【正文】 D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TRTR0是TT0的啟動(dòng)控制位，置1時(shí)啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，清0時(shí)停止定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。M1M0=00為方式0（13位）；M1M0=01為方式1（16位）；M1M0=10為方式2（8位自動(dòng)重裝初值）；M1M0=11為方式3（2個(gè)8位方式僅對(duì)T0）。C/T=0為定時(shí)方式；C/T=1為計(jì)數(shù)方式。GATE=0時(shí)與外部中斷無(wú)關(guān)；GATE=1時(shí)只在無(wú)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的情況下，才允許啟動(dòng)（即INTO/INT1為高電平）。其格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時(shí)/計(jì)數(shù)器1定時(shí)/計(jì)數(shù)器2TMOD各位的定義如下：(1)GATE：門控制位。TMOD用于選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)工作方式、設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)。不論是定時(shí)或是計(jì)數(shù)工作，定時(shí)器都不占用CPU的時(shí)間，除非定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出，才可中斷CPU的當(dāng)前操作。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器采用不同的工作方式和設(shè)置不同的初值時(shí)，產(chǎn)生溢出中斷的定時(shí)值和計(jì)數(shù)值將不同，從而可以適應(yīng)不同的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制要求。由于1個(gè)機(jī)器后期等于12個(gè)振蕩周期，因此計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12，當(dāng)時(shí)時(shí)間即為計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)乘以機(jī)器周期。計(jì)數(shù)功能：計(jì)數(shù)器的功能是對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，外部事件的發(fā)生以輸入脈沖表示，因此計(jì)數(shù)功能的實(shí)質(zhì)是對(duì)外來(lái)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，外部輸入脈沖的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1。每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器均是1個(gè)16位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別由2個(gè)8位寄存器拼裝而成。若上電時(shí)或掉電后再上電不能正常復(fù)位，PC等寄存器為隨機(jī)數(shù)，程序就不能正確執(zhí)行，此時(shí)稱為“死機(jī)”。復(fù)位后主要的特殊功能寄存器均被置為初值。該復(fù)位電路簡(jiǎn)單易行，但缺點(diǎn)是在遇到較強(qiáng)干擾或瞬間斷電時(shí)，復(fù)位端電平隨電容器充放電特性變化，往往電源電壓低至RAM區(qū)數(shù)據(jù)不能保持時(shí)，復(fù)位端電容器上仍儲(chǔ)有相當(dāng)?shù)碾姾?，致電源電壓恢?fù)時(shí)復(fù)位端不能產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，程序跑飛或造成死機(jī)。 復(fù)位電路圖上電復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。圖中電容C和電阻R對(duì)電源＋5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位。 P3口各位的第二功能P3口引腳第二功能(串行口輸入)RXD（串行口輸入）TXD（串行口輸出）INT0（外部中斷0輸入）INT1（外部中斷1輸入）T0（定時(shí)器0外部脈沖輸入）T1（定時(shí)器1外部脈沖輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出） 復(fù)位電路當(dāng)MCS5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。（4）P3口（～） 第一功能作內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O線；對(duì)于第二功能來(lái)說(shuō)，8跟引腳各有不同的功能。在對(duì)8751片內(nèi)EPROM進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，、～（4KB EPROM需12位地址）。P1口每位都能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P0口每位都能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在對(duì)8751片內(nèi)EPROM進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，P0口用于傳送低8位數(shù)據(jù)總線使用。對(duì)于片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器的如8031單片機(jī)，EA引腳必須接地。當(dāng)EA接高電平時(shí)，CPU訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器分兩種情況：①當(dāng)要訪問(wèn)的地址在0000H～0FFFH范圍時(shí)，CPU選擇片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器；②當(dāng)訪問(wèn)的地址超過(guò)0FFFH時(shí)，則選擇外部程序存儲(chǔ)器。PSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門輸入端。（3）PSEN 外部存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。ALE能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門輸入。（2）ALE/PROG ALE為地址所存信號(hào)，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE用于所存P0口送出的低8位地址信號(hào)，在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作外部定時(shí)及其他需要，用示波器觀察ALE引腳上的脈沖信號(hào)是判斷單片機(jī)芯片是否正常工作的一種簡(jiǎn)便方法。VPD為該引腳的第二功能，是內(nèi)部RAM備用電源的輸入端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端；使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳用于輸入外部時(shí)鐘脈沖。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，接外部石英和微調(diào)電容的一端；使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳接地。（2）VSS 電源接地端。 8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 8051單片機(jī)引腳功能8051單片機(jī)時(shí)采用HMOS工藝制造，外形為40條引腳的雙列直插式封裝。（9） 1個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生電路。（7） 一個(gè)全雙工串行口。（5） 2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。（3） 128字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和128字節(jié)的特殊功能寄存器。（1） 一個(gè)8位的微處理器CPU。6. MCS8051的4KB字節(jié)的ROM已能夠滿足設(shè)計(jì)要求。，很便捷的擴(kuò)展外圍電路。根據(jù)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的具體要求，選用了單片機(jī)中的主流產(chǎn)品：MCS8051為控制單元。它們的管腳及指令系統(tǒng)完全兼容，只是在結(jié)構(gòu)及特性上有一些差異。MCS51系列單片機(jī)是80年代由美國(guó)Intel公司推出的一種高性能8位單片機(jī)。對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要求較豐富的邏輯判斷指令和外圍設(shè)備控制指令，一般選用8位單片機(jī)可滿足控制要求。確定字長(zhǎng)要考慮是否容易編程，一般而言，8位微處理器已能滿足大多數(shù)智能儀器的要求。字長(zhǎng)是首先考慮的一個(gè)特性，它直接影響數(shù)據(jù)的精度、尋址能力、指令的數(shù)目和執(zhí)行操作的時(shí)間，關(guān)系到模擬分辨率，計(jì)算準(zhǔn)確度、字節(jié)長(zhǎng)度和并行輸入輸出寬度等。單片機(jī)的性能指標(biāo)，如字長(zhǎng)、速度、尋址方式、寄存器數(shù)目、中斷、總線結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)的功能、輔助器件等均是需要考慮的因素，此外，可靠性、供應(yīng)情況與價(jià)格也是非常重要的因素。 本章小結(jié)控制系統(tǒng)控制方式的選擇是確保儀器實(shí)現(xiàn)其控制功能的重要環(huán)節(jié)，本章通過(guò)對(duì)各種控制系統(tǒng)的不同控制方式特點(diǎn)與應(yīng)用的研究，針對(duì)輸液保溫器的控制目標(biāo)及控制特點(diǎn)，確定了輸液保溫器的控制方式采用常規(guī)數(shù)字PID控制實(shí)現(xiàn)。在對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行整定時(shí)，由于參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響不敏感，整定參數(shù)的結(jié)果可能會(huì)不唯一。增大積分時(shí)間TI將減少積分作用，有利于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定，但系統(tǒng)消除靜差的速度變慢。經(jīng)驗(yàn)湊試法的關(guān)鍵是“看曲線，調(diào)參數(shù)”，因此必須了解3個(gè)參數(shù)變化對(duì)過(guò)渡過(guò)程曲線的影響。然后加入積分作用，將積分時(shí)間先取為衰減周期的一半值，比例度增加10%～20%，再根據(jù)曲線的變化情況調(diào)整參數(shù)，直至系統(tǒng)達(dá)到4∶1的衰減曲線。經(jīng)驗(yàn)湊試法是長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的一種整定方法，它是根據(jù)各種控制規(guī)律對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響來(lái)進(jìn)行的一種行之有效的方法。具體方法為：在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，先將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，并將比例度預(yù)置在較大的數(shù)值上。在干擾作用下，從大到小地逐漸改變控制器的比例度，直至系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩(即臨界振蕩)，得到臨界增益和臨界振蕩周期，由此得到P，PI，PID三種情況的參數(shù)整定值。這是一種目前使用較多的方法。理論計(jì)算的方法是在獲取廣義對(duì)象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，并根據(jù)控制質(zhì)量的要求，通過(guò)理論計(jì)算出控制器的最佳參數(shù)方法，經(jīng)典的方法有頻率響應(yīng)法、極點(diǎn)配置法和零極相消法等，借助于計(jì)算機(jī)，利用優(yōu)化方法或線性二次型指標(biāo)，找出控制指標(biāo)下的PID控制參數(shù)最優(yōu)值。因而準(zhǔn)確選取三個(gè)參數(shù)尤為重要。有些系統(tǒng)含有多個(gè)變量，對(duì)于變量互不相關(guān)的多變量系統(tǒng)，可采用多回路PID控制，將相關(guān)的多個(gè)變量系統(tǒng)采用解耦控制。將PID控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能控制技術(shù)相結(jié)合，使對(duì)象具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的特點(diǎn)，能適應(yīng)環(huán)境變化具有較強(qiáng)的魯棒性，較優(yōu)的控制目標(biāo)，對(duì)于解決非線性、模型不確定性等問(wèn)題，能取得很好的控制效果。利用人工智能的方法將操作人員的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)中。采用大林控制算法或Smith預(yù)估PID控制算法，可有效補(bǔ)償純延遲環(huán)節(jié)的死區(qū)時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。串級(jí)控制系統(tǒng)中存在兩個(gè)控制器，兩個(gè)控制器相串聯(lián)克服控制通道時(shí)間常數(shù)較大的缺點(diǎn)，從而加快系統(tǒng)的響應(yīng)。單回路PID控制系統(tǒng)中只有一個(gè)PID控制器，是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制中最簡(jiǎn)單、最基本、應(yīng)用較廣的一種控制形式，它具有自動(dòng)化工具少，設(shè)備投資少，維修投運(yùn)整定簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能夠解決變量關(guān)系不太復(fù)雜的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的控制問(wèn)題。微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(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。積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差: PID的控制規(guī)律為：式中，KP為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。PID(ProportionalplusIntegralDerivative)控制也就是比例積分微分控制，它是控制器控制規(guī)律中的一種，按照測(cè)量變送器送來(lái)的信號(hào)與給定值進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)，并以預(yù)先設(shè)定的參數(shù)(比例系數(shù)、積分時(shí)間、微分時(shí)間)進(jìn)行運(yùn)算，且將運(yùn)算結(jié)果送至執(zhí)行器。由于外界的各種擾動(dòng)不斷產(chǎn)生，被控對(duì)象在各種擾動(dòng)作用下，使得被控變量偏離給定值，要想達(dá)到被控變量的恒定值，首先由測(cè)量變送器對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)(如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等) ，然后控制器將檢測(cè)元件及變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)與設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按一定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)(如氣壓信號(hào)或電流信號(hào))發(fā)送給執(zhí)行器，最后執(zhí)行器自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值相應(yīng)地改變流入(或流出)被控對(duì)象的物料量或能量，克服擾動(dòng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。因此，本設(shè)計(jì)輸液保溫器的控制方式選用了數(shù)字PID控制方式。PID調(diào)節(jié)器從問(wèn)世至今已歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，已成為過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律，在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中由于受到參數(shù)整定煩雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性差，年來(lái)出現(xiàn)了許多新型PID控制器，如數(shù)字PID控制，智能型PID自整定控制器，模糊PID控制器等等。選用PID控制就可以達(dá)到較好的控制效果。因此，在選擇控制方式時(shí)，應(yīng)盡可能選用易于應(yīng)用單片機(jī)控制的控制方式，以得到高的性價(jià)比。當(dāng)前，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在智能儀器的設(shè)計(jì)中越來(lái)越多的采用了單片機(jī)作為控制單元，由于單片機(jī)控制功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格便宜、功耗低，并具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，而且支持軟件很多，便于開(kāi)發(fā)，因此廣泛用于智能儀器中。近幾年還出現(xiàn)了一類集成智能控制系統(tǒng)，即將幾種智能控制方法或機(jī)理融合在一起構(gòu)成一種新的智能控制系統(tǒng)。如：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)、PID模糊控制器等。如PID控制與其它方式的結(jié)合可形成：模糊PID控制、自適應(yīng)PID控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制、預(yù)測(cè)PID控制等，它們具有不依賴系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型、魯棒性好的特點(diǎn)。在選擇一個(gè)控制系統(tǒng)的控制方式時(shí)。控制類型與出現(xiàn)年代特點(diǎn)應(yīng)用PID控制（20世紀(jì)40年代）適用可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性、算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高；適應(yīng)能力差、參數(shù)修改與整定不方便工業(yè)過(guò)程控制續(xù)上表控制類型與出現(xiàn)年代特點(diǎn)應(yīng)用自適應(yīng)控制（20世紀(jì)50年代）自動(dòng)辨識(shí)被控過(guò)程參數(shù)、適應(yīng)被控過(guò)程參數(shù)變化、自動(dòng)整定控制器參數(shù)、適用于一定程度的不確定系統(tǒng)；魯棒性差飛行器控制系統(tǒng)、溫度控制、目標(biāo)跟蹤變結(jié)構(gòu)控制（20世紀(jì)60年代）適用于多種線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)、不連續(xù)性控制、魯棒性好、快速響應(yīng)、物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；存在抖動(dòng)問(wèn)題機(jī)器人控制、飛行控制、電力系統(tǒng)控制、機(jī)電控制遞階控制（20世紀(jì)70年代）大型、復(fù)雜、不確定性系統(tǒng)，自下向上，智能成分遞增而精度遞減；難以實(shí)現(xiàn)不確定系統(tǒng)的有效控制工業(yè)過(guò)程控制、機(jī)器人裝配、醫(yī)院機(jī)器人操作模糊控制（20世紀(jì)70年代）無(wú)需建立受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，可處理一些不確定性問(wèn)題、串行處理方式，較強(qiáng)的魯棒性、較強(qiáng)的容錯(cuò)能力；容易用單片機(jī)來(lái)構(gòu)造模糊控制系統(tǒng)；自學(xué)習(xí)能力差、模糊建模困難、動(dòng)態(tài)響應(yīng)差、存在穩(wěn)態(tài)誤差家電產(chǎn)品智能化、工業(yè)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)、伺服電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)駕駛、燃料噴射控制、凈水處理、電梯群控、智能儀器儀表預(yù)測(cè)控制（20世紀(jì)70年代）無(wú)需建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型、建立預(yù)測(cè)模型方便、可實(shí)現(xiàn)在線滾動(dòng)優(yōu)化與反饋校正、魯棒性強(qiáng)、適用于控制復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。但近十幾年來(lái)，控制理論得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型的控制方式，形成了各具特色的控制系統(tǒng)，極大地提高了控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（field bus control system）將構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)的各種傳感器、執(zhí)行器及控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸完成傳統(tǒng)系統(tǒng)中需要硬件連接才能傳遞的信號(hào)，并完成各設(shè)備的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。第四層為經(jīng)營(yíng)決策層，該層的中央計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)全廠或全公司的總體協(xié)調(diào)、計(jì)劃管理、市場(chǎng)營(yíng)銷。分布式控制系統(tǒng)（distribute control system）采用集中操作管理、分散控制，系統(tǒng)的層次一般分為四級(jí)，每一層具有一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)，各計(jì)算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)，相互協(xié)調(diào)。單機(jī)控制系統(tǒng)（direct supervisory system）由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和有關(guān)的過(guò)程接口和外圍設(shè)備組成來(lái)完成系統(tǒng)的全部功能。非線性控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有一個(gè)或多個(gè)元部件的輸入輸出特性有非線性的系統(tǒng)。有線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)。連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各個(gè)參量的變化都是連續(xù)進(jìn)行的系統(tǒng)。有單變量系統(tǒng)、多變量系統(tǒng)等。專家控制系統(tǒng)是一種在某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，以人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決該領(lǐng)域中高水平的困難任務(wù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。自適應(yīng)控制是指通過(guò)在線實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)，自動(dòng)獲取知識(shí)并將所學(xué)的知識(shí)用來(lái)不斷改善被控對(duì)象的性能和狀態(tài)的一種控制系統(tǒng)。變結(jié)構(gòu)控制（Variable Structure Control，簡(jiǎn)稱VSC）是一種不連續(xù)的反饋控制系統(tǒng)。復(fù)合系統(tǒng)將按閉環(huán)控制與按擾動(dòng)量控制結(jié)合起來(lái)，對(duì)于主要擾動(dòng)量采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)按擾動(dòng)量控制，同時(shí)再組成閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)偏差控制，以消除其余擾動(dòng)量產(chǎn)生的偏差。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指控制系統(tǒng)的輸出只隨