【正文】 C 現(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字式傳輸大大的提高了系統(tǒng)的抗干擾性 DS18B20 為 3 引腳 DQ為數(shù)字信號(hào)輸入輸出端 GND 為電源地 VDD 為外接供電電源輸入端 溫度采集電路模塊如圖 24 所示 DSB8B20 的 3 腳接系統(tǒng)中單片機(jī)的 P14 口線用于將采集到的溫度送入單片機(jī)中處理 2腳和 3腳之間接一個(gè) 47K上拉電阻即可完成溫度采集部分硬件電路 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成 64 位光刻 ROM溫度傳感器非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 配置寄存器 S18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量以 12位轉(zhuǎn)化為例用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供以 00625LSB 形式表達(dá)其中 S 為符號(hào)位 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 23 22 21 20 21 22 23 24 MS Byte Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 26 25 24 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 18B20的兩個(gè) 8比特的 RAM中二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位如果測得的溫度大于 0這 5位為 0只要將測到的數(shù)值乘于 00625即可得到實(shí)際溫度如果溫度小于 0 這 5 位為 1 測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 00625 即可得到實(shí)際溫度 23 鍵盤和顯示電路 鍵盤采用 4 4的行列式鍵盤又叫矩陣式鍵盤用 IO口線組成行列結(jié)構(gòu)按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上 4 4的行列結(jié)構(gòu)可組成 16個(gè)鍵的鍵盤因此在按鍵數(shù)量較多時(shí)可以節(jié)省 IO 口線 23． 1 行 列式鍵盤的接口 行列式鍵盤的接口方法直接接口于單片機(jī)的 IO 口上如圖 25 所示 圖 25 行列式鍵盤與單片機(jī)連接 23． 2 行列式鍵盤的工作原理 鍵盤設(shè)置在行列線的交點(diǎn)上行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端行線通過上拉電阻接＋ 5V 被拉在高電平狀態(tài) 對鍵盤的工作過程可分兩步第一步時(shí) CPU 首先檢查鍵盤上是否歐鍵按下第二步是再識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下 檢測鍵盤上有無鍵按下可采用查詢工作方式定時(shí)掃描工作方式和中斷三種工作方式 23． 3 液晶顯示的接口 液晶顯示的接口方 法直接接口于單片機(jī)的 IO 口上如圖 26 所示 圖 25 液晶顯示與單片機(jī)連接 23． 4 液晶顯示的工作原理 顯示采用 DMC1602A LCM 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳接口其中 第 1 腳 VSS 為地電源 第 2 教 VDD 接 5V 正電源 第 3 腳 V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端接正電源時(shí)對比度最弱接地電源時(shí)對比度最高對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度 第 4 腳 RS 為寄存器選擇高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器低電平時(shí)選擇指令寄存器 第 5 腳 RW 為讀寫信號(hào)線高電平時(shí)進(jìn)行讀操作低電平時(shí)進(jìn)行寫操作當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫 入指令或者顯示地址當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù) 第 6 腳 E 端為始能端當(dāng) E 端由高電平變成低電平時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令 第 7～ 14 腳 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 第 5～ 16 腳空腳 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令如表 2 所示 表 21 指令表 指 令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 1D S 顯示開關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)和字符移位 0 0 0 0 0 1 SC RL 置功能 0 0 0 0 0 DL N F 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 AGG 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 ADD 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 AC 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù) 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 它的讀寫操作屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令 編程來實(shí)現(xiàn)的 指令 1 清顯示指令碼 01H 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2 光標(biāo)復(fù)位光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3光標(biāo)和現(xiàn)實(shí)模式設(shè)置 ID光標(biāo)移動(dòng)方向高電平右移低電平左移 S屏幕上所有文字是否左移或右移高電平有效低電平則無效 指令 4顯示開關(guān)控制 D控制整體顯示的開與關(guān)高電平表示開顯示低電平表示關(guān)顯示 C 控制光標(biāo)的開與關(guān)高電平表示有光標(biāo)低電平表示無光標(biāo) B 控制光標(biāo)是否閃爍高電平閃爍低電平不閃爍 指令 5 光標(biāo)或顯示以為 SC 高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6功能設(shè)置命令 DL高電平時(shí)為 4位總線低電平時(shí)為 8位總線 N低 電平時(shí)為單行顯示高電平雙行顯示 指令 7 字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 指令 8DDRAM 地址設(shè)置 指令 9讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF為忙標(biāo)志高電平表示忙此時(shí)模塊不能接受命令或者數(shù)據(jù)如果為低電平表示不忙 指令 10 寫數(shù)據(jù) 指令 11 讀數(shù)據(jù) 24 溫度控制電路 在控制系統(tǒng)中通過測定溫度控制電磁閥進(jìn)行灑水降溫 直動(dòng)式電磁閥 原理通電時(shí)電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起閥門打開斷電時(shí)電磁力消失彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上閥門關(guān)閉 特點(diǎn)在真空負(fù)壓零壓時(shí)能正常工作但通徑一般不超過 25mm 分布直動(dòng)式電磁閥 原理 它是一種 直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理當(dāng)入口與出口沒有壓差時(shí)通電后電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起閥門打開當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)通電后電磁力先導(dǎo)小閥主閥下腔壓力上升上腔壓力下降從而利用壓差把主閥向上推開斷電時(shí)先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)使閥門關(guān)閉 特點(diǎn) 在零壓差或真空高壓時(shí)亦能可靠動(dòng)作但功率較大要求必須水平安裝 先導(dǎo)式電磁閥 原理通電時(shí)電磁力把先導(dǎo)孔打開上腔室壓力迅速下降在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)閥門打開斷電時(shí)彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉入口壓力通過旁通孔迅速腔室 在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)關(guān)閉閥門 特點(diǎn) 流體壓力范圍上限較高可任意安裝 需定制 但必須滿足流體壓差條件語音芯片在語音錄放系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用效果非常好而且編程也比較簡單與其它一些數(shù)字語音芯片相比的突出特點(diǎn)是放音效果極佳能夠非常真實(shí)自然地再現(xiàn)語音音樂音調(diào)和效果聲另外使用該芯片也可自己設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)錄音操作使用十分方便 由于內(nèi)置了若干種操作模式因而可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最多的功能操作模式也由地址端控制當(dāng)最高兩位都為１時(shí)其它地址端置高可選擇某個(gè)或某幾個(gè)特定模式因此操作模式和直接尋址 相互排斥具體操作模式見表１所列操作模式可由微控制器也可由硬件實(shí)現(xiàn)使用操作模式要注意兩點(diǎn)所有操作最初都是從０地址始但是電路由錄轉(zhuǎn)放或由放轉(zhuǎn)錄Ｍ６模式除外或都執(zhí)行了掉電周期后地址計(jì)數(shù)器將復(fù)位為０當(dāng)ＣＥ變低且最高兩地址位同為高時(shí)執(zhí)行操作模式這種操作模式將一直有效直到ＣＥ再次由高變低芯片重新鎖存當(dāng)前的地址／模式端電平并執(zhí)行相應(yīng)的操作為止模 式 功 能 典 型 應(yīng) 用 可組合使用的模式 M0 信息檢索 快進(jìn)入信息 M4M5M6 M1 刪除 WOM 在最 后一條信息結(jié)束處放 EOM M3M4M5M6 M2 未用 保留 NA M3 循環(huán) 從 0 地址連續(xù)放音 M1M5M6 M4 連續(xù)尋址 錄放連續(xù)的多段信息 M0M1M5 M5 CE電平有效 允許暫停 M0M1M3M4 M6 按鍵模式 簡化外圍電路 M0M1M3 圖 31 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 PID 控制器是一種線性控制器一種它根據(jù)給定值 rin t 與實(shí)際輸出值yout t 構(gòu)成控制偏差 Error t rin t yout t PID 控制就是對偏差信號(hào)進(jìn)行比例積分微分運(yùn)算后形成 一種控制規(guī)律即控制器的輸出為 31 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)的形式 32 左中 kp 比例系數(shù) Ti 積分時(shí)間常數(shù) T d 微分時(shí)間常數(shù) 簡單說來 PID 控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下 [5] 比例環(huán)節(jié)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào) error t 偏差一旦產(chǎn)生控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差 比例控制 Gc s Kp 積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差提高系統(tǒng)的無差度積分作用的強(qiáng)盡弱取決于積分時(shí)間常數(shù) TiTi 越大積分作用越弱反之則越強(qiáng) 積分控 制 Gc s KpT is 微分環(huán)節(jié)反偏差信號(hào)的變化趨勢變化速率并能在偏差信號(hào)變得太大之前在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度減少調(diào)節(jié)時(shí)間 微分控制 Gc s KpT ds 32 位置式 PID 算法 基本 PID 控制器的理想算式為 33 式中 u t 控制器 也稱調(diào)節(jié)器 的輸出 e t 控制器的輸入常常是設(shè)定值與被控量之差即 e t r t c t Kp 控制器的比例放大系數(shù) Ti 控制器的積分時(shí)間 Td 控制器的微分時(shí)間 設(shè) u k 為第 k 次采樣時(shí)刻控制器的輸出值可得離散的 PID 算式 34 式中 由于計(jì)算機(jī)的輸出 u k 直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)如閥門 u k 的值與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置如閥門開度一一對應(yīng)所以通常稱式 2 為位置式 PID 控制算法 位置式 PID 控制算法的缺點(diǎn)當(dāng)前采樣時(shí)刻的輸出與過去的各個(gè)狀態(tài)有關(guān)計(jì)算時(shí)要對 e k 進(jìn)行累加運(yùn)算量大而且控制器的輸出 u k 對應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障 u k 的大幅度變化會(huì)引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的大幅度變化 33 數(shù)字 PID 參數(shù)的整定 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID控制器的比例系數(shù)積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小 PID控制器參數(shù)整定的方法很多概括起來有兩大類一是理論計(jì)算整定法它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改二是工程