【正文】 度比較是否小于？控制繼電器加熱溫度比較是否大于？控制風扇降溫連續(xù)溫度采樣PID控制進行PID控制　繼電器間斷控制加熱，減少功率和超調(diào)YNYN圖14 主程序流程圖 DS18B20溫度處理方案 圖15為DS18B20實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換和溫度數(shù)值讀取流程圖，用于系統(tǒng)的溫度轉(zhuǎn)換和溫度數(shù)值的讀取。主要包括四段程序的設(shè)計：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動程序，按鍵處理程序，以及越限報警。整個系統(tǒng)綜合有如下幾個特點：，簡化了電路結(jié)構(gòu)。由此而構(gòu)成一個簡單的水溫測量與控制系統(tǒng)，如圖12。若采集的實際水溫T1小于此值則控制燒水器繼續(xù)加溫，且綠色指示燈亮紅色指示燈滅?？梢匀我庠O(shè)置T0的值，數(shù)碼管為溫度顯示部分顯示T0、T1的值。當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。當鎖存允許端 LE 為高電平時，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。 當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，Q0～Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。 0x80,0x90,0x88,0x83 圖10 報警器接線圖 顯示部分設(shè)計顯示部分使用四位七段數(shù)碼管顯示，由于采用共陽極顯示，所以要加上拉電阻，采用74LS373進行數(shù)據(jù)鎖存，如圖11。繼電器線圈DC 5VD2 4001111Q19014K1~ 220vL N R6 加熱電阻圖8 繼電器控制 當設(shè)定溫度低于實測溫度時，為了加快系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度，我們在系統(tǒng)原基礎(chǔ)上添加了設(shè)置了一個冷卻電扇，加速對水溫的降低，從而使系統(tǒng)整體性能得以提善。當實測溫度低于設(shè)定值時，由單片機輸出高電平信號。加熱部分采用繼電器控制，電路簡單可靠。　加熱控制部分由于本系統(tǒng)要控制電熱絲進行加熱，所以功率較大，因此要借助功率驅(qū)動電路。算法核心：首先程序判斷溫度是否是零下，如果是，則DS18B20保存的是溫度的補碼值，需要對其低8位（LS Byte）取反加一變成原碼。小數(shù)部分的值，得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶幾個小數(shù)位，所以采取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。溫度高字節(jié) (MS Byte）高5位是用來保存溫度的正負（標志為S的bit11～bit15），高字節(jié)（MS Byte）低3位和低字節(jié)來保存溫度值（bit0 ~ bit10）。48HConvert Temperature(溫度變換)44HRecall EPROM(重新調(diào)出)B8HRead Power supply(讀電源)表1 DS18B20溫度值格式表LS ByteMS ByteSSSSS（2） DSl8B20工作過程中的協(xié)議 初始化 RoM操作命令 存儲器操作命令 處理數(shù)據(jù)① 初始化 單總線上的所有處理均從初始化開始② ROM操作命令　總線主機檢測到DSl8B20的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一這些命令如表2所示表2 ROM操作命令表指令代碼Read ROM(讀ROM)33HMatch ROM(匹配ROM)55HSkip ROM(跳過ROM]CCHSearch ROM(搜索ROM)F0HAlarm search(告警搜索)ECH③ 存儲器操作命令如表3所示表3 存儲器操作命令表指令代碼Write Scratchpad(寫暫存存儲器)溫度值格式如表1所示，其中“S”為標志位，對應(yīng)的溫度計算：當符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的0，1字節(jié)。測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ，該部分的溫度采集電路流程如圖6所示：單片機初始話模塊執(zhí)行器模塊按鍵檢測（是否有電平轉(zhuǎn)換）DS18B20及PID初始化DS18B20處理溫度值，換算成BCD碼接收并經(jīng)數(shù)碼管顯示溫度圖6 系統(tǒng)硬件模塊關(guān)系圖圖7 DS18B20接線圖（1）DSI8B20的測溫功能的實現(xiàn)：測溫電路的實現(xiàn)是依靠單片機軟件的編程上。DS18B20應(yīng)用廣泛，性能可以滿足題目的設(shè)計要求。　主要單元電路的設(shè)計　溫度采集部分設(shè)計本系統(tǒng)采用半導體溫度傳感器作為敏感元件。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)模塊關(guān)系本系統(tǒng)通過循環(huán)查詢執(zhí)行，按鍵掃描也是用循環(huán)查詢執(zhí)行，由于本系統(tǒng)對實時性要求不是很高，所以沒有用中斷方式來處理。而增量式中只須計算增量，算式中不需 要累加，控制增量的確定僅與最近幾次偏差采樣值有關(guān)，當存在計算誤差或者精度不足時，對控制量的影響小，容易通過加權(quán)處理獲得較好的控制效果；2）由于計算機只輸出控制增量，所以誤動作影響小，而且必要時可以用邏輯判斷的方法去掉，對系統(tǒng)安全運行有利；3）容易實現(xiàn)手動一自動無擾動切換。由于其控制輸出對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的位置的增量，故（）式通常被稱為PID控制的增量式算式。如果令 則 式中的、同（）式中的一樣。下面，推導計算較為簡單的遞推算式。若在（）式中，令： （稱為積分系數(shù)） （稱為微分系數(shù)）則 （）式（）即為離散化的位置式PID控制算法的編程表達式。將上面的（）式和（）式代入（）式，則可以得到離散的PID表達式： （）如果采樣周期足夠小，該算式可以很好的逼近模擬PID算式，因而使被控過程與連續(xù)控制過程十分接近。因此，（）式中的積分和微分項不能直接使用，需要進行離散化處理。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強；3）微分環(huán)節(jié)能夠反映偏差信號的變化趨勢(變化速率)，并且能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。PID控制系統(tǒng)原理如圖4所示。PID控制器的發(fā)展經(jīng)歷了液動式、氣動式、電動式幾個階段，目前正由模擬控制器向著數(shù)字化、智能化控制器的方向發(fā)展。因此，PID控制器在工業(yè)控制中仍然得到廣泛應(yīng)用。電源單片機AT89C52數(shù)碼管顯示繼電器溫度傳感器DS18B20報警按鍵指示燈 圖3 單片機控制框圖第2 章 PID控制算法 PID控制的發(fā)展PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，現(xiàn)今使用的PID控制器產(chǎn)生并發(fā)展于19151940年期間。使用溫度傳感器DS18B20采集溫度變化信號，通過單片機處理后去控制溫度，使其達到穩(wěn)定。由于采用模擬控制方式，系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實現(xiàn)復雜的控制算法使控制精度做得較高，而且不能用液晶顯示和鍵盤設(shè)定，如圖2。由于DSl8820具有寄生電源的特性，所以在實際應(yīng)用中，Vno常接地。本文采用的是3腳PR35封裝，其具有以下特點：（1）采用了單總線技術(shù)，傳感器直接以二進制輸出被測溫度，可通過串行口線，也可與單片機通過I/O口連接；（2）測量溫度范圍為：55℃～+125℃，測量精度高達+℃；（3）內(nèi)含寄生電源，在兩線方式下可通過數(shù)據(jù)線提供寄生電源，而不需要再單獨供電（4）轉(zhuǎn)換時間在分辨率為12位（℃）時最大為750ms；（5）用戶可分別對每個器件設(shè)定溫度上下限；（6）DS18B20在使用時不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；（7）電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；（8）每個DSl8B20器件對應(yīng)一個唯一的64位長的序號，該序號值存放ROM中，可通過序號匹配實現(xiàn)多點測溫。方案二：用DS18B20：通過DS18B20溫