單片機(jī)數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)-在線瀏覽
2024-08-06 03:58本頁面
【正文】 問題中，系統(tǒng)特性或參數(shù)的攝動(dòng)常常是不可避免的。因此，魯棒性已成為控制理論中的一個(gè)重要的研究課題，也是一切類型的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中所必需考慮的一個(gè)基本問題。魯棒性問題與控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和不變性原理有著密切的聯(lián)系，內(nèi)模原理的建立則對(duì)魯棒性問題的研究起了重要的推動(dòng)作用。 其中，e, c, k為經(jīng)過量化和模糊化的控制變量，相應(yīng)的論域分別為溫差(當(dāng)前溫度和目標(biāo)溫度的差值)、溫差變化率及控制量(當(dāng)前溫度與上一個(gè)時(shí)刻溫度的差值)；k為調(diào)整因子。而51系列單片機(jī)不具有IIC端口，要對(duì)其進(jìn)行模擬設(shè)置；并且相對(duì)PIC來說，其指令也較復(fù)雜。 設(shè)計(jì)步驟 系統(tǒng)的工作原理如圖1所示: 數(shù)字溫度傳感器將溫度測(cè)量出來，送給單片機(jī)通過軟件控制并用LED數(shù)碼管顯示出來,人工設(shè)置目標(biāo)溫度通過加熱水溫,使水溫達(dá)到目標(biāo)溫度.單片機(jī)PIC16F877溫度控制設(shè)定溫度報(bào)警器及保溫溫度傳感器加熱裝置及繼電器圖二 整體系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)計(jì)算℃，℃，℃。在本系統(tǒng)中單片機(jī)的引腳分布：RA0用于報(bào)警，RA1用于控制繼電器，RA3 用于啟動(dòng)加熱開關(guān)，MCLR用于復(fù)位，RA2是步進(jìn)按紐，RD2~RD7用于控制LED的掃描，RC3~RC4分別是時(shí)鐘線信號(hào)和數(shù)據(jù)線信號(hào)。AD7416提供十位溫度讀數(shù)，測(cè)量范圍55℃~+125℃，采用獨(dú)I?C 總線協(xié)議，只需一根口線即實(shí)現(xiàn)與MCU的雙向通訊，具有連接簡(jiǎn)單，高精度，高可靠性等特點(diǎn)。每400微秒取樣一次，取4次溫度值的平均值。溫度采用三位七段碼顯示0℃~99。對(duì)溫度進(jìn)行循環(huán)掃描顯示，二個(gè)LED用于當(dāng)前按鍵功能設(shè)定。 按鍵設(shè)定溫度本次是采用軟件來實(shí)現(xiàn)的，每5毫秒檢測(cè)一次按鍵，如果連續(xù)兩次均為按下狀態(tài)，則置按鍵狀態(tài)位有效。 電路圖 圖三 發(fā)揮部分設(shè)計(jì)PIC16F877本身具有看門狗定時(shí)器，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行掉電保護(hù)和系統(tǒng)復(fù)位。4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中鍵盤掃描、保溫等子程序都通過查詢實(shí)現(xiàn)，并采用4MHz的時(shí)鐘頻率，對(duì)指令的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了精確計(jì)算和設(shè)計(jì)，保證軟件的可靠性和穩(wěn)定性。讀配置寄存器的內(nèi)容是一個(gè)單字節(jié)的操作，若從溫度值寄存器中讀數(shù)據(jù)是一個(gè)二字節(jié)的操作，如下圖：SCL（CONTINUED）SDA （CONTITNUED）SDABUS ADDRESS BYTEMOST SIGNFICANT DATA BYTE FORM AD7416SCL1199LEAST SIGNIFICANT DATA BYTE FROM AD741619下面即為讀數(shù)字溫度的流程圖：t+1顯示應(yīng)答？送地址+讀 建立啟動(dòng)信號(hào)t=4?開始結(jié)束初始化成功？單片機(jī)接收應(yīng)答？接第一個(gè)數(shù)送應(yīng)答應(yīng)答？接第二位數(shù)單片機(jī)接收應(yīng)答？顯示送應(yīng)答建立停止信號(hào)應(yīng)答？應(yīng)答？NN 圖六按鍵設(shè)置溫度部分M是記錄數(shù)的十位，N是記錄數(shù)的個(gè)位； 設(shè)置端口1即RC0=0。RC1=0； 設(shè)端口1？開始M+1N+1M=10？N=10？M=2N=0結(jié)束N設(shè)置端口2NN顯示數(shù)字鍵盤松開？圖七 溫度設(shè)置框圖溫度控制模塊E=目標(biāo)溫度與當(dāng)前溫度之差；c=當(dāng)前溫度與上一時(shí)刻溫度之差；u=k*e+（1k）c；k為常數(shù)。請(qǐng)見溫度和系統(tǒng)工作波形圖：溫度T0~3030~4040~5050~6060~7070~8080~9090~100其他常數(shù)K0．38470．46860．52890．65850．76861．57671．85542．13650．5溫度工作波形圖如下:溫度T時(shí)間t系統(tǒng)工作波形圖: TRM1TRM2N初始化開始結(jié)束計(jì)算E一次啟動(dòng)？C=0計(jì)算C記錄當(dāng)溫計(jì)算U返回U圖八 溫度控制框圖其他功能模塊數(shù)據(jù)處理、保溫、定時(shí)計(jì)數(shù)等其他功能程序都根據(jù)程運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，在此不再進(jìn)行詳述。 儀器的使用 首先連接好相應(yīng)的電源線，將溫度計(jì)和傳感器放在水里，此時(shí)數(shù)碼管會(huì)顯示出當(dāng)前溫度值，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定目標(biāo)溫度值，按下加熱開關(guān)可開始加熱。 測(cè)試的結(jié)果根據(jù)測(cè)試得到的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證說明,℃℃，因此本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不管是在采樣控制顯示溫度，還是在實(shí)時(shí)處理顯示精度上，都取得了理想的效果。這時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入保溫狀態(tài)。它可以廣泛用于溫度測(cè)量精度要求比較高的場(chǎng)面，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低。本系統(tǒng)通過添加一個(gè)傳感器,將其貼放在電熱杯的內(nèi)壁上,系統(tǒng)開始加熱,若溫度迅速上升,則說明杯中水不足,很有可能為干燒,為不安全加熱,用戶請(qǐng)注意，這屬于該系統(tǒng)需要改進(jìn)的地方。[1] 竇振中 PIC系列單片機(jī)原理和程序設(shè)計(jì) 北京:北京航空航天大學(xué)出版社 [2] 李學(xué)海PIC單片機(jī)原理PIC單片機(jī)實(shí)用教程北京:航空航天大學(xué)出版社 [3]陳爾紹電子控制電路實(shí)例電子工業(yè)出版社[4]陳新建PIC單片機(jī)C語言開發(fā)入門北京:航空航天大學(xué)出版社程序清單include //頭文件unsigned char s1[4],s2[4]。//定時(shí)器，目標(biāo)溫度，標(biāo)志位申明unsigned int num1,num2,flag1=0,i,j,m。//模糊控制參數(shù)申明const char table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。//帶小數(shù)點(diǎn)筆段碼/*系統(tǒng)I/O端口初始化子程序*/void INITIAL(){OPTION=0X0F。//設(shè)定RA口為變通數(shù)字端口TRISD=0。PORTD=0。TRISA2=1。TRISC0=0。TRISA1=0。RC0=0。RA0=0。}//tmr1初始化子程序void tmr1int(){TMR1IF=0。TMR1IE=1。}//tmr2初始化子程序void tmr2int(){TMR2IF=0。TMR2IE=1。PR2=255。 //初始化sspcon寄存器TRISC3=1。 //設(shè)置sda為輸入口SSPSTAT=0X80。 //設(shè)定i2c波特率50khz頻率SSPC
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