【正文】 位均不會受到影響。而 JVC(N==S)， JVS(N!=S)則可用來判斷溢出。若標(biāo)志 N 與 S 不同，則說明了有溢出 (overflow)發(fā)生，即： S=0， N=1 或 S=1， N=0。有符號數(shù)運算的運算結(jié)果可能會大于 0x7FFF 或小于 0x8000。對于有符號數(shù)運算， 16 位所能表示的數(shù)值范圍是 0x8000~0x7FFF，即 32768~32767。 B15=0 則 N=0； B15=1 則 N=1。 2 零標(biāo)志 Z Z=0 時表示運算結(jié)果不為 0， Z=1 時表示運算結(jié)果為 0。如果運算結(jié)果大于 65535(0xFFFF)，則標(biāo)志位 C 被置為 1。這些標(biāo)志的詳細說明如下： 1 進位標(biāo)志 C C=0 時表示運算過程中無進位或是有借位情況產(chǎn)生；而 C=1 表示運算過程中有進位或是無借位情況產(chǎn)生?！痭SP 有四個 1 位的標(biāo)志 : N、 Z、 S、 C，即 SR 寄存器中間的 4 個位（ B6~B9）。 算數(shù)邏輯運算的結(jié)果會影響 CPU 內(nèi)的標(biāo)志 (flag)，標(biāo)志的內(nèi)容可以作為條件判斷的依據(jù)。其中包含兩個 6 位的區(qū)段選擇字段 : CS (Code Segment)， DS (Data Segment)，它們可與其它 16 位的寄存器結(jié)合在一起形成一個 22 位的地址，用來尋址 4M字容量的內(nèi)存。’nSP 里， 16 位的 PC 寄存器與 SR 寄存器的 CS 字段，共同組成一個 22 位的程序代碼地址。 CPU 每執(zhí)行完一個指令，就會改變 PC 的值，使其指向下一條指令的地址。因此，在本書或程序中， BP 與 R5 是共享的，均代表基址指針寄存器?！痭SP 提供了一種方便的尋址方式，即基址尋址方式 [BP+IM6]；程序設(shè)計者可通過 BP 來存取 ROM 與 RAM 中的數(shù)據(jù)，包括：局部變量（ Local Variable）、函數(shù)參數(shù)（ FunctionParameter）、返回地址（ Return Address）等等?！痭SP 堆棧的大小限制在 2K 字的 SRAM 內(nèi)，即地址黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 為 0x000000~0x0007FF 的內(nèi)存范圍中。當(dāng) CPU 執(zhí)行 pop 時、子程序返回 ret、以及從 ISR 返回 reti 時， SP 會遞增以反映堆棧用量的減少?！痭SP 的堆棧結(jié)構(gòu)是由高地址往低 地址的方向來儲存的。 2. 堆棧指針寄存器 SP (Stack Pointer) SP 是用來紀(jì)錄堆棧地址的寄存器， SP 會指向堆棧的頂端。 1. 通用寄存器 R1~R4 (Generalpurpose registers) 可用于數(shù)據(jù)運算或傳送的來源及目標(biāo)寄存器。通用寄存器包括： R1~R4，作為算術(shù)邏輯運算的來源及目標(biāo)寄存器。 寄存器組 181。這兩條指令大大的提升了 181?！痭SP 指令集下， MUL 指令只需花費 12 個時鐘周期， MULS 指令花費 10n+6 個時鐘周期，其中 n 為乘加的項數(shù)。二者都可以用于有符號數(shù)相乘 (signed signed) 或無符號數(shù)與有符號數(shù)相乘 (unsigned signed)的運算。 3 16 位 16 位的乘法運算和內(nèi)積 (乘加 )運算 除了普通的 16 位算數(shù)邏輯運算指令外， 181。程序設(shè)計者可利用這些復(fù)合式的指令，撰寫更精簡的程序代碼，進而增加程序代碼密集度 (Code Density)。所以， 181。 181。 2 結(jié)合算術(shù)邏輯的 16 位移位運算 181。 1 16 位算術(shù)邏輯運算 181?！痭SP 的 ALU 非常有特色，除了一般基本的 16 位算術(shù)邏輯運算，還提供了結(jié)合算術(shù)邏輯的 16 位移位運算。其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 181。 SPCE061A 單片機的 硬件 結(jié)構(gòu) SPCE061A 芯片內(nèi)部集成了 ICE (在線實時仿真 /除錯器 )、 FLASH (閃存 )、SRAM (靜態(tài)內(nèi)存 )、通用 I/O 端口、定時器 /計數(shù)器、中斷控制、 CPU時鐘鎖相環(huán) (PLL)、 ADC (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 )、 DAC (數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 )輸出、 UART (通用異步串行輸入輸出接口 )、 SIO (串行輸入輸出接口 )、低電壓監(jiān)測 /低電壓復(fù)位等模塊。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場合?！痭SP? 內(nèi)核是一個通用的核結(jié)構(gòu)。FLASH、定時器 /計數(shù)器 T/C（脈寬調(diào)制輸出 PWM）、 WatchDog、異步串行通信口 UART、指令寄存器 IR、設(shè)備串行口 SIO、低電壓檢測 LVD（低電壓復(fù)位）等。 SPACE061A 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7所示?！痭SP? 家族）采 用的是 模塊式集成結(jié)構(gòu) ,它以 181?！痭 SP?所形成的 16 位 181?！痭SP? ）。它的 CPU 內(nèi)核采用凌陽最新推出的 181。 SPCE061A 單片機概述 隨著單片機功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理（ DSP， Digital Signal Processing）等領(lǐng)域。 圖 6 即為單片機的最小系統(tǒng)組成圖，其接線比較簡單，在 OSC0、 OSC1 端接上晶振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCP 端接上相應(yīng)的電容電阻后即 可工作。 本系統(tǒng)采用 SPCE061A 芯片作為核心部件， SPCE061A 內(nèi)部帶有 8 路 ADC 和 2路的 DAC,32 個 IO口，內(nèi)置 32K字閃存和 2K 字的靜態(tài)存儲器。 單片機系統(tǒng) 單片機系統(tǒng)是整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機工作的控制器，又是 處理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理及實現(xiàn)控制算法的處理器。 黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 繼電器 /熱電爐：通過三極管控制繼電器的開關(guān)來完成對熱電爐的功率控制。 數(shù)據(jù)顯示：采用三位八段數(shù)碼管顯示，設(shè)置溫度與測量溫度，顯示小數(shù)點后 1位數(shù)字。 數(shù)據(jù) 采集 ：將 由傳感器及相關(guān)電路采集到的溫度轉(zhuǎn)為 電壓 信號 ，送入SPCE061A 相應(yīng)接口中， 經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換后，換算成溫度值，用于播報和顯示 。并有鍵盤設(shè)定、語音播放、數(shù)據(jù)顯示、打印電路。在存儲器資源方面考慮到了 用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能 ， 較高的處理速度使 u’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。 （ 5）借助 PC 機圖形處理功能進行溫度變化曲線的打印。 （ 3）通過 PID算法實現(xiàn)對電爐功率和水溫控制。 為實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計要求，經(jīng)過方案設(shè)計與論證 ,該系統(tǒng)采用了如下設(shè)計方案 ： （ 1）采用凌陽十六位 SPCE061A 型單片機實現(xiàn)溫度控制，能使系統(tǒng)電路簡單，可靠性高。 （ 4）采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（如由 40℃提高到 60℃）時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。 靜態(tài)控制精度為 攝氏度。系統(tǒng)設(shè)計要求： （ 1） 溫度在一定范圍內(nèi)可由人工設(shè)定，并能 在環(huán)境溫度降低（例如用電風(fēng)扇降溫）時，實現(xiàn)自動調(diào)整，以保持設(shè)定溫度基本不變。因此將控溫過程分成兩段，誤差較大時用模糊 控制，接近設(shè)定溫度時改用 PID 控制。參數(shù)整定采用試湊法，在系統(tǒng)調(diào)試階段完成。 采用 PID 控制其優(yōu)點是理論和技術(shù)都很成熟，在單片機上用軟件較易實現(xiàn)，可以達到較小的靜態(tài)誤差，但必須仔細 調(diào)整控制參數(shù)，才能獲得較好的效果。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。對一個控制系統(tǒng)而言，合理地設(shè)置這三個參數(shù)可取得較好的控制效果。 PID 調(diào)節(jié)器 其動態(tài)方程為： u(t)= Kpe(t) + Ki∫e(t)dt + Kd de(t)/dt 其中 Kp為調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù) Ki為積分時間常數(shù) Kd為微分時間常數(shù) PID 調(diào)節(jié)器的離散化表達式為 ： U(k)=Kpe(k)+KiT e(k)+ K d/T[e(k) e(k1)] 其增量表達形式為： ?u(k)=u(k)u(k1) =Kp[e(k)e(k1)]+kiTe(k)+ K d/T[e(k) 2k(k1)+e(k2)] 黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 其中 T 為采樣周期。 其調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效 方 法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活（ PI、 PD、 ? ）。 （ 2） PID 控制 PID 在溫度控制中已使用數(shù)十年，是一種成熟的技術(shù)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、易于理解和實現(xiàn)，且一些高級控制都是以 PID 為基礎(chǔ)改進的。 采用模糊控制其優(yōu)點是不需要粗確知道被控對象的數(shù)學(xué)模型，而且適用于有較大滯后特性的控制對象。 模糊控制對那些難以獲得數(shù)學(xué)模型或模型非常粗糙的工業(yè)系統(tǒng)，如那些大滯后、非線性等復(fù)雜工業(yè)對象實施控制有獨特優(yōu)勢，但 靜態(tài)誤差不易控制 .模糊控制偏偏含有大量專家經(jīng)驗 ,實際實現(xiàn)比較困難 ,它絕不可以代替經(jīng)典的自動控制，而是擴展了一般的自動控制。 模糊控制與一般的自動控制的根本區(qū)別是，不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，而是運用模糊理論將人的經(jīng)驗知識、思維推理， 其 控制過程的方法與策略是由所謂模糊控制器來實現(xiàn)。 （ 1）模糊控制 模糊邏輯控制（ FLC）是人工智能領(lǐng)域中形成最早、應(yīng)用最廣的一個重要分支，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難以用傳統(tǒng)理論建立模型的問題。因此長期以來國內(nèi)外科技工作者對溫度控制器進行了廣泛深入的研究，產(chǎn)生了大批溫度控制器，如性能成熟應(yīng)用廣泛的 PID調(diào)節(jié)器、智能控制 PID 調(diào)節(jié)器、自適應(yīng)控制等 。 溫度控制在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多 變、運行慣性大、控制滯后等特點 ,它對控制調(diào)節(jié)器要求較高。 鉑熱電阻與溫度關(guān)系式為： Rt=R0（ 1+At+Bt*t） 其中： Rt：溫度為 t攝氏度時的電阻； R0：溫度為 0攝氏度時的電阻； T：任意溫度； A、 B：溫度系數(shù) A=*102/℃ B=*107/℃ 經(jīng)過比較最終我們選擇鉑電阻 Pt1000 做為本系統(tǒng)的溫度傳感器 。 方案二 采用溫度傳感器鉑電阻 Pt1000，由于鉑電阻的物理和化學(xué)性能在高溫和氧化介質(zhì)中很穩(wěn)定 ,價格又便宜，常用作工業(yè)測量元件。本系統(tǒng)的溫度傳感器我們設(shè)計了兩種方案。故本設(shè)計選用 SPCE061 單片機 。而且 SPCE061A 單片機內(nèi)嵌 32K 字閃存 FLASH，處理速度高，集成開發(fā)環(huán)境中，配有很多語音播報系數(shù)，實現(xiàn)語音播報極為方便，另外，比較方便的是該芯片內(nèi)置在線仿真、編程接口，可以方便實現(xiàn)在線調(diào)試，這大大加快了系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試。 SPCE061A單片機除具有體積小，集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點外，內(nèi)置 8路 ADC， 2路 DAC。此外 51 單片機內(nèi)部無在線仿真、編程接口，因此就 需要用仿真器來實現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣。但是 89C51 本電路中因為有溫度數(shù)據(jù)采樣，所以就需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器來滿足數(shù)據(jù)采樣，這就要求針對系統(tǒng)的需求，選擇合適的 A/D 器件，還要根據(jù)所選的 A/D 器件設(shè)計外圍電路與單片機的接口電路和編寫控制 A/D 器件進行數(shù)據(jù)采 集的單片機程序，這些大大加大了工作量。 驅(qū)動控制部分 本 系統(tǒng)是以單片機為控制核心的控制系統(tǒng)，因此單片機的選擇尤其重要，根據(jù)系統(tǒng)需求，我們設(shè)計了兩種方案。 方案一和方案二是傳統(tǒng)的模擬控制方式，而模擬控制系統(tǒng)難以實現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，控制方案的修改也比較麻煩，而方案三是采用單片機為控制核心的控制系統(tǒng)，尤