【正文】 ,眼睛便是傳感器,充當反饋,人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。另例,當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈,并在洗凈之后能自動切斷電源,它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。　　階躍響應是指將一個階躍輸入（step穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability),一個系統(tǒng)要能正常工作,首先必須是穩(wěn)定的,從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統(tǒng)的準確性、控制精度,通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steadystate描述,它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應的快速性,通常用上升時間來定量描述。 PID控制的原理和特點PID控制器問世至今已有近70年歷史,它以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時,最適合用PID控制技術。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 (1)比例（P）控制其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。error）。(2)積分（I）控制對一個自動控制系統(tǒng),如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（SystemSteadystate為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項”。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小,直到等于零?！　≡谖⒎挚刂浦?控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。所以對有較大慣性或滯后的被控對象,比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。 PID控制器的參數(shù)整定它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型,經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。二是工程整定方法,它主要依賴工程實驗,直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行,且方法簡單、易于掌握,在工程實際中被廣泛采用。三種方法各有其特點,其共同點都是通過試驗,然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。采用定時檢測和調節(jié)的方式。利用鍵盤輸入控制目標。整個系統(tǒng)構成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而使爐溫控制在預定的范圍之內。采集溫度時對DS18B20進行初始化，然后執(zhí)行ROM操作命令，再執(zhí)行暫存器操作命令，最后完成數(shù)據(jù)處理。該傳感器使用同步串行總線接口技術，串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，數(shù)據(jù)接收設備將接收到的串行形式數(shù)據(jù)轉換成并行形式進行存儲和處理。通過主控制器的定時器建立一個30μs的同步脈沖實現(xiàn)與溫度檢測回路的通信。由繼電器及其外部電路如D/A轉換等實現(xiàn)對溫度的控制功能。另外，AT89C51的指令系統(tǒng)和引腳80C52完全兼容。單片機在開機時都需要復位，以便CPU以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。復位信號是高電平有效，持續(xù)時間要有24個時鐘周期以上。 主控器與傳感器的連接電路由AT89C52根據(jù)總線的接口規(guī)范向智能溫度傳感器發(fā)送諸如啟動轉換、設置配置寄存器、讀取溫度等命令。二者之間的數(shù)據(jù)傳輸完全是串行的。同步通信時要建立發(fā)送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達到完全同步。發(fā)送方對接收方的同步通過外同步來實現(xiàn)。接收方根據(jù)這些同步脈沖來完成接收過程。單線總線在空閑狀態(tài)下呈高電平。單線總線加低電平的時間超過480μs時，總線上所有的器件都被復位。除了應答脈沖，其余信號均由CPU控制。所有寫時序都至少需要60μs，且在兩次獨立的寫時序之間至少需要1μs的恢復時間。對于寫“1”時序，主機在拉低總線后，接著必須在15μs內釋放總線，由上拉電阻將總線拉至高電平；而對于寫“0”時序，在主機拉低總線后，只需要在整個時序內保持低電平即可（至少60μs）。如果在此期間采樣為高電平，則對該器件寫入邏輯1，低電平則寫入邏輯0。所以一般在主機給單線器件發(fā)送了讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產生讀時序，以便器件能傳輸數(shù)據(jù)。每個讀時序都由主機發(fā)起，拉低總線至少1μs，然后釋放單線。若其發(fā)送1，則保持總線為高電平。從機發(fā)出的數(shù)據(jù)在起始時序之后15μs內保證可靠有效。每次的命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機啟動寫時序開始的，如果要求單線器件回送數(shù)據(jù)，在進行完寫命令后，主機需要啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。在對一位的“0”和“1”規(guī)定好時序后，命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)的發(fā)送就表現(xiàn)為多個“0”、“1”在時間上的排列。CPU對ROM操作完畢即發(fā)出控制操作命令，使DS18B20完成溫度測量并將測量結果存入高速暫存器中，然后讀出結果。轉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第2字節(jié)。當符號位S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位S=1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制值。所有ROM操作命令均為8位字長。該命令允許CPU讀取DS18B20中的8位產品系列編碼、48位序列號以及8位的CRC。(2)符合ROM命令。(3)搜索ROM命令。(4)跳過ROM命令。在單線總線的情況下可以節(jié)省時間。該命令僅在最近一次溫度測量出現(xiàn)報警的情況下，DS18B20才對該命令做出響應。只要DS18B20不掉電，報警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。D/A轉換器是一種能把數(shù)字量轉換成模擬量的電子器件。 DAC0832的硬件電路DAC0832主要由兩個8位寄存器和一個8位D/A轉換器組成。8位DAC寄存器用于存放等待轉換的數(shù)字量，由控制。因此，DAC0832通常需要外接運算放大器才能得到模擬輸出電壓。CS為片選線，當CS為低電平時，本片被選中工作；當為高電平時，本片不被選中工作。當ILE為高電平時，8位輸入寄存器允許數(shù)字量輸入。和為兩條寫命令輸入線。用于控制D/A轉換的時間：若和同時為低電平，則8位DAC寄存器輸出跟隨輸入；否則8位DAC寄存器鎖存數(shù)據(jù)。DAC0832采用R2R T型網(wǎng)絡轉換法。Rfb為運算放大器反饋線，常常接到運算放大器輸出端。IOUT1+IOUT2為一常數(shù)：若輸入數(shù)字量為全“1”，則IOUT1為最大，IOUT2為最??；若輸入數(shù)字量為全“0”，則IOUT1最小，IOUT2最大。為此，IOUT1和IOUT2通常接運算放大器輸入端。VREF為參考電壓輸入端，用來將外部基準電壓與片內的T型電阻網(wǎng)絡連接。由D/A轉換器原理可得出輸出電壓對輸入數(shù)字量的關系為：式中；為一常數(shù)。輸入數(shù)字量B為0時，也為0，輸入數(shù)字量為255時，為負的最大值，輸出電壓為負的單極性。這樣CPU只要執(zhí)行一條輸出指令，就可以把數(shù)據(jù)直接寫入0832的DAC寄存器，然后輸出一個模擬的電壓信號。使用觸點式繼電器控制，由于采用電磁吸合方式，在開關瞬間，觸點容易產生電火花，從而引起干擾。所以本系統(tǒng)中采用固態(tài)繼電器，較好地克服了這方面的問題。因此，固態(tài)繼電器實際上是一種帶光電隔離器的無觸點開關。對于交流供電的負載，其開關量的輸出控制可用交流型固態(tài)繼電器來實現(xiàn)。下面說明交流型SSR的工作原理。工作時只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實現(xiàn)“開關”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應速度高、輸入與輸出端間的絕緣(耐壓)等級高；由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用時可直接與計算機輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。但由于開關電路在不加特殊控制電路時，將產生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設“過零控制電路”。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。 溫度控制電路原理由于DAC0832輸出的電壓范圍是5～0V，不能直接加在固態(tài)繼電器上。 溫度控制電路=+5V，設DAC0832的輸出電壓為，設四個電阻相交于A點，R4的作用是限制電流，其電流很小，在計算中暫時不考慮。 鍵盤顯示接口 ，鍵盤顯示系統(tǒng)采用8155芯片控制44矩陣鍵盤和4個七段數(shù)碼管LED顯示，以實現(xiàn)用戶的輸入和數(shù)據(jù)輸出。 系統(tǒng)中將8155的B口作為顯示接口，經(jīng)74LS48的驅動器與LED相連，8155的A口的PA3－PA0作為掃描接口，從B口的PB3－PB0讀入列值，鍵盤處理為中斷方式，所以8155的B口工作在兩種方式下：在顯示狀態(tài)時為輸入方式，在鍵盤中斷服務程序處理過程中為輸入方式。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 功率放大電路我們選用采用了PNP型共發(fā)射極放大電路，它的輸入阻抗幾百～幾千歐，輸出阻抗幾千～幾十千歐，電壓放大倍數(shù)大，電流放大倍數(shù)大，功率放大倍數(shù)大。 第4章 軟件設計 溫度控制程序所要完成的任務：8031，8155芯片的初始化以及分配內存單片及設置定時器參數(shù)，溫度采樣，數(shù)字濾波，進行轉換計算，判斷溫度是否在規(guī)定范圍內，超限報警和處理；顯示溫度及輸入控制。程序開始內部RAM和顯示初始化 有key處理key確認鍵按下測 溫顯示溫度控溫時刻到PID超限報 警結 束YNNYNNY 圖 PID計算程序我們可以根據(jù)上式編程，根據(jù) 計算計算返回計算計算計算P（K）計算 PID計算程序流程圖程序清單如下：PID: MOV R5,31H 。UR送R5R4 MOV R3,2AH 。Ui(K)送R3R2 ACALL CPL1 。計數(shù)E(K) MOV 39H,R7 。E(K)送39H和3AH單元 MOV R5,35H 。KI送R5R4 MOV R0,4AH 。計算PI=KI*E(K)MOV R5,39H 。E(K)送R5R4 MOV R3,3BH 。E(K1)送R3R2 ACALL CPL1 。求[E(K)E(K1)] MOV R5,33H 。Kp送R5R4 MOV R0,46H 。求得Pp MOV R5,49H 。Pp的高16位送R5R4 MOV R3,4DH 。KP1送R3R2 ACALL DSUM 。存入4AH和4BH單元 MOV 4BH,R6 。E(K)送R5R4 MOV R4,3AH 。E(K2)送R3R2 MOV R2,3EH 。計算E(K)+E(K2) MOV R5,R7 。存入R5R4 MOV R3,3BH 。E(K1)送R3R2 ACALL CPL1 。計算E(K)+E(K2)E(K1) MOV R5,R7 。存入R5R4 MOV R3,3BH 。E(K1)送R3R2 ACALL CPL1 。求E(K)2E(K1)+E(K2) MOV R5,37H 。KD送R5R4 MOV R0,46H 。求得PD MOV R5,49H 。送入R5R4 MOV R3,4AH 。Pp+PI送R3R2 ACALL DAUM 。送入R3R2 MOV R2,R6 。P(K1)送R5R4 MOV R4,30H 。求出P(K) MOV 2FH,R7 。存入2FH和30H單元 MOV 3DH,3BH 。E(K1)送E(K2)單元 MOV 3BH,39H 。E(K)送E(K1)單元 RET