【正文】 } uint get_temp() { uchar a,b。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 delay(1)。 tempwritebyte(0xbe)。 b=tempread()。 temp=8。 f_temp=temp*。 f_temp=f_temp+。 } /*********************************** LCD1602 液晶顯示初始化函數(shù) ***********************************/ //寫指令函數(shù) void write_(uchar ) { lcdrs=0。 delay(5)。 delay(5)。 } void write_dat(uchar date) { lcdrs=1。 delay(5)。 delay(5)。 } void init(void) { lcden=0。 write_(0x0c)。 write_(0x01)。 } void display_init() { init()。 write_dat(39。)。E39。 write_dat(39。)。P39。 write_dat(39。)。 i=t/100。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 write_dat(t/100+39。)。 write_dat(t%100/10+39。)。.39。 i=t%100%10。039。 } void warn(uint t) { if((t200)||(t600)) { beep=0。 } } void init_(void) { TMOD=0x20。 SCON=0x50。 TL1=0xFd。 } void m.(Char *Parr) { do 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 { SBUF=*Parr++。 TI=0。 } void main() { uchar buff[4],i。 display_init()。 for(i=10。i) { dis_temp(get_temp())。 m(buff)。 } } 本系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)采用的是 PID 算法，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)。在生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的發(fā)展過程中， PID 控制器是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制裝置。 PID 控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、化工、熱工、冶金、建材和石油等各種生產(chǎn)部門、即便是目前最新發(fā)展的過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本的控制規(guī)律仍然是 PID 控制規(guī)律。即其控制品質(zhì)對(duì)受 控對(duì)象特性的變化不敏感。因?yàn)榇蠖鄶?shù)受控對(duì)象在受到外界擾動(dòng)時(shí)，尤其是當(dāng)外界負(fù)荷變化時(shí)，受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性往往會(huì)有較大的變化。如果控制器的魯棒性好，就無需頻繁地改變控制器的參數(shù)。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。這個(gè)理論和應(yīng)用自動(dòng)控制的關(guān)鍵是，做出正確的測(cè)量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。 PID 控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。其輸入 e(t)與輸出 u(t)的關(guān)系為： dttdeKdtteKteKtU t0 dip ）（）（）（）（ ? ??? () 因此它的傳遞函數(shù)為： dip0 KsKKsEsUsG ???? ）（）（）（ () 它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)（ Kp， Ki和 Kd）即可。首先， PID 應(yīng)用范圍廣。其次， PID 參數(shù)較易整定。如果過程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化， PID 參數(shù)就可以重新整定。在工廠，總是能看到許多回路都處于手動(dòng)狀態(tài)，原因是很難讓過程在“自動(dòng)”模式下平穩(wěn)工作。 PID 參數(shù)自整定就是為了湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 處理 PID 參數(shù)整定這個(gè)問題而產(chǎn)生的。 在一些情況下針對(duì)特定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 PID 控制器控制得很好，但它們?nèi)源嬖谝恍﹩栴}需要解決：如果自整定要以模型 為基礎(chǔ)，為了 PID 參數(shù)的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。這個(gè)方法會(huì)引起擾動(dòng)，所以基于模型的 PID 參數(shù)自整定在工業(yè)應(yīng)用不是太好。另外，由于基于控制律的系統(tǒng)沒有成熟的穩(wěn)定性分析方法，參數(shù)整定可靠與否存在很多問題。自動(dòng)整定通 常是指根據(jù)開環(huán)狀態(tài)確定的簡(jiǎn)單過程模型自動(dòng)計(jì)算 PID 參數(shù)。最重要的是，如果 PID 控制器不能控制復(fù)雜過程，無論怎么調(diào)參數(shù)都沒用。 （ 2） 一些先進(jìn)的控制法 很多場(chǎng)合 PID 未必是一種最佳的控制算法，隨著大量的應(yīng)用研究，有很多種新的理念新的方法可以完全替代它，但是 PID 作為一種基本的控制算法已經(jīng)比較成熟，基于 PID 為基礎(chǔ)的變種算法或者叫做加強(qiáng)算 法也派生了很多，他們的控制效果往往會(huì)比PID 更有效， 傳統(tǒng)的 PID 控制應(yīng)用于復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)時(shí)存在一定的局限性，而融合了先進(jìn)智能控制思想和傳統(tǒng) PID 構(gòu)成的智能 PID 控制器則具有良好的特性 ，因此派生出很多的 PID 控制算法： 模糊自適應(yīng) PID 控制器 （ 與傳統(tǒng) PID 控制比較， FAPID 控制大大提高了系統(tǒng)的魯棒性，減小了超調(diào)量，提高了抗干擾能力，縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間 ）、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制器 （ 在常規(guī) PID 控制器的基礎(chǔ)上，加入一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 ， 不僅可確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性，而且可有效地提高系統(tǒng)的精度和自適應(yīng)能力 ）、 專家PID 控制器 、 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 Smith 補(bǔ)償 PID 控制設(shè)計(jì) 等等。 比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常數(shù)。反之 Ti 大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。 微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用 輸出為零。 （ 4） PID 參數(shù)的確定 PID 的三個(gè)基本參數(shù) Kp,Ki,Kd，一般是通過試驗(yàn)的方式來確定的，根據(jù)我們的實(shí)際工作對(duì)象去初步確定，然后在實(shí)際運(yùn)行過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便達(dá)到相對(duì)比較理想的效果。 （ 5） PID 程序的設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī) PID 算法是用差分方程實(shí)現(xiàn)的 .用微分方程表示的 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律的理想算式為： dttdeTdtteT1teKU t0 dipt ）（）（）（ ? ??? () 式中 e(t)=r(t)y(t)為偏差信號(hào) ,是調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào) ,r(t)是給定值 , y(t)為被控變量 ,u(t)為調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào) ,Kp 為比例系數(shù) ,Ti 為積分時(shí)間常 數(shù) ,Td 為微分常數(shù)。 下面對(duì)數(shù)據(jù)的處理加以說明 : (1)把所有的整數(shù)都變成定點(diǎn)純小數(shù)進(jìn)行處理。 (3)雙精度運(yùn)算 ,為了保證運(yùn)算精度把單字節(jié) 8 位的輸入采樣值 ui(k)和給定值Umax 和 Umin 都變成雙字節(jié) 16 位進(jìn)行運(yùn)算 .最后將運(yùn)算結(jié)果取成 8位有效值輸出。 PID 計(jì)算采用位置式算法 ,計(jì)算公式 : P(K)=P(K1)+KP[E(K)E(K1)]+KIE(K)+KD[E(K)2E(K1)+E(K2)] () 程序流程圖如圖 所示： 在 PID 計(jì)算程序 中用到的子程序有 :雙字節(jié)加法子程序 DSUM,雙字節(jié)求補(bǔ)子程序。由于干擾的隨機(jī)性， PC的值被改變后可能，指向 64KB 空間中的任意位置。當(dāng) PC 指向系統(tǒng)未使用的存貯器空間時(shí)， CPU 將把該地址處的隨機(jī)數(shù)據(jù)當(dāng)作指令，導(dǎo)致 CPU 執(zhí)行錯(cuò)誤 的指令；當(dāng) PC 指向程序區(qū)時(shí)，即使指向某一指令的操作碼，也不是本應(yīng)執(zhí)行的哪條指令的操作碼；如果 PC指向數(shù)據(jù)區(qū)和程序區(qū)的操作碼時(shí)， CPU 就會(huì)把數(shù)據(jù)或操作數(shù)誤以為是操作碼。在應(yīng)用中，因 PC“跑飛”而引起系統(tǒng)失控的后果是嚴(yán)重的，針對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言， S51 芯片自帶看門狗電路，可以將跑飛的 PC 指針拉回。當(dāng)“跑飛”道某一條單字節(jié)指令上時(shí)，便可自動(dòng)納入正軌；當(dāng)“跑飛”道某一條雙字節(jié)指令上時(shí)，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯(cuò)；當(dāng) PC“跑飛”道某一條三字節(jié)指令上時(shí)，繼續(xù)出錯(cuò)的機(jī)會(huì)更大。這便是指令冗余。為了不明顯降低程序正常運(yùn)行的效率，不可能在程序中加入太開 始 輸入 Ui(k) UR 計(jì)算 E(k)=Ui(k)UR 計(jì)算 P1(k)=k1[E(k)] 計(jì)算 PD(k)=KD[E(k)2E(k1)+E(k2)] 計(jì)算 PI+PP 計(jì)算 Pp(K)=KP[E(k)E(k1)] 計(jì)算 P(k)=PD+PP+Pi+P(k1) 計(jì)算 P(k) P(k1),E(k1) E(k2), E(k) E(k1) 返 回 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 多的冗余指令。上述插入 NOP 的方法有一個(gè)缺陷，即未對(duì)錯(cuò)誤的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、控制字等進(jìn)行修正，這有可能造成新的錯(cuò)誤。 由以上可以看出，采用冗余技術(shù)使 PC 納入正軌的條件是：“跑飛”的 PC 必須指向程序區(qū)，且必須執(zhí)行到冗余指令，在 PC“跑飛”到納入正軌的這段時(shí)間內(nèi)， CPU 可能已經(jīng)錯(cuò)誤地改動(dòng)了數(shù)據(jù)區(qū)（如數(shù)據(jù)表格區(qū)等）。數(shù)字濾波技術(shù)一般以下幾種：算術(shù)平均值法，滑動(dòng)平均值法，防脈沖平均值法，低通數(shù)字濾波，等等方法。 CJNE A,2DH,CMP1 。 CMP1 : JNC CMP2 。 交換 XCH A, 2CH 。 CJNE A, 2EH, CMP3 。 RET 。 (2DH)(2EH)轉(zhuǎn) MOV 2AH, A 。 CMP4 : MOV A, 2EH 。 BIV 2AH, A 。 CMP5 : JC CMP6 。 CMP6 : MOV 2AH, A 。 度報(bào)警子程序 圖 溫度報(bào)警子程 序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit DATA = P3^7。 char bai,shi,ge。 } /*************DS18b20 溫度傳感器函數(shù) *******************/ Init_DS18B20(void) //傳感器初始化 { uchar x=0。 //DQ 復(fù)位 delay(10)。 //單片機(jī)將 DQ 拉低 delay(80)。 //拉高總線 delay(20)。 //稍做延時(shí)后 如果 x=0 則初始化成功 x=1 則初始化失敗 delay(30)。 uchar dat = 0。i0。 // 給脈沖 信號(hào) dat=1。 // 給脈沖信號(hào) if(DATA) dat|=0x80。 } return(dat)。 for (i=8。 i) { DATA = 0。0x01。 DATA = 1。 } delay(8)。 uchar b=0。 float tt=0。 WriteOneChar(0xCC)。 // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20()。 //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE)。//低位 b=ReadOneChar()。 t=8。 tt=t*。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 return(t)。 //顯示小數(shù)點(diǎn) P0=0X80。//顯示小數(shù)點(diǎn) P2=0xf7。//顯示千位 delay(50)。 P0=table[shi]。 P2=0xfd。//顯示十位 delay(100)。 P0=table[0]。 } void main() { int temp。//讀溫度 bai=temp%1000/100。//顯示十位 ge=temp%