【正文】 u ， PID 算法用的微分 dtde 由差分 Tee nn 1?? 代替，積分 dttet?0)(由 ?TeK 代替，于是得到 ?????? ???? ??? T eeTTTeKu nnDniInPn 101 、 寫(xiě)成遞推形式為 △ 1??? nnn uuu 沈陽(yáng)理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文 17 = ?????? ?????? ? ?? ?????ni nnnDni iiInnP eeeTTeeTTeeK0 21101 )2()()( = ?????? ????? ??? )2()( 211 nnnDnInnPeeeTTeTTeeK = )2()(211 ??? ????? nnnDPnIPnnP eeeTTKeTTKeeK = )2()( 211 ??? ????? nnnDnInnP eeeKeKeeK = DIP PPP ?? 其中： )( 1??? nnPP eeKP nInIPI eKeTTKP ?? )2()2(2121 ???? ?????? nnnDnnnDPD eeeKeeeTTKP 顯然， PID 計(jì)算 △ nu 只需要保留現(xiàn)時(shí)刻 ne 以及以前的兩個(gè)偏差量 1?ne 和 2?ne 。系統(tǒng)由 PID 控制器和被控對(duì)象組成。 程序結(jié)構(gòu)框圖 圖 程序結(jié)構(gòu)圖 PID 算法 在控制系統(tǒng)中 ,控制器最常用的控制規(guī)律是 PID 控制。 C51集成到 uVision2開(kāi)發(fā)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境包括：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，調(diào)試器。 沈陽(yáng)理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文 15 第三章 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè) 計(jì) 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具介紹 本系統(tǒng)中單片機(jī)的開(kāi)發(fā)工具采用 。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路 ④工作，但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè) “過(guò)零控制電路 ”。從整體上看， SSR 只有兩個(gè)輸入端 (A 和 B)及兩個(gè)輸出端 (C 和 D)，是一種四端器件。 SSR 按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi)。另外， SSR 的驅(qū)動(dòng)電壓低，電流小，易于與計(jì)算機(jī)接口。但 是與普通電磁繼電器比， SSR 體積小，開(kāi)關(guān)速度快，無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，因而沒(méi)有機(jī)械磨損，不怕有害氣體腐蝕，沒(méi)有機(jī)械噪聲，耐振動(dòng)、耐沖擊，使用壽命長(zhǎng)。 （ 2）固態(tài)繼電器及應(yīng)用 固態(tài)繼電器 (Solid State Relays)，簡(jiǎn)寫(xiě)成 “SSR”，是一種全部由固態(tài)電子元件（如光電耦合器、晶體管、可控硅、電阻、電容等）組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件。對(duì)于純阻性負(fù)載的電阻爐來(lái)說(shuō)，溫控儀采用過(guò)零觸發(fā)方式可使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件計(jì)算方便。通斷控制的輸出波形仍為 正弦波，其優(yōu)點(diǎn)是，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染和干擾其它用電設(shè)備，而且電爐的功率愈大，優(yōu)點(diǎn)愈突出。其最大的缺點(diǎn)是：大電流的切入造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不規(guī)整的脈沖負(fù)載電流引起電網(wǎng)波形的畸變及對(duì)其它電設(shè)備的中頻干擾。兩者的電壓波形比較如圖 所示。由于這種調(diào)節(jié)方式下觸發(fā)脈沖的觸發(fā)時(shí)刻與電壓波形的相位有關(guān) ，因此稱(chēng)為相位控制調(diào)功；另一種調(diào)節(jié)方式是電壓波形不變而只改變電壓周波在控制周期內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)，這種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)為通斷控制調(diào)功。目前多數(shù)溫控儀采用晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。 沈陽(yáng)理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文 10 表 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表 LS Byte Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 23 22 21 20 21 22 23 24 MS Byte Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 26 25 24 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 圖 溫度采樣電路 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。 DSB8B20 的 3 腳接系統(tǒng)中單片機(jī)的 口線(xiàn)，用于將采集到的溫度送入單片機(jī)中處理， 2 腳和 3 腳之間接一個(gè) 上拉電阻，即可完成溫度采 集部分硬件電路。 DS18B20 為 3 引腳， DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端。C～ +125176。 DS18B20 是 Dallas 半導(dǎo)體公 司推出的一線(xiàn)總線(xiàn)數(shù)字化溫度傳感器件，它能在現(xiàn)場(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線(xiàn)形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)其各方面特性都滿(mǎn)足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 2)采用熱敏電阻，選用此類(lèi)元器件有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但由于熱敏電阻的非線(xiàn)性特性會(huì)影響系統(tǒng)的精度。 1XTAL 和 2XTAL 外接晶體引線(xiàn)端 當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線(xiàn)端用語(yǔ)外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 EA 訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)趨控制信號(hào) 當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí) ,對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng) EA 信號(hào)為高電平時(shí) ,則對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始 ,并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。此外由于 ALE 是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出正脈沖 ,因此可作為外部定時(shí)脈沖使用。 AT89S52 主要功能特性： （ 1） 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) （ 2） 32 個(gè)雙向 I/O 口線(xiàn) （ 3） 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 （ 4） 2 個(gè) 串行中斷口 （ 5） 2 個(gè)外部中斷源 （ 6） 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn) （ 7）低功耗空閑和掉電模式 （ 8） 8k 可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次 )Flash ROM （ 9） 256x8 bit 內(nèi)部 RAM 沈陽(yáng)理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文 7 （ 10）時(shí)鐘頻率 024MHz （ 11）可編程 UART 串行通道 （ 12）共 6 個(gè)中斷源 （ 13） 3 級(jí)加密位 （ 14）軟件設(shè)置睡眠和喚醒功 AT89S52 單片機(jī)引腳簡(jiǎn)介 圖 AT89S52 封裝引腳圖 圖 是 AT89S52 封裝結(jié)構(gòu)圖，按照功能， AT89S52 的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩 器、多功能 I/O 口、控制和復(fù)位等。功能強(qiáng)大的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外， AT89S52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造 ，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。由于 80C51系列單片機(jī)所具有的一系列優(yōu)越的特點(diǎn)，獲得廣泛使用指日可待。新一代的 80C51 系列單片 機(jī)除了上述的結(jié)構(gòu)特性外，其最主要的技特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)微控制器（ microcontroller）完善的控制功能為己任。而 8 位單片機(jī)已能滿(mǎn)足大部分應(yīng)用的需要，因此，在推出 16 位單片機(jī)的同時(shí)，高性能的新型 8 位單片機(jī)也不斷問(wèn)世。 1987 年 Intel 公司又宣布了性能比 8096 高兩倍的 CMOS型 80C196， 1988 年推出帶 EPROM 的 87C196 單片機(jī)。 1982 年 Mostek 公司和 Intel 公司先后又推出了性能更高的 16 位單片機(jī) MK68200 和MCS96 系列， NS 公司和 NEC 公司也分別在原有 8 位單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了 16 位單片機(jī) HPC16040 和 181。 1980 年 Intel 公司在 MCS48系列基礎(chǔ)上又推出高性能的 MCS51 系列單片機(jī)。它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)，贏(yíng)得了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)一些與單片機(jī)有關(guān)公司都爭(zhēng)相推出各自的單片機(jī)。 單片機(jī)的發(fā)展概況 1970 年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后，隨之即出現(xiàn)了單片機(jī)（即單片微型計(jì)算機(jī)） — 美國(guó) Intel 公司 1971 年生產(chǎn)的 4 位單片機(jī) 4004 和 1972 年生產(chǎn)的雛形 8 位單片機(jī) 8008，這也算是單片機(jī)的第一次公眾亮相。 目前國(guó)內(nèi)溫控儀表的發(fā)展，相對(duì)國(guó)外而言在性能方面還存在一定的差距，它們之間最大的差別主要還是在控制算