【正文】 c=application% [12] PID 常用口訣 [EB/OL].[20211125].浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 33 [13] 馬壯，張國旭，張雅靜，劉陟升 .基于 PROTEUS 的 PC 機與單片機串行通信仿真系統(tǒng)的設計 [J].機床與液壓 ,2021,7,37(7):236238. [14] 余瑾 ,姚燕 .基于 DS18B20 測溫的單片機溫度控制系統(tǒng) [J].單片機開發(fā)與應用， 2021， 25(32)： 105106. [15] 文代瓊 .智能水溫控制系統(tǒng)實驗設計 [J].宜賓學院學報 ,2021,7(1 2):5658. [16] 釀酒槽的溫度檢測與控制 [EB/OL].[20210323]. 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 34 附錄 1 實驗原理圖 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。計算機工程與設計，2021， 4， 27（ 8）： 1496. [5] Appendix F: PID Temperature Control[EB/OL].[20211123]. [6] 馬建偉，李銀伢 .滿意 PID 控制設計理論與方法 [M].北京：科學出版社， 2021，8： 810. [7] 自動控制系統(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 .微型計算機控制技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021， 10： 121122. [9] 實驗經(jīng)驗法調(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)設計的合作調(diào)試中，在對設計方案的討論中，在對畢業(yè)論文的撰寫中，我從中鞏固了專業(yè)知識，進一步了解了單片機的原理及其應用，也加強了 自己查找資料解決問題的能力 。從一開始對設計方案的茫然無措到后來的豁然開朗，呂昂導師給了我很大的啟示，為我的畢業(yè)設計的方向指明了前進的道路。 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 31 致 謝 經(jīng)過 這段時間 的忙碌，畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲 。比如，可以設置報警電路，當水溫超出所能控制的上下限溫度時，越限報警電路開啟，從而增強溫度測控系統(tǒng)的全面性。 由于條件的不足，沒有將課題做進一步研究。當設定溫度高于測量溫度時，實現(xiàn)加溫；當設定溫度低于測量溫度時，實現(xiàn)降溫。 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 30 7 結(jié)論 本設計方案按照任務書的要求，基本完成了任務。交流電源線上的負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通。當繼電器有交流負載時有漏電流。 PID參數(shù)設置的不同，會影響調(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 標準溫度和溫控系統(tǒng)顯示的溫 度 標準溫度和溫控系統(tǒng)顯示的溫度（℃） 標準溫度 系統(tǒng)顯示值 差值 測量誤差 ℃ 靜態(tài)誤差 通過設定不同的溫度值，使加熱器加熱，待溫度穩(wěn)定時記錄各溫度點的設定的溫度數(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)設置如圖 53，圖54所示。 Proteus 的 ISIS 是一款電路分析實物仿真系統(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)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。 Keil C 是 一種 單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)， 此 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具， 其 生成的目標代碼效率非常高，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。 串口通信的實現(xiàn)主要是通過軟件方式驅(qū)動 RS232 通信方式，將上位機與下位機以串行通信的方式進行通信。在 PC 機上修改或設置的溫度值和 PID 參數(shù)值，通過串口通信接口傳輸給單片機，經(jīng)過單片機處理，最終實現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)。 動 態(tài) 溫 度 顯 示 模塊溫 度 設 置 模 塊串 行 通 信 實 現(xiàn)P I D 參 數(shù) 設 置 模 塊設 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：設置模塊、顯示模塊、通信模塊。 PC 機運行速度快、數(shù)據(jù)存儲容量大、兼容性高， PC 機為 HMI 軟件的運行平臺，提高了數(shù)據(jù)處理速度，增加了數(shù)據(jù)存儲容量，并豐富了人機接口種類。 HMI 由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 23 5 HMI 設計 HMI 全稱 Human Machine Interface， 即人機接口或人機界面，是一種上位機與下位機之間數(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。它計算誤差或計算精度問題時，對控制量的計算影響較小，容易實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。 return (ppProportion * Error //比例項 + ppIntegral * ppSumError //積分項 + ppDerivative * dError)。 //當前微分 ppPrevError = ppLastError。 //偏差 ppSumError += Error。 圖 49 PID控制子程序流程圖 本模塊根據(jù)設定溫度與實測溫度之間的偏差進行增量式 PID 控制，然后用N Y 離線計算 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 樣時間到 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文 22 PWM 控制輸出，根據(jù)采樣周期循環(huán)進行 PID 控制。 為了在計算機上實現(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 前 溫度 → PID 運算 → 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 具有達到監(jiān)控的目的。向 SBUF 寫入一個字節(jié)即啟動發(fā)送過程，當從SBUF 讀出數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)來自接收緩沖器； TI為發(fā)送中斷標志，當 UART 發(fā)送完一個字節(jié)數(shù)據(jù)時，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 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 ，用于下位機通訊： SCON =0x50。 PC先發(fā)送設定好的溫度及 PID參數(shù) ，單片機接收后回發(fā)給 PC 機實時溫度 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，再進行寫操作，將芯片進行使能操作，當 E 端由高電平跳變成低電平時，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，進行讀操作；為低電平時，進行寫操作。 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 ，再進行 寫操作 ， E端 為使能端，當 EN端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令 。 跳過 ROM 開始 啟動溫度轉(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。 //當前采集溫