【正文】 道S0—S7中的一路。本設(shè)計(jì)采用CD4051，結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示。 前向模擬通道設(shè)計(jì)由于計(jì)算機(jī)的工作速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于被測參數(shù)的變化，因此一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可供幾十個(gè)檢測回路使用，但計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻只能接收一個(gè)回路的信號。開關(guān)電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guān)電源； 濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開關(guān)電源原理圖如圖3所示：開關(guān)電源有功耗小，效率高、轉(zhuǎn)換速度很快、功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達(dá)到80%；體積小，重量輕從開關(guān)電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒有采用笨重的工頻變壓器；穩(wěn)壓范圍寬，從開關(guān)電源的輸出電壓是由激勵(lì)信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償，這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。 電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。如果電源不穩(wěn)定可能造成系統(tǒng)不能正常工作，嚴(yán)重的甚至燒壞芯片引發(fā)事故。它們分別是看門狗定時(shí)器、模擬比較器A、定時(shí)器A、定時(shí)器B、串口0/硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、以及端口1—6等外圍模塊的不同組合。3 系統(tǒng)硬件電路的選型及設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選型MSP430的主要特點(diǎn)有超低功耗；強(qiáng)大的處理能力，單周期指令周期，并且自帶硬件乘法器；高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊；高穩(wěn)定性，方便、高效的集成開發(fā)環(huán)境；溫度適應(yīng)范圍寬，抗干擾能力強(qiáng)等等[8]。一般最小幀為9位，最大為13位；MSP430的波特率發(fā)生器是根據(jù)波特率選擇寄存器UBR和調(diào)整寄存器UM來產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)位，因此在設(shè)置上非常靈活，波特率=模塊時(shí)鐘/分頻因子=UBR+UM/8，波特率指每秒傳送的位，分頻因子是指在特定的波特率下，每傳送一位數(shù)據(jù)需要的時(shí)鐘周期[7]。波特率的產(chǎn)生是在本地完成的。串口通信：MSP430F149有兩個(gè)USART通訊端口，其性能完全一樣，每個(gè)通訊口可通過RS23RS485等芯片轉(zhuǎn)換，與之相應(yīng)的串行接口電路通訊。定時(shí)器中斷：Timer_A模塊相關(guān)的中斷向量有以下兩個(gè)；TACCR0中斷向量，處理TACCR0的CCIFG中斷標(biāo)志；TAIV中斷向量，處理所有其他的CCIFG和TAIFG中斷標(biāo)志；TACCR0的中斷標(biāo)志CCIFG在Timer_A中具有最高優(yōu)先級，并且享有特定的中斷向量，當(dāng)CCIFG中斷被響應(yīng)以后該位自動(dòng)清零；TACCR1的CCIFG、TACCR2的CCIFG和TAIFG三個(gè)中斷的優(yōu)先級依次降低，且它們共用一個(gè)中斷源。(2)定時(shí)器初始化?計(jì)數(shù)模式設(shè)置；?捕捉和比較模式設(shè)置；?中斷設(shè)置； (3)A/D初始化?選擇ADC轉(zhuǎn)換時(shí)鐘；? 參考電壓設(shè)置； ?轉(zhuǎn)換模式設(shè)置；前向模擬量采集通道原理圖如圖1所示：圖1 前向模擬量采集通道原理圖前向模擬量采集通道包括多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器。在異步模式下USART通過URXD、UTXD這兩個(gè)引腳與外部系統(tǒng)連接[4]。UART接口（異步模式）和SPI接口（同步模式）。 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方案單片機(jī)PID溫度控制系統(tǒng)分為MSP430單片機(jī)初始化，前向模擬量采集，A/D轉(zhuǎn)換，定時(shí)器中斷，串口通信，PWM輸出，PID運(yùn)算等。只有全部使用精度很高、溫漂極小的元件, 才有可能滿足系統(tǒng)的測量精度要求,這在工程上實(shí)現(xiàn)起來有一定的難度。然而, 測量誤差還必須考慮其他環(huán)節(jié)的影響如測溫元件的長引線電阻變化對恒流源的影響。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 溫度信號采集設(shè)計(jì)方案常用的 PT100電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點(diǎn)是將Pt100 的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除，從而減小系統(tǒng)誤差。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性校正。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,由于其測量準(zhǔn)確度高、測量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等,被廣泛用于中溫(200℃～650℃)范圍的溫度測量中。測溫時(shí)熱電阻或熱電偶安裝在現(xiàn)場溫度檢測點(diǎn),與控制室內(nèi)的溫度顯示儀表等二次儀表有一定的距離,為保證溫度測量的準(zhǔn)確,對熱電阻要考慮消除其導(dǎo)線電阻的影響,同時(shí)由于被測溫度與熱電阻阻值之間存在非線性,應(yīng)考慮非線性補(bǔ)償問題。熱電阻以其測溫精度高、穩(wěn)定性好而被廣泛應(yīng)用于 650℃ 以下的溫度測量中,而熱電偶一般用于更高溫度的測量。溫度是工業(yè)工過程中的四大參數(shù)之一,也是很多生產(chǎn)過程中都需要測量和控制的參數(shù)。自我編寫單極性PID算法，使用開環(huán)響應(yīng)曲線法來確定PID的參數(shù)。通過前幾章搭建出了硬件和軟件系統(tǒng)，本章主要是通過試驗(yàn)驗(yàn)證各種指標(biāo)是否達(dá)到要求，并對結(jié)果進(jìn)行分析。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，利用軟件開發(fā)平臺完成控制軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、PID控制算法設(shè)計(jì)、定時(shí)器設(shè)置程序和異步通訊程序以及上位機(jī)軟件控制和通訊協(xié)議的編寫。選擇MSP430F149控制芯片，選擇電加熱鍋爐、MSP430單片機(jī)、前向模擬量輸入通道模塊、繼電輸出模塊、上位機(jī)等，組建硬件系統(tǒng)。分別涉及系統(tǒng)的主要工作原理、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案、關(guān)鍵技術(shù)分析。介紹此課題的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景。通過本題目的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生有能力在自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)崗位上就業(yè)。如果在線獲取對象的數(shù)學(xué)模型，自動(dòng)計(jì)算和整定PID參數(shù)對于改進(jìn)控制算法設(shè)計(jì)具有積極意義。PID是過程控制中最基本、最常用、最重要的控制算法。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。MSP430系列單片機(jī)是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集（RISC）的混合信號處理器（Mixed Signal Processor）。 本課題的研究意義及前景單片機(jī)在自動(dòng)化產(chǎn)品制造和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的智能儀表即是最典型的自動(dòng)化產(chǎn)品。由于PID控制器算法簡單、效果好，因而被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機(jī)械、熱工和輕工等工業(yè)過程控制系統(tǒng)中。 integral separation目 錄1 引言 1 單片機(jī)溫度PID算法的發(fā)展現(xiàn)狀 1 本課題的研究意義及前景 1 論文組織結(jié)構(gòu) 12 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)分析 2 系統(tǒng)主要工作原理 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 3 溫度信號采集設(shè)計(jì)方案 3 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方案 33 系統(tǒng)硬件電路的選型及設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)的選型 5 開關(guān)電源模塊設(shè)計(jì) 6 前向模擬通道設(shè)計(jì) 7 前置放大器 8 采樣保持器 8 輸出驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 84 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 8 軟件開發(fā)平臺 8 溫度控制程序設(shè)計(jì) 10 主程序 10 PID算法程序 11 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 13 定時(shí)器設(shè)置程序 13 異步通訊程序 14 溫度擬合程序 155 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 165 .1 系統(tǒng)整體的調(diào)試和結(jié)果 16 MODBUSASCII的調(diào)試 16 上位機(jī)監(jiān)控畫面 17 結(jié)果分析 18結(jié)束語 19附錄 21致謝 48III基于MSP430單片機(jī)的溫度PID算法設(shè)計(jì)1 引言 單片機(jī)溫度PID算法的發(fā)展現(xiàn)狀在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的許多環(huán)節(jié)中，溫度是非常重要的一個(gè)指標(biāo)，因此溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中十分重要。data fitting。temperature PID algorithm。Based on MSP430 Single Chip MicroputerAutomation Specialty HUANG ShuaihaoAbstract: The design is based on SCM MSP430F149, using IAR Embedded Workbench software as a development platform, to realize the temperature control of electric water boiler with location PID algorithm program piled in MSP430, and realizes the Kingview software in upper puter monitoring. Pt100 thermal resistance signal is amplified by MSP430 ADC after conditioning module into the microcontroller. The temperature data through a two quadratic equations in the MATLAB, the fitting results are programmed in MSP430 temperature data scale conversion, puter set value and PID parameter to send set temperature to MSP430, after analyzed and improved on the algorithm according to the monitoring results of Kingview software, with inplete differential and integral separation procedure. Through experiment and analysis of the results, the temperature control has no overshoot, steadystate error of ℃.Key Words: MSP430 single chip microputer。[關(guān)鍵詞]MSP430單片機(jī)；位置式溫度PID算法；溫度數(shù)據(jù)擬合；不完全微分；積分分離Design of Temperature在MATLAB中通過一元二次方程進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)擬合，把擬合結(jié)果在MSP430中編程進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)標(biāo)度變換，上位機(jī)向MSP430發(fā)送溫度設(shè)定值和PID參數(shù)，根據(jù)組態(tài)王軟件監(jiān)控結(jié)果對算法進(jìn)行分析和改進(jìn)，加入不完全微分和積分分離程序。Based on MSP430 Single Chip Microputer學(xué) 院（系）： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 黃帥豪 學(xué) 號： 105090640035 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 殷華文（副教授） 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學(xué)院Nanyang Institute of Technology基于MSP430單片機(jī)的溫度PID算法設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)的溫度PID算法設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè) 黃帥豪[摘 要] 本設(shè)計(jì)基于MSP430F149單片機(jī)，以IAR Embedded Workbench軟件為開發(fā)平臺，在MSP430中用自編的位置式PID算法程序?qū)崿F(xiàn)對電加熱鍋爐水溫的控制，并在上位計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)組態(tài)王軟件監(jiān)控。Based on MSP430 Single Chip Microputer 總 計(jì) ： 20 頁表 格 ： 0 個(gè)插 圖 ： 13 幅南 陽 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）基于MSP430單片機(jī)的溫度PID算法設(shè)計(jì)Design of Temperature基于DSP的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)南 陽 理 工 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)院（系）： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 學(xué) 生： 黃帥豪 指導(dǎo)教師 ： 殷華文 完成日期 2014 年 5 月 南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于MSP430單片機(jī)的溫度PID算法設(shè)計(jì) Design of TemperaturePID AlgorithmPID AlgorithmPt100熱電阻信號經(jīng)放大調(diào)理后通過MSP430 ADC模塊送入單片機(jī)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果分析，溫度控制無超調(diào),穩(wěn)態(tài)誤差℃。PID Algorithmposition type temperature inplete differential。PID控制器問世至今已有近70年歷史，PID控制是比例、積分、微分控制的簡稱，PID控制器是工業(yè)過程控制中最常見的一種過程控制器。單片機(jī)在自動(dòng)化產(chǎn)品制造和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的智能儀表即是最典型的自動(dòng)化產(chǎn)品。但是一般的自動(dòng)化產(chǎn)品主要用8位單片機(jī)，這對于控制算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)運(yùn)算來說是不方便的。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片機(jī)”解決方案。用MSP430單片機(jī)進(jìn)行智能儀表等自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)較好的選擇[1]。其中P、I、D三個(gè)參數(shù)的選擇直接影響到控制效果，而對于P、I、D三個(gè)參數(shù)的整定，多為人工經(jīng)驗(yàn)整定得到，整定的參數(shù)常常因人而異。在MSP430單片機(jī)中設(shè)計(jì)參數(shù)自整定PID算法用來對電加熱鍋爐進(jìn)行控制。 論文組織結(jié)構(gòu)