文】 //顯示程序 unsigned char table(unsigned char x) //軟件查表輸出。//DS18B20寫unsigned int ReadTemperature(void)。 //DS18B20初始化unsigned char ReadOneChar(void)。 //延時程序void KEYFORMAT(void)。 unsigned int s。 unsigned char i。//占空比調節(jié)參數(shù) unsigned char set_temper=35。 //顯示參數(shù)unsigned char flag,flag_1=0。//當前溫度float TEMPDIF=0。 //設定溫度值unsigned int TEMP=0。 //顯示標識bit err=0。 // PID Response (Output) unsigned int rin。 struct PID spid。 // Error[2] unsigned int SumError。 // 微分常數(shù) Derivative Const unsigned int LastError。 // 比例常數(shù) Proportional Const unsigned int Integral。 //溫度設定struct PID { unsigned int SetPoint。 //18b20數(shù)據(jù)端口sbit KEYGATE =P2^0。 //PWM端口sbit DIS =P3^2。同時感謝各位在百忙之中審閱和評議本論文的老師。感謝每一位給過我?guī)椭睦蠋熍c同學。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計。幫助解決畢業(yè)設計中遇到的許多問題。謝 辭在本次畢業(yè)設計中，我得到了劉東東老師的悉心指導。整個設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，數(shù)字電路，微機控制技術，單片機，PWM技術以及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)設計提供了理論基礎。這主要是本人在設計過程中沒有找到合適的可行性方案，未能按要求完成。本次設計的不足之處在于未能按要求完成設計任務所要求的采用ADC220V或ADC380V作為加熱部件的電源。6 結論本設計題目是基于PID與PWM的加熱控制系統(tǒng)的設計，以單片機89S52為核心，分析和設計出一個溫度參數(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，能對設定溫度高于外部環(huán)境溫度，并且設定溫度在60176。微分作用可改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，阻止偏差的變化，有助于減小超調量，消除振蕩，縮短調節(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。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。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。本人對PID參數(shù)調整的探索：在偏差比較大時，為使盡快消除偏差，提高響應速度，同時為了避免系統(tǒng)響應出現(xiàn)超調，Kp取大值，取零；在偏差比較小時，為繼續(xù)減小偏差，并防止超調過大、產生振蕩、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，使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，Kp值繼續(xù)減小，Ki值不變或稍取大。有的過程控制系統(tǒng)，當調節(jié)器比例系數(shù)Kp調到最大刻度值時，系統(tǒng)仍不產生等幅振蕩，對此，就把最大刻度的比例度作為臨界比例度Ku進行調節(jié)器參數(shù)整定。若還不夠滿意，可再作進一步調整。③、根據(jù)和值，采用經驗公式，計算出調節(jié)器各個參數(shù)，即Kp、Ti和Td的值。臨界比例度法步驟：①、將調節(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 臨界比例法在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將調節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調節(jié)器的比例系數(shù)，得到等幅振蕩的過渡過程。將Ti由大到小進行整定。求得滿意的1/4衰減度過渡過程曲線。1 湊試法按照先比例（P）、再積分（I）、最后微分（D）的順序。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、經驗法、衰減曲線法和響應曲線法等。整定的實質是通過改變調節(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。其中需要對PID的參數(shù)進行整定。調試方法就是把所編的程序生成HEX文件，燒錄到89S52單片機內存中，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。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。整個過程不能超過三秒鐘，最好是控制在一秒鐘。焊接工作在整個調試過程中也很重要，因為如果焊接的不好，很容易導致虛焊、短路等問題，這將給整個調試過程帶來很大的不便。另外，對于芯片，要準備相應的底座，一方面防止在第一次上電時由于焊接錯誤等原因將芯片燒壞，另一方面，在調試過程中如果發(fā)現(xiàn)芯片有問題也便于更換。首先是元器件的識別。 硬件調試在印制電路板工作完成之后，根據(jù)設計的步驟要求我對自己的硬件電路板進行了調試工作，這里將調試的過程及在調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計工作的要領。在確定PCB尺寸后．再確定特殊元件的位置。首先，要考慮PCB尺寸大小。Protel99是一個全面、集成、全32位的電路設計系統(tǒng)。 系統(tǒng)PCB板的設計電路設計好以后，PCB板的設計也是一個十分重要的內容。(5)系統(tǒng)脫機運行檢查。(4)單片機應用程序的燒寫。(3)應用程序的仿真調試。如電路設計、PCB印制板繪制等。5 系統(tǒng)系統(tǒng)制作及調試單片機的應用開發(fā)可分為以下五個過程。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結構，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。下面介紹C語言編程的優(yōu)點。 單片機編程本設計可以用C語言編程序，也可以用匯編語言編程序，本人選擇了用C語言編寫程序。對軟件設計的基本要求是實時性、可靠性、易修改性。為了使溫度控制裝置系統(tǒng)各硬件能夠正常運行，除了要設計合理的硬件電路，還必須要有高質量的軟件支持。硬件是系統(tǒng)的軀體，軟件靈魂，當系統(tǒng)的硬件電路設計好之后，系統(tǒng)的主要功能還是要靠軟件來實而且軟件的設計在很大程度上決定了測控系統(tǒng)的性能。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調度關系。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。4 軟件部分整個系統(tǒng)的功能是由軟件配合硬件電路來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。溫度達到設定要求后便關斷MOS管，這樣便將對象的溫度穩(wěn)定到要求范圍之內。然后單片機根據(jù)鍵盤設定溫度和當前溫度的差值進行判斷得出PWM信號的占空比，然后將該信號從P07口輸出到A3120光電耦合器，光電耦合器再將該信號輸出到MOS管，MOS管再驅動加熱電阻對對象進行加熱。,74HC595接收該上升沿后,將鎖存的16位數(shù)據(jù)以并行方式發(fā)送到數(shù)碼管,數(shù)碼管顯示當前溫度。單片機接受數(shù)據(jù)后，解碼得知溫度信息，同時將溫度信息從單片機串口發(fā)送到74HC595。不過，波特率和輸出時鐘頻率相互并不獨立，它們都依賴于RCAP2H和RCAP2L中斷。時鐘輸出頻率取決于晶振頻率和定時器2捕捉寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重載值，如公式所示：晶振頻率RCAP H RCAP L在時鐘輸出模式下，定時器2不會產生中斷，這和定時器2用作波特率發(fā)生器一樣。為了把定時器2配置成時鐘發(fā)生器，位C/（）必須清0，位T2OE（）必須置1。它可以通過編程作為定時器/計數(shù)器2的外部時鐘輸入或占空比為50%的時鐘輸出。 主機控制電路%的時鐘信號。由于一個機器周期由12個晶振周期構成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。定時器2有2個8位寄存器：TH2和TL2。WDT計時周期依賴于外部時鐘頻率。WDT在默認情況下無法工作；為了激活WDT，戶用必須往WDTRST寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH和0E1H?？撮T狗定時器WDT是一種需要軟件控制的復位方式。MOV R0, data堆棧操作也是簡介尋址方式。例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H（P2口）存儲單元MOV 0A0H , data使用間接尋址方式訪問高128字節(jié)RAM。當一條指令訪問高于7FH的地址時，尋址方式決定CPU訪問高128字節(jié)RAM還是特殊功能寄存器空間。高128字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。定時器2有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計數(shù)）和波特率發(fā)生器。一個16位定時/計數(shù)器，它既可以做定時器，又可以做事件計數(shù)器。在AT89S52中，UART的操作與AT89C51和AT89C52一樣。數(shù)據(jù)存儲器：AT89S52復位（硬件復位或WDT溢出復位），沒有辦法停止WDT工作。程序存儲器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。存儲器結構MCS51器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。為了執(zhí)行內部程序指令，EA應該接VCC。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。否則，ALE將被微弱拉高。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。在使用8位地址（如MOVXRI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2口送出高八位地址。對P2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外，（）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。對P1端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。引腳結構如圖 AT89S52的管腳排列引腳介紹VCC:電源GND:地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。調節(jié)三個按鈕，來完成我們所需的控制過程。設置窗口按鈕是為了對控制模式和設定模式之間的切換。對應單片機的接口。為了保證電路得到的是一個穩(wěn)定的電流，對電路并聯(lián)一個濾波電容，過濾干擾。LED指示燈為確定是否有電，電容功能為濾波。其提供的電壓和電流使得理想光耦合器適合直接驅動的IGBT，其收視率高達1200V/100。該光耦尤其適用于動力IGBT和MOSFET的使用、馬達控制變頻器的應用。這里我采用A3120光電耦合器。光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。 加熱電路的設計按照本設計的要求，以PWM技術控制功率管的通斷來執(zhí)行溫度控制算法，為了使加熱更能適應溫度控制的要求，本設計的加熱電路采用30V的電壓來對功率管進行加熱。如果兩個時鐘連在一起時，移位寄存器狀態(tài)將永遠是一個時鐘脈沖前存儲寄存器。移位寄存器具有直接的首要明確，串行輸入，和串行輸出（標準）引腳用于級聯(lián)。輸出。該器件包含一個8位串行，并行輸出移位寄存器該飼料的8位D型存儲寄存器。 顯示電路圖本設計采用74HC595位輸出鎖存器的移位寄存器，這種高速移位寄存器采用先進的硅柵CMOS技術。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。簡稱LED(Light EmittingDiode)，它是實現(xiàn)單片機與人機對話的重要輸出設備。這一點在進行DS18B20硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。因此，在用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。(3)連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。(2)在DS18B20的有關資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20，在實際應用中并非如