【正文】 PID 控制器（儀表）已經(jīng)很多 ,產(chǎn)品已在工程 實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用 ,有各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品 ,各大公司均開發(fā)了具有 PID 參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator),其中 PID 控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)過傳感器﹐變送器﹐通過輸入接口送到控制器。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時 ,控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古 典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。 第 4 章 控制的算法 溫度控制的 PID 算法 PID 參數(shù)如何設(shè)定調(diào)節(jié) PID 就是比例微積分調(diào)節(jié) ,具體你可以參照自動控制課程里有詳細(xì)介紹！正作用與反作用在溫控里就是當(dāng)正作用時是加熱 ,反作用是制冷控制。如果此時在陽極和陰極加上反向電壓，由于 BG1 和 BG2 均處于反向偏置狀態(tài)所以電路很快截止，另外如果加大負(fù)載電阻 RL 的阻值使電路電流減少 BG1 和 BG2 的基電流也將減少，當(dāng)減少到某一個值時由于電路的 正反饋?zhàn)饔?，電路將很快從道通狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，我們稱這個電流為維持電流。當(dāng)可控硅的柵極懸空時， BG1 和 BG2 都處于截止?fàn)顟B(tài)，此時電路基本上沒有電流流 過負(fù)載電阻 RL，當(dāng)柵極輸入一個正脈沖電壓時 BG2 道通，使 BG1 的基極電位下降， BG1 因此開始道通， BG1的道通使得 BG2 的基極電位進(jìn)一步升高， BG1 的基極電位進(jìn)一步下降，經(jīng)過這一個正反饋過程使 BG1 和 BG2 進(jìn)入飽和道通狀態(tài)。可控硅是一種有源開關(guān)元件，平時它保持在非道通狀態(tài)，直到由一個較少的控制信號對其觸發(fā)或稱“點(diǎn)火”使其道通，一旦被點(diǎn)火就算撤離觸發(fā)信號它也保持道通狀態(tài)，要使其截止可在其陽極與陰極間加上反向電壓或?qū)⒘鬟^可控硅二極管的電流減少到某一個值以下。 MOV DPTR， 03F8H MOVX DPTR,A 若 89C51 執(zhí)行下列程序： MOV DPTR， 03F8H MOVX A， DPTR 則可以從 ADC0809 輸入 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 89C51 的 PSEN 和 2764 的 OE 相連， 和 CE 相連，所以 2764的地址空間為： 0000H1FFFH， ADC0809 的 0 通道（ IN0 其他輸入端可作備用）和變送器的輸出端相連，所以從通道 0（ IN0）上輸入的 0V+5V范圍的模擬電壓經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后可由 89C51通過程序從 P0 口輸入到它的內(nèi)部 RAM 單元，在 =0 和 WR=0 時， 89C51 可使 ALE和 START變?yōu)楦唠娖蕉鴨?ADC0809 工作；在 =0 和 RD=0 時， 89C51 可以從 ADC0809 接收 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 PA3 1 40 PA4 PA2 2 39 PA5 PA1 3 38 PA6 PA0 4 37 PA7 RD 5 36 WR CS 6 35 RESET GND 7 34 D0 A1 8 33 D1 A0 9 32 D2 PC7 10 31 D3 PC6 11 30 D4 PC5 12 29 D5 PC4 13 28 D6 PC0 14 27 D7 PC1 15 26 VCC PC2 16 25 PB7 PC 17 24 PB6 PB0 18 23 PB5 PB1 19 22 PB4 PB2 20 21 PB3 A A0:端口地址總線， 8255 中有端口 A、 B、 C 和一個內(nèi)部控制字寄存器，共４個端 口，由 A0、 A1 輸入地址信號來尋址。 PC0～ PC7:端口 C 輸入輸出線，一個８位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個８位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 PA0～ PA7:端口 A 輸入輸出線，一個８位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個８位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 WR:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 CS:片選信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU 進(jìn)行通訊。四位顯示器從個位到千位依次輪番點(diǎn)亮，每位顯示時間 1ms，顯示實(shí)際測量的溫度以及斷偶報警。 電路的設(shè)計 主回路的設(shè)計 鍵盤顯示電路 由 74LS247 七段譯碼器、 74LS139 雙二四線譯碼器、 74LS05 六倒向器各一片和四位 LED顯示器組成。 (4)在 DS1820 測溫程序設(shè)計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，這一點(diǎn)在進(jìn) 程序進(jìn)入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)單總線上所掛 DS1820超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。在使用 PL/M、 C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。圖 2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預(yù)置值。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。只要 DS1820 一上電，告警條件 就保持在設(shè)置狀態(tài)，直到另一次溫度測量顯示出非告警值，或者改變 TH 或 TL 的設(shè)置使得測量值再一次位于允許的范圍之內(nèi)，貯存在 EEPROM 內(nèi)的觸發(fā)器值用于告警。 Alarm Search(告警搜索 ) [ECh] 此命令的流程與搜索 ROM 命令相同，但是僅在最近一次溫度測量出現(xiàn)告警的情況下 DS1820 才對此命令作出響應(yīng) 。 Search ROM( 搜索 ROM) [F0h] 當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，總線主機(jī)可能不知道單線總線上的器件個數(shù)或者不知道其 64 位 ROM 編碼。 Skip ROM( 跳過 ROM ) [CCh] 在單點(diǎn)總線系統(tǒng)中，此命令通過允許總線主機(jī)不提供 64 位 ROM 編碼而訪問存儲器操作來節(jié)省時間。只有與 64 位 ROM 序列嚴(yán)格相符的 DS1820 才能對后繼的存貯器操作命令作出響應(yīng)。此命令只能在總線上僅有一個 DS1820 的情況下可以使用，如果總線上存在多于一個的從屬器件，那么當(dāng)所有從片企圖同時發(fā)送時將發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象，漏極開路會產(chǎn)生線與的結(jié)果。 經(jīng)過單線接口訪問 DS1820 的協(xié)議 protocol 如下 初始化 ROM 操作命令 存貯器操作命令 處理 /數(shù)據(jù) 初始化 單線總線上的所有處理均從初始化序列開始，初始化序列包括總線主機(jī)發(fā)出一復(fù)位脈沖 ，接由從屬器件送出存在脈沖。如果不滿足這一點(diǎn)且總線保持在低電平時間大于 480us，那么總線上所有器件均被復(fù)位。單線總線要求近似等于 5k 的上拉電阻，單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。 8 單線總線系統(tǒng) 硬件接法 單線總線只有一根線，即線上的第一個器件能在適當(dāng)?shù)臅r間驅(qū)動該總線。該字節(jié)包含一個循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC 字節(jié)，它是前面所有 8 個字節(jié)的 CRC 值。第七和第八個字節(jié)是計數(shù)寄存器，它們可用于獲得較高的溫度分辨率。 SCRATCHPAD BYTE E2RAM TEMPERATURE LSB 0 TEMPERATURE MSB 1 TH/USERBYTE1 2 TH/USERBYTE1 TL/USERBVTE2 3 TL/USERBVTE2 RESERVED 4 RESERVED 5 COUNT REMAIN 6 COUNT PER 7 CRC 8 DS1820 存貯器映象圖 暫存存貯器是按 8 位字節(jié)存儲器來組織的。暫存存貯器有助于在單線通信時確保數(shù)據(jù)的完整性。存貯器由一個高速暫存便箋式 RAM 和一個非易失性電可擦除 E2 RAM 組成。當(dāng)產(chǎn)品系列編碼的 8 位移入以后，接著移入序列號，在序列號的第 48 位進(jìn)入之后 移位寄存器便包含了 CRC 值，移入 CRC 的 8 位應(yīng)該使移位寄存器返回至全零。進(jìn)行比較 CRC 值的比較和是否繼續(xù)操作都由總線主機(jī)來決定，當(dāng)存貯在 DS1820 內(nèi)或由 DS1820 計算得到的 CRC 值與總線主機(jī)產(chǎn)生的值不相符合時 在 DS1820 內(nèi)設(shè)有電路來阻止命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。 CRC 的等效多項(xiàng)式函數(shù)為： CRC=X8+X5+X4+1 DS1820 也利用與上述相同的多項(xiàng)式函數(shù)產(chǎn)生一個 8 位 CRC 值并把此值提供給總線的主機(jī)以確認(rèn)數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送。 DS1820 控制部分的功能是不可訪問的， 單線總線主機(jī)必須首先操作五種 ROM 操作命令之一 。開紿的 8 位是單線產(chǎn)品系列編碼。這允許并聯(lián)連接許多 DS1820 同時進(jìn)行溫度測量，如果某處溫度超過極限，那么可以識別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。 TH 或 TL 的最高有效位直接對應(yīng)于 16 位溫度寄存器的符號位，如果溫度測量的 結(jié)果高于 TH 或低于 TL，那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置位。 TEMPRATURE(溫度 = TEMP _ READ + (COUNT _ PER _ C COUNT _ REMAIN) COUNT _ PER _ C COUNT_REMAIN 所需的最后一個數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù) COUNT_PER_C 于是用戶可以使用上式計算實(shí)際溫度。最高有效符號位被復(fù)制到存儲器內(nèi)兩字節(jié)的溫度寄存器中較高 MSB的所有位，這種符號擴(kuò)展產(chǎn)生了如表 1 所示的 16 位溫度讀數(shù)。對于應(yīng)用華氏溫度的場合 必須使用查找表或變換系數(shù)。 此計算在 DS1820 內(nèi)部完成以提供 的分辯率，溫度讀數(shù)以 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供。斜率累加器用于補(bǔ)償振 蕩器溫度特性的非線性，以產(chǎn)生高分辯率的溫度測量，通過改變溫度。時鐘再次使計數(shù)器計值至它達(dá)到零。而門開通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定，計數(shù)器予置對應(yīng)于 55 的基數(shù)，如果在門開通期結(jié)束前計數(shù)器達(dá)到零，那么溫度寄存器，它也被予置到 55 的數(shù)值。溫度測量電路的方框圖見圖二所示。 5K 的上拉電阻將使 I/O 線沒有足夠的驅(qū)動能力。寄生電源的優(yōu)點(diǎn)是雙重的 1 利用此引腳遠(yuǎn)程溫度檢測無需本地電源， 2 缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。 當(dāng) I/O 或 VDD 引腳為高電平時，這個電路便 取 得 電源。通過便箋存儲器，所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫。在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機(jī)可以提供五種存貯器和控制操作命令之一。 DS1820 也可用外部 5V 電源供電 與 DS1820 的通信經(jīng)過一個單線接口，在單線接口情況下，在 ROM 操作未定建立之前不能使用。 溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL 。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的器件里。 8751 燒寫內(nèi)部 EPROM 時，利用此腳 21V 的燒寫電壓。接低電平時： CPU 讀取外部程序存儲器（ ROM）。 擴(kuò)充外部 ROM，當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲器超過 0FFFH（ 89C51）、 1FFFH（ 8052）時，自動讀取外部 ROM。 五、 EA/VPP 1）。 4）。 3）。 2）。 四、 PSEN 程序儲存使能端 1）。 3）。 2）。 二、 RESET 復(fù)位引腳 為高電平時（約 2 個機(jī)器周期），可將 CPU 復(fù)位， CPU 復(fù)位后累加器及寄存器的初值如下表所示： 寄 存 器 二 進(jìn) 制 值 ACC 00000000 B 0000000