【正文】 c=application% [12] PID 常用口訣 [EB/OL].[20211125].浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 [13] 馬壯，張國旭，張雅靜，劉陟升 .基于 PROTEUS 的 PC 機(jī)與單片機(jī)串行通信仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].機(jī)床與液壓 ,2021,7,37(7):236238. [14] 余瑾 ,姚燕 .基于 DS18B20 測溫的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng) [J].單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用， 2021， 25(32)： 105106. [15] 文代瓊 .智能水溫控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) [J].宜賓學(xué)院學(xué)報(bào) ,2021,7(1 2):5658. [16] 釀酒槽的溫度檢測與控制 [EB/OL].[20210323]. 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 附錄 1 實(shí)驗(yàn)原理圖 RXDTXDTXDRXDP3.6P3.6XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1 AT89C512 3 4 5 6 7 8 91RP1RESPACK810kD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016L22.0DQ。計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2021， 4， 27（ 8）： 1496. [5] Appendix F: PID Temperature Control[EB/OL].[20211123]. [6] 馬建偉，李銀伢 .滿意 PID 控制設(shè)計(jì)理論與方法 [M].北京：科學(xué)出版社， 2021，8： 810. [7] 自動(dòng)控制系統(tǒng)中 PID 參數(shù)整定 [EB/OL].[20211123]. /DataSheet/002/006/. [8] 徐安，陳耀，李銳華，郭其一 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021， 10： 121122. [9] 實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法調(diào)整 PID 參數(shù)的方法 [EB/OL].[20211125]. /info/control/ [10] 數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器算法的研究 [EB/OL].[20211125]. [11] 數(shù)字 PID 控制算法之一 [EB/OL].[20211125]. /?a=%CA%FD%D7%D6PID%BF%D8%D6%C6%CB%E3%B7%A8%D6%AE%D2%amp。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的合作調(diào)試中，在對設(shè)計(jì)方案的討論中，在對畢業(yè)論文的撰寫中，我從中鞏固了專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步了解了單片機(jī)的原理及其應(yīng)用，也加強(qiáng)了 自己查找資料解決問題的能力 。從一開始對設(shè)計(jì)方案的茫然無措到后來的豁然開朗，呂昂導(dǎo)師給了我很大的啟示，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向指明了前進(jìn)的道路。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 致 謝 經(jīng)過 這段時(shí)間 的忙碌，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲 。比如，可以設(shè)置報(bào)警電路，當(dāng)水溫超出所能控制的上下限溫度時(shí)，越限報(bào)警電路開啟，從而增強(qiáng)溫度測控系統(tǒng)的全面性。 由于條件的不足，沒有將課題做進(jìn)一步研究。當(dāng)設(shè)定溫度高于測量溫度時(shí)，實(shí)現(xiàn)加溫；當(dāng)設(shè)定溫度低于測量溫度時(shí)，實(shí)現(xiàn)降溫。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 7 結(jié)論 本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書的要求，基本完成了任務(wù)。交流電源線上的負(fù)載可能增加許多干擾信號，這 些干擾信號有可能使繼電器誤導(dǎo)通。當(dāng)繼電器有交流負(fù)載時(shí)有漏電流。 PID參數(shù)設(shè)置的不同，會(huì)影響調(diào)節(jié)精度的不同，這是影響系統(tǒng)誤差的主要因素。最關(guān)鍵的是加熱系統(tǒng)本身的物理性質(zhì)及控制算法。從其數(shù)據(jù)表可以看出該系統(tǒng)為穩(wěn)定系統(tǒng)。 該系統(tǒng)具有較小的超調(diào)值，超調(diào)值大約為 %左右。其測量數(shù)據(jù)如下表 51所示 ： 表 51 標(biāo)準(zhǔn)溫度和溫控系統(tǒng)顯示的溫 度 標(biāo)準(zhǔn)溫度和溫控系統(tǒng)顯示的溫度（℃） 標(biāo)準(zhǔn)溫度 系統(tǒng)顯示值 差值 測量誤差 ℃ 靜態(tài)誤差 通過設(shè)定不同的溫度值，使加熱器加熱，待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄各溫度點(diǎn)的設(shè)定的溫度數(shù)據(jù)和溫控系統(tǒng)的顯示值。圖 56是系統(tǒng)仿真圖。參數(shù)設(shè)置如圖 53，圖54所示。 Proteus 的 ISIS 是一款電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真 、 分析各種模擬電路與集成電路，元件庫齊全，具有對單片機(jī)及其外圍電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能 ， 是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 Keil C 是 一種 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)， 此 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具， 其 生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼緊湊 且 容易理解。如圖 51是 Keil 的 主界面。 串口通信的實(shí)現(xiàn)主要是通過軟件方式驅(qū)動(dòng) RS232 通信方式，將上位機(jī)與下位機(jī)以串行通信的方式進(jìn)行通信。在 PC 機(jī)上修改或設(shè)置的溫度值和 PID 參數(shù)值，通過串口通信接口傳輸給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)處理，最終實(shí)現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)。 動(dòng) 態(tài) 溫 度 顯 示 模塊溫 度 設(shè) 置 模 塊串 行 通 信 實(shí) 現(xiàn)P I D 參 數(shù) 設(shè) 置 模 塊設(shè) 置 模 塊顯 示 模 塊通 信 模 塊H M I 部 分 圖 51 總體結(jié)構(gòu)流程圖 HMI 軟件結(jié)構(gòu)中，主要有三部分：設(shè)置模塊、顯示模塊、通信模塊。 PC 機(jī)運(yùn)行速度快、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大、兼容性高， PC 機(jī)為 HMI 軟件的運(yùn)行平臺(tái)，提高了數(shù)據(jù)處理速度，增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，并豐富了人機(jī)接口種類。 HMI 由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 5 HMI 設(shè)計(jì) HMI 全稱 Human Machine Interface， 即人機(jī)接口或人機(jī)界面，是一種上位機(jī)與下位機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸之間的媒介。外圍電路用光電耦合器使輸入與輸出電路之間相 互絕緣，避免干擾。它計(jì)算誤差或計(jì)算精度問題時(shí)，對控制量的計(jì)算影響較小，容易實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無沖擊切換。 return (ppProportion * Error //比例項(xiàng) + ppIntegral * ppSumError //積分項(xiàng) + ppDerivative * dError)。 //當(dāng)前微分 ppPrevError = ppLastError。 //偏差 ppSumError += Error。 圖 49 PID控制子程序流程圖 本模塊根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)測溫度之間的偏差進(jìn)行增量式 PID 控制，然后用N Y 離線計(jì)算 PID 增量型控制算法系數(shù)；置 e(k1)=e(k2)=0 溫度測量值 A/D 轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換后賦給 c(k) 開始 求 e(k)=x(k)c(k),根據(jù) PID增量型控制算法計(jì)算△ u(k) 將△ u(k)輸出給 PWM電壓轉(zhuǎn)換模塊 e(k2)=e(k1) e(k1)=e(k) 采 樣時(shí)間到 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 PWM 控制輸出，根據(jù)采樣周期循環(huán)進(jìn)行 PID 控制。 為了在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn) PID 算法，可將式（ 41）變換為差分方程 )2()1()()( 210 ?????? keqkeqkeqku （ 43） 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 其中 )1(0 TTTTKq DIP ???； )21(1 TTKq DP ??? ； TTKq DP?2 式中 T為采樣周期， k 為采樣序號。 [12] Kp、 Ti、 Td對系統(tǒng)的性能影響如表 41所示。 D：加入微分控制，增加阻尼作用；它 也稱為比率，作用于誤差的變化值，再傳給輸出。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 I：加入積分控制，則增加了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差精度。系統(tǒng)由 PID 控制器和被控對象組成。軟件的 基 本流程 是 ： 采樣當(dāng) 前 溫度 → PID 運(yùn)算 → PWM（ 占空比 式）輸出 PID 調(diào)節(jié)器 控制原理 在控制系統(tǒng)中 ,控制器最常用的控制規(guī)律是 PID 控制。該模塊主要將接收到的數(shù)據(jù)存入 SBUF，再由 SBUF 載入累加器，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)給 PC，從而使 PC 具有達(dá)到監(jiān)控的目的。向 SBUF 寫入一個(gè)字節(jié)即啟動(dòng)發(fā)送過程，當(dāng)從SBUF 讀出數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)來自接收緩沖器； TI為發(fā)送中斷標(biāo)志，當(dāng) UART 發(fā)送完一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，該位被硬件置 1。 //接收中斷 ES=1。 //串口波特率為 SCON 中串口方式定義值 Y Y N N 等待控制命令 開始 數(shù)據(jù)編碼 CRC 校驗(yàn) 打開串口接收數(shù)據(jù) 有數(shù)據(jù) 返回正確信息 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 TI=1。 以下是串行口初始化的 關(guān)鍵代碼 ，用于下位機(jī)通訊： SCON =0x50。 PC先發(fā)送設(shè)定好的溫度及 PID參數(shù) ，單片機(jī)接收后回發(fā)給 PC 機(jī)實(shí)時(shí)溫度 值。流程圖如圖 47 所示。將變量傳給數(shù)據(jù)端 P0 口后，選擇數(shù)據(jù)寄存器，再進(jìn)行寫操作，將芯片進(jìn)行使能操作，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行命令，數(shù)據(jù)就寫入 LCM 了。 RW 為高電平時(shí)，進(jìn)行讀操作；為低電平時(shí)，進(jìn)行寫操作。 lcd_wait()是 lcm 用來檢測信號是否忙的信號函數(shù)； WDLCM 是一個(gè)字符型變量； RS 定義為 腳，為數(shù)據(jù) /命令端； RW定義為 腳，為讀 /寫選擇端；EN定義為 ，為使能端； DATAPORT 定義 P0口為 LCD 通訊端口。_nop_()。 _nop_()。 //選擇數(shù)據(jù)寄存器 LCM_RW=0。 //檢測忙信號 DATAPORT=WDLCM。 圖 46 液晶顯示程序流 程圖 液晶顯示程序流程圖中先選中 選擇數(shù)據(jù)寄存器 ，再進(jìn)行 寫操作 ， E端 為使能端，當(dāng) EN端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令 。 跳過 ROM 開始 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 跳過 ROM 讀取溫度寄存器 讀取溫度值低位 讀取溫度值高位 采集溫度值 返回 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 液晶顯示模塊 液晶顯示程序流程圖如圖 46所示。 //當(dāng)前采集溫