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(42) 式中 dT 是 微分常數(shù)， dT 越大 ，微分效果 越強(qiáng)。 PID 控制算式及流程圖 數(shù)字 PID 控制這 種控制方法 在工業(yè)過程控制中廣泛被采用，它的 控制原理簡單、容易實(shí)現(xiàn)、穩(wěn)態(tài)無靜差，因此，長期以來 才能 廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，并取得了良好的控制效果。該系統(tǒng)組成有 模擬 PID控制器和被控對象。 PID 控制的原理 圖如圖 所示。去極值平均值濾波的流程圖如圖 所示。中值濾波 是 對于去掉偶然因素 而引起的振 動或 者采樣系統(tǒng)的 不穩(wěn)定而產(chǎn)生的誤差所引起的脈動干涉比較有效。 采樣值送R 1采樣次數(shù)送R 0選同I N T 1啟動A D C延時(shí)？A / D 完成 ？所有采樣結(jié)束 返回NYYN 28 開始 將十個(gè)采樣值按大小順序 排列 求第二個(gè)到第九個(gè)采樣值的累加和 sum Sum除以八求平均值 送入寄存器 圖 采樣子程序流程圖 為了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性，本系統(tǒng) 設(shè)計(jì)采用去極值平均值濾波的方法去處理 數(shù)據(jù)。 開始 系統(tǒng)初始化 定時(shí)器初始化 計(jì)數(shù)單元?dú)w零 PID 控制算法 比較 控制輸出 溫濕度傳感器采樣 調(diào)顯示子程序 溫濕度 是否 超出 預(yù)設(shè)值 27 圖 本系統(tǒng)采用定時(shí)采樣，采樣周期為 10S。 系統(tǒng) 的 初始化包 含 設(shè)置棧底、工作寄存器組、控制量的初始值、采樣周期、中斷方式和狀態(tài)、定時(shí)器的工作方式等 工作 。 主程序主要實(shí)現(xiàn) 的功能是：系統(tǒng)初始化，中斷初始化，定時(shí)器初始化以及顯示程序的調(diào)用等 。 以 C 語言為例， 它簡短緊湊、靈活便利；運(yùn)算符和 數(shù)據(jù)類型 都 豐富；表達(dá)方式 也可以靈 活運(yùn) 用；允許直接訪問物理地址，對硬件進(jìn)行操作；生成目標(biāo)代碼的 質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高；程序條理清晰，便于使用、維護(hù)和 調(diào)試； C 語言的限制不太 嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大，尤其是是它的可移植性，使編程變得更為方便，簡單 。 這種 語法和結(jié)構(gòu)更類似漢字或者普通英文， 而 且由于 不需要直接 對硬件的 操作， 就 使 大多數(shù) 人經(jīng)過 快速 學(xué)習(xí)之后都可以編程。它 的編寫 是以人類的日常語言為基礎(chǔ)的一 種編程語言，使用 的也是 一般人易于接受的文字來表示 ， 這樣就會 使程序編寫員編寫 的 更 加 容易， 同時(shí)也 有較高的可讀性， 讓 對電腦認(rèn)知較淺的人可以 方便 的易理解的 大概明白 程序編寫的 內(nèi)容。但 是匯編語言也是要通 過翻譯成機(jī)器指令才能 夠被 執(zhí)行的， 這種語言 編程復(fù)雜， 不容易被發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯(cuò)誤，然而 ，畢竟是面向機(jī)器 編寫 的語言，機(jī)器運(yùn)行匯編語言時(shí) 也 會更加快速、流暢。匯編語言是各 類 CPU 所 供 應(yīng) 的機(jī)器指令的助記符的集合，人們可以用匯編語言直接 去 控制硬件 體系 進(jìn)行工作。 它是一種面向機(jī)器的語言，只適用于過于簡單的程序，現(xiàn)如今已經(jīng)很少有人用了。 機(jī)器語言 的特點(diǎn)是 靈活、 變通、 直接執(zhí)行 和速 率 快等 。 25 (1)機(jī)器語言 機(jī)器語言是一種指令集的 體制 。 根據(jù) 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作過程，本設(shè)計(jì)選 用 了模塊化設(shè)計(jì)方法，分為 主程序模塊、數(shù)據(jù)采集及處理子程序模塊、控制算法子程序模塊及顯示和報(bào)警程序模塊 等幾個(gè)模塊 。結(jié)構(gòu)化方法 主要 強(qiáng)調(diào)功能 的抽象和模塊化，選擇了分塊處理問題的方法，能夠 把一個(gè)比較復(fù)雜的 大問題分解為若干個(gè)容易處理解決的小結(jié)構(gòu)，使得編寫程序時(shí)清晰明了。 (2) 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法： 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)又稱做 面向過程的程序設(shè)計(jì)。這些模塊相對 獨(dú)立的且功能單一，這樣編寫程序就相對簡單，能夠 獨(dú)立編寫調(diào) 試，測試，更新都以模塊為單位，并不影響其他模塊。 (1)模塊化設(shè)計(jì)方法： 模塊化程序設(shè)計(jì)是首先把一個(gè)復(fù)雜的大問題分解，將之分解成一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的易處理的小問題，這些小問題被稱作 模塊。 本系統(tǒng) 的應(yīng)用程序主要由 三部分組成， 主程序、中斷服務(wù)程序和子程序 。 圖 5v電源電路圖 23 本系統(tǒng)中還有某些地方使用了 12v 電源，電源電路的設(shè)計(jì)如下： 圖 12v 電源電路圖 24 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng) 設(shè)計(jì)利用溫度傳感器與濕度傳感器對煙葉發(fā)酵室的溫濕度進(jìn)行測量，通過這兩個(gè)傳感器進(jìn)行模擬信號的采集將采集到的模擬信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過 I/O 口傳送給單片機(jī)并經(jīng)過 處理，同時(shí)將結(jié)果顯示在 LED 顯示器上。本電路的設(shè)計(jì)中，要考慮與發(fā)光二極管串聯(lián)的限流電阻的大小 ， 如果 阻值選擇不當(dāng)會影響二極管的壽命。發(fā)聲組件采用壓電蜂鳴器，只需要在它的兩條導(dǎo) 線上加 3V~24V 的直流電壓，蜂鳴震蕩音響。 D1溫度報(bào)警燈，D2為濕度報(bào)警燈，同時(shí)蜂鳴器 聲音報(bào)警。但對于某些緊急狀態(tài)或者異常狀態(tài)，為了使技術(shù)人員不 忽 視， 可以快速的 及時(shí) 的采取措施，往往也需要一 種更能引人注意、 讓人們提起警覺的報(bào)警信號。顯示部分接到單片機(jī)的 P1 口上。 在本系統(tǒng)中采用動態(tài)顯示 的方法來 驅(qū)動 4 個(gè)七段數(shù)碼管，交替顯示溫度和濕度 的 信息。 圖 控制電路圖 外圍設(shè)備接口電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選擇 LED。單片 機(jī) RXD輸出為低 電平時(shí)，固態(tài)繼電器的主 21 觸點(diǎn)打開，電源為熱阻絲供電， 開始加熱，單片機(jī) TXD輸出為低電平時(shí)，固態(tài)繼電器的主觸點(diǎn)閉合 ,電源為加濕器 供電 ， 發(fā)酵室開始 加濕。它的使用極為 簡單，只要在控制端 TTL 電平，即可實(shí)現(xiàn)對繼電器的開關(guān)。因此電路的射頻干擾很小，可降低 感性負(fù)載的反電動勢 ，例 如風(fēng)扇、三相電動機(jī)等 負(fù)載 以及驅(qū)動阻性負(fù)載時(shí)可顯著降低浪涌電流 ， 如白熾燈、發(fā)熱絲等 負(fù)載這些 優(yōu)點(diǎn) ,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。 固態(tài)繼電器 SSR40DA 是 一種 無觸點(diǎn)開關(guān) 由固態(tài)元件組成， 優(yōu)點(diǎn)是 工作 時(shí) 安全可