【正文】 DSP外圍數(shù)字IC技術手冊(第二版)[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2005[6]求是科技．8051系列單片機c程序設計完全手冊[M]．北京：人民郵電出版社，2006[7]孫廣清．便攜式溫度傳感標定裝置[D]．西北工業(yè)大學碩士學位論文，2007[8]馮博琴主編．微型計算機原理與接口技術[M]．北京：清華大學出版社，2006[9]沈懷洋．高精度鉑電阻溫度調節(jié)器[D]．沈陽工業(yè)大學碩士學位論文，2004[10]鄭善鋒，鄭華杰等．利用微機數(shù)據(jù)處理提高溫度測量精度[J]．電路與系統(tǒng)學報，2005年第10卷第123。結合上面的論述，今后還需要做進一步的研究和解決的問題有：(1)硬件方面，采用DSP、ARM或者利用第一章提到的片上系統(tǒng)SOC對系統(tǒng)的硬件進行重新設計；(2)軟件方面，摒棄傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)軟件編程模式，改用基于實時操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開發(fā)；(3)控制算法方面，嘗試采用現(xiàn)在得到快速發(fā)展的智能控制方法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和模糊PID控制等等。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是對常規(guī)PID控制器本身結構的改進，即變結構PID控制；另一方面隨著智能控制如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和專家系統(tǒng)等先進控制技術的迅速發(fā)展，它們與常規(guī)PID控制相結合，揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，形成所謂的智能PID控制。加之人們對控制品質的要求日益提高，常規(guī)PID控制的缺陷也逐漸暴露出來。在本系統(tǒng)設計中，采用了數(shù)字濾波的軟件抗干擾措施，所采用的數(shù)字濾波算法是去極值平均濾波法。本文采用的就是軟件延時消抖的方法。對于按鍵消抖的具體措施目前有兩種：一是用硬件電路來實現(xiàn)，即用RC濾波電路濾除抖動。 軟件抗干擾措施本系統(tǒng)中，在軟件方面的抗干擾措施主要從以下兩個個方面來考慮：(1)按鍵的軟件消抖措施按鍵是一個機械開關，當鍵按下時，開關閉合；當鍵松開時，開關斷開。HTl621是128點內存映象和多功能驅動器。 顯示處理顯示處理模塊主要完成人機交互作用，具體實現(xiàn)將采樣溫度值、設定溫度值以字符的形式通過液晶顯示出來。本系統(tǒng)就采用了去極值平均濾波法。(4)一階滯后濾波法是一種動態(tài)濾波方法，其表達式為： (4)式中 Xn:第n次采樣值 ：上次濾波結果輸出值 ：第n次采樣后濾波結果輸出值 a：濾波平滑系數(shù)： τ:濾波環(huán)節(jié)時間常數(shù) T：采樣周期通常采樣周期遠小于濾波環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，也就是輸入信號的頻率快，而濾波環(huán)節(jié)時間常數(shù)相對地小，這是一般濾波器的概念，所以這種濾波方法相當于RC濾波器。采樣次數(shù)越大，平滑效果越好，但系統(tǒng)的靈敏度要下降。(3)算術平均濾波法是對目標參數(shù)進行連續(xù)采樣，然后求其算術平均值作為有效采樣值。(2)中值濾波法對目標參數(shù)連續(xù)進行若干次采樣，然后將這些采樣進行排序，選取中間位置的采樣值為有效值。每次采樣后都和上次的有效采樣值進行比較，如果變化幅度不超過經(jīng)驗值，本次采樣有效，否則，本次采樣值應視為干擾而放棄，以上次采樣值為準。常用的數(shù)字濾波方法有程序判斷濾波法、中值濾波法、算術平均濾波法、一階滯后濾波法、去極值平均濾波法等等，下面簡要介紹這幾種數(shù)字濾波方法。這種從數(shù)據(jù)序列中提取逼近真值數(shù)據(jù)的軟件算法，通常稱為數(shù)字濾波算法。 數(shù)字濾波模擬信號都必須經(jīng)過A／D轉換后才能為單片機接受，如果模擬信號受到擾動影響，將使A／D轉換結果偏離真實值。圖12 數(shù)據(jù)采集模塊程序流程圖 圖13 A／D轉換程序流程圖 數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)處理模塊負責處理A／D轉換后的數(shù)字量。圖11 主程序流程圖 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊的任務是負責溫度信號的采集以及將采集到的模擬量通過A／D轉換器轉化為相應的數(shù)字量提供給單片機。主程序模塊的程序流程圖如圖11所示。 主程序模塊主程序模塊要做的主要工作是上電后對系統(tǒng)初始化和構建系統(tǒng)整體軟件框架，其中初始化包括對單片機的初始化、A／D芯片初始化和串口初始化等。主模塊的功能是為其余幾個模塊構建整體框架及初始化工作；數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將A／D轉換的數(shù)字量采集并儲存到存儲器中；數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)進行一系列的處理，其中最重要的是數(shù)字濾波程序：控制算法模塊完成控制系統(tǒng)的PID運算并且輸出控制量。即整個控制軟件由許多獨立的小模塊組成，它們之間通過軟件接口連接，遵循模塊內部數(shù)據(jù)關系緊湊，模塊之間數(shù)據(jù)關系松散的原則，按功能形成模塊化結構。本系統(tǒng)軟件正是基于這種軟件思想編制的。前臺也可以叫做中斷級。中斷服務程序處理異步事件，這部分可以看成是前臺行為(foreground)。 軟件設計思想很多的單片機軟件系統(tǒng)都是采用如圖12所示的前、后臺系統(tǒng)(也稱超循環(huán)系統(tǒng))。近年來，由于硬件的集成度與運算速度的提高，配合相應的軟件，實時性比較容易滿足設計要求；(3)準確性對整個系統(tǒng)具有重要意義，尤其是測量系統(tǒng)，系統(tǒng)要進行一定量的運算，算法的正確性和準確性對結果有著直接的影響，因此在算法的選擇、計算的精度等方面都要符合設計的要求；(4)可靠性是系統(tǒng)軟件最重要的指標之一，作為能夠穩(wěn)定運行的系統(tǒng)，抗干擾技術的應用是必不可少的，最起碼的要求是在軟件受到干擾出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)還能恢復正常工作。硬件是系統(tǒng)的軀體，軟件則是靈魂，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現(xiàn)，而且軟件的設計在很大程度上決定了測控系統(tǒng)的性能。無源濾波器是一個簡單的、有效的低通濾波器，它只讓電網(wǎng)中基波通過，而對高次諧波有急劇的衰減作用，對串模干擾和共模干擾信號具有很強的雙向抑制作用。合理布置地線使電流局限在盡可能小的范圍內，并根據(jù)地電流的大小和頻率設計相應寬度的印刷電路和接地方式。在輸入、輸出通道采用光電耦合器將控制系統(tǒng)與外圍接口隔離；(2)接地接地應遵循的基本原則是：數(shù)字地、模擬地、屏蔽地應該合理接地，不能混用。(1)隔離主要用于過程通道的隔離。其總的原則是：抑制或消除干擾源，切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道，降低系統(tǒng)對干擾信號的敏感性。由于電解電容器在高頻下工作存在電感特性，對于來自電源側的高頻干擾不能抑制，因此在整流電路后加入高頻電容改善紋波。LM780LM7815和LM7915的連接方法一樣。 電源電路系統(tǒng)所用直流電源由三端集成穩(wěn)壓器組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源提供。系統(tǒng)串口通信電路如圖9所示。該芯片集成有兩路收發(fā)器，可將單片機輸入的TTL／CMOS電平轉換為RS232電平發(fā)送給PC機，或將從PC機接收的RS232電平轉換為TTL／CMOS電平發(fā)送給單片機。MAX232只需+5V電源供電，其內部的電源變化成177。由于CMOS電平和RS232電平不匹配，因此要實現(xiàn)單片機和PC機之間的通信，必須在它們之間加接電平轉換器。來自CPU的是普通的并行數(shù)據(jù)，接口電路應具有實現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務。其中RS232是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串口總線標準，也是目前最為常用的串行接口標準，用來實現(xiàn)計算機與計算機之間，計算機與外設之間的數(shù)據(jù)通訊。本系統(tǒng)中與可控硅配套使用的是MOC3041光電耦合雙向可控硅驅動器，與一般的光耦器件不同之處是MOC3041輸出部分是硅光敏雙向可控硅，還帶有過零觸發(fā)檢測器，以保證電壓接近零時觸發(fā)可控硅。雙向可控硅與單向可控硅的區(qū)別是：(1)它在觸發(fā)之后是雙向導通：(2)在控制極上不管是加正的還是負的觸發(fā)信號，一般都可以使雙向可控硅導通?？煽毓杈哂锌刂乒β市?、無觸點、長壽命等優(yōu)點，在交流電機調速、調功、隨動等系統(tǒng)有著廣泛的應用。 可控硅輸出電路可控硅是一種功率半導體器件，簡稱SCR，也稱晶閘管。它多用于大慣性的加熱器負載，采用這種控制，既實現(xiàn)了溫度控制，又消除了相位控制時帶來的高次諧波污染電網(wǎng)。(2)零位控制：在設定的周期Tc內，觸發(fā)信號使主回路接通幾個周波(幾個完整的正弦波)，再斷開幾個周波，改變可控硅在設定周期內的通斷時間比例，以調節(jié)負載上的交流電的平均功率，即可達到調節(jié)負載功率的目的。(1)相位控制：作用于每一個交流正弦波，改變正弦波每個正半波和負半波的導通角來控制電壓的