課程設(shè)計-- 恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　院 （系）： 電氣與信息工程學院 </p><p>　　班 級： 電氣08－13班 </p>&l

2、t;p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　進入20世紀90年代，嵌入式技術(shù)全面展開，其優(yōu)勢及特點得到了越來越多的好評。飛思卡爾(Fr

3、eescale)半導(dǎo)體公司S08系列的單片機是受到關(guān)注的諸多優(yōu)異微控制器之一。S08AW系列是Freescale公司推出的新一代S08系列微控制器中的一款增強型8位微控制器，它不僅集成度高、片內(nèi)資源豐富，接口模塊包括SPI、SCI、IIC、A/D、PWM 等，還具有很寬的工作溫度范圍：-40℃～+125℃。在本系統(tǒng)的溫度控制中，采用的是S08AW60微控制器。隨著單片機的廣泛使用，溫度的自動控制已經(jīng)變成了可能。在本系統(tǒng)中，主要是通過控制

4、電機來達到控制溫度的目的，當然在一些高級或者要求更高的場合還可以通過控制空調(diào)來實現(xiàn)調(diào)溫。要控溫就要先進行測溫，再轉(zhuǎn)換成單片機能讀懂的數(shù)字信號，進行處理后得出控制電機的控制值，也就是PWM控制中說的占空比，通過改變占空比就可以達到調(diào)速的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 自動控制系統(tǒng)、S08AW60微控制器、溫度、傳感器</p><p><b>　　目 錄</b>&

5、lt;/p><p><b>　　1 引言4</b></p><p>　　2 總體方案設(shè)計8</p><p>　　2.1 硬件方案論證8</p><p>　　2.1.1 微控制器的選擇8</p><p>　　2.1.2 溫度傳感器的選擇9</p><p>　　2.1.3

6、 顯示器的選擇10</p><p>　　2.1.4 鍵盤的選擇10</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案的方框圖11</p><p>　　2.3 系統(tǒng)控制算法的設(shè)計12</p><p>　　3 系統(tǒng)單元電路的設(shè)計12</p><p>　　3.1 檢測電路設(shè)計13</p><p>

7、　　3.2 微控制器的工作電路設(shè)計14</p><p>　　3.3 顯示電路設(shè)計14</p><p>　　3.4 電機的驅(qū)動電路16</p><p>　　3.5 鍵盤電路設(shè)計16</p><p>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計17</p><p>　　4.1 鍵盤子程序17</p><p>

8、　　4.2顯示子程序18</p><p>　　4.3 溫度值判斷子程序19</p><p>　　4.4調(diào)速子程序20</p><p><b>　　總結(jié)21</b></p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　附錄：24&

9、lt;/b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　自動控制系統(tǒng)可以從不同的角度來進行分類，按其結(jié)構(gòu)及控制方式可將其分為三種：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和混合控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　1．開環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　若系統(tǒng)的輸出量不被引回

10、來（反饋）對系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1-3所示。</p><p>　　例如，數(shù)控機床。它由預(yù)先設(shè)定的指令程序產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，經(jīng)脈沖放大器放大后驅(qū)動步進電機，通過精密傳動機構(gòu)再帶動工作臺對工件進行加工就是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。家用電器中的洗衣機也是開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本低。缺點則為：受擾動因素的影響

11、大，從而影響輸出量的穩(wěn)定。</p><p>　　若擾動因素已知，并能直接或間接地檢測出，那么也可以利用擾動信號來產(chǎn)生一種補償，以抵消擾動的影響。這種控制方式稱為擾動控制。擾動控制原理如圖1-4所示。</p><p>　　圖1-4 擾動控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　在這種系統(tǒng)中，輸出量對系統(tǒng)的控制作用無影響，影響控制的是擾動量，因此仍屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。</p

12、><p><b>　　2．閉環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　若系統(tǒng)的輸出量通過反饋環(huán)節(jié)作用于控制部分，形成閉合環(huán)路，這樣的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。</p><p>　　如圖1-5所示的由晶閘管可控整流裝置供電的直流電動機調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)，控制對象是電機M、被控量是轉(zhuǎn)速n，Ug是給定量。測速電機TG將輸出量n轉(zhuǎn)換成電壓Ufn反

13、饋到輸入端去，形成一個閉環(huán)。系統(tǒng)的調(diào)速穩(wěn)速原理可用下列順序表示：</p><p>　　n↓→Ufn↓→△u=Ug- Ufn↑→ α↓→Ud↑→n↑(補償了n↓)</p><p>　　這種系統(tǒng)的輸出量參與控制，直接影響系統(tǒng)的控制過程，所以是閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　由于輸出信號要返回輸入端參與控制，所以信號傳遞有兩個通道：主通道將控制信號送至被控對象；反饋通

14、道將輸出信號反饋到輸入端。</p><p>　　閉環(huán)控制系統(tǒng)一般采用差值控制。差值所產(chǎn)生的控制作用是使系統(tǒng)向減少或消除偏差的方向變化，所以有利于克服慣性和干擾而維持給定的控制，因此也稱這種控制為偏差控制。</p><p>　　反饋控制系統(tǒng)無論采取哪種量反饋，包圍在反饋環(huán)內(nèi)的各種干擾量所引起的輸出量變化都能被減小或消除，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)控制精度，所以獲得了廣泛應(yīng)用。</p&g

15、t;<p><b>　　3．復(fù)合控制系統(tǒng)</b></p><p>　　將閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，構(gòu)成開環(huán)-閉環(huán)相結(jié)合的控制系統(tǒng)稱為復(fù)合控制系統(tǒng)，也稱為混合控制系統(tǒng)。例如，可以將擾動控制(開環(huán))和偏差控制(閉環(huán)控制)相結(jié)合而形成復(fù)合控制系統(tǒng)。</p><p>　　復(fù)合控制系統(tǒng)兼有閉環(huán)和開環(huán)的優(yōu)點，控制精度高，控制反應(yīng)快，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</

16、p><p>　　微型計算機控制系統(tǒng)與其所控制的生產(chǎn)對象密切相關(guān)，控制對象不同，控制系統(tǒng)也不同。根據(jù)應(yīng)用特點、控制方案、控制目標和系統(tǒng)構(gòu)成，微型計算機控制系統(tǒng)大體上可分為以下幾種類型：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）。下面分別進行介紹。</p><p>　　1．操作指導(dǎo)

17、控制系統(tǒng)</p><p>　　操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)如圖1-6所示。所謂操作指導(dǎo)是指計算機只對系統(tǒng)過程參數(shù)進行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)，但輸出的數(shù)據(jù)不直接用來控制生產(chǎn)對象，操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行必要的操作。</p><p>　　在這種系統(tǒng)中，計算機每隔一定的時間進行一次采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入計算機進行加工處理。然后再進行顯示、打印或報警。操作人員據(jù)此改變設(shè)定值或進行必要的操作。這種系統(tǒng)突

18、出的特點是簡單、安全可靠，對于控制規(guī)律不太確定的系統(tǒng)更為適用。它的缺點是仍要人工進行操作，所以響應(yīng)速度不可能太快。它相當于模擬儀表控制系統(tǒng)的手動與半自動工作方式。主要用于計算機控制的初級階段，或用于試驗新的數(shù)學模型和調(diào)試新的控制程序等。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計</b></p><p>　　2.1 硬件方案論證</p><p&g

19、t;　　該系統(tǒng)的硬件方案的設(shè)計包括微控制器的選擇、溫度傳感器的選擇、顯示器的選擇和鍵盤的選擇，至于電機是要控制的對象，24V直流電源作為功率電源進行加溫所以在該微型計算機系統(tǒng)中我們只對上述的幾個硬件部分進行選擇。</p><p>　　2.1.1 微控制器的選擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　8031芯片內(nèi)部無

20、ROM，需要外擴程序存儲器,由此造成電路焊接的困難，況且使用8031還需要另外購買其他的芯片，如A/D轉(zhuǎn)換及定時/計數(shù)器（PWM）等芯片，從而造成成本較高，性價比低。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　89C51芯片內(nèi)部有ROM，且片內(nèi)ROM全部采用Flash ROM，它能于3V的超低壓工作，與MCS-51系列單片機完全兼容，但是其不具

21、備ISP在線編程技術(shù)， 需把程序編寫好以后再放到編程器中燒寫，才可以進行硬件電路的調(diào)試，倘若程序編寫出現(xiàn)問題，調(diào)試電路就比較麻煩，而且其芯片內(nèi)存也只有4KB。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　基于前兩種方案的比較,我們考慮到S08AW60，該芯片擁有62KB片上在線可編程FLASH存儲器和2KB片上RAM，具有模塊保護與安全選項功能。

22、該芯片還可以通過BDM進行在線編程及調(diào)試，無需頻繁的插拔單片機，可避免損壞芯片。且其內(nèi)部資源豐富，本身就含有A/D轉(zhuǎn)換模塊和定時/計數(shù)器（PWM）模塊，使用方便簡單。</p><p>　　綜觀上述三種方案的論證與比較,我們采用S08AW60作為主控模塊芯片。</p><p>　　2.1.2 溫度傳感器的選擇</p><p><b>　　方案一：</b

23、></p><p>　　熱電偶主要是利用兩種不同金屬的熱電效應(yīng)，測溫范圍在-200℃～1800℃，產(chǎn)生接觸電勢隨溫度變化而變化，從而達到測溫的目的。測量準確，價格適中溫，線性度較好。但其輸出電壓受冷端溫度影響，需要進行冷端溫度補償，使電路變得復(fù)雜，且測量范圍過大，在本題中并非最佳方案。</p><p><b>　　方案二：</b></p><

24、p>　　熱敏電阻由金屬氧化物或半導(dǎo)體材料制成，測溫范圍在-50℃～300℃，靈敏度高、熱惰性小、壽命長、價格便宜。但其測量的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性差，而且線性度差，需要進行查表線性擬合，大大浪費控制器的資源，因此不能選用。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　熱電阻是利用金屬的電阻率隨溫度變化而變化的特性，將溫度量轉(zhuǎn)化成電阻量。其優(yōu)點是準確

25、度高，穩(wěn)定性高，性能可靠，熱慣性小、復(fù)現(xiàn)性好，價格適中。如銅熱電阻，其測溫范圍在-50℃～150℃，銅容易提純，價格比鉑便宜很多，且電阻溫度關(guān)系是線形的。</p><p>　　根據(jù)要求，并進行比較，最終選用熱電阻Gu100溫度傳感器。</p><p>　　2.1.3 顯示器的選擇</p><p><b>　　方案一:</b></p>

26、<p>　　LCD數(shù)碼管液晶顯示,由單片機驅(qū)動.它主要用來顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美觀，但同時液晶顯示器的編寫程序復(fù)雜，價格昂貴，從而降低了整個系統(tǒng)的性價比，故不采用此種方案。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　點陣顯示，是由八行八列的發(fā)光二極管集成在一塊電路上組成，主要用來顯示漢字，同

27、時也能顯示數(shù)字和少量圖象，但它的焊接較麻煩，價格高，鑒于所設(shè)計的題目要求它不切實際。所以排除此方案。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示，電路容易理解且驅(qū)動的程序簡單，多片七段譯碼器驅(qū)動顯示，這不僅增加了成本，還需要占用單片機多個I/O口，也給電路的焊接帶來一定的困難，因此不選用這種方案作為顯示模塊。</p&g

28、t;<p><b>　　方案四：</b></p><p>　　采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，價格低廉，不僅減少了對I/O口的浪費，而且能夠同時驅(qū)動多個數(shù)碼管。其驅(qū)動程序容易編寫和理解。</p><p>　　經(jīng)過四種方案的比較，排除了前三種方案之后，最后選擇方案四：LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。</p><p>　　2.1.4 鍵盤的選

29、擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　選取陣列式按鍵，減少了I/O口的使用,且掃描M×N個按鍵只需占用M+N個I/O口即可實現(xiàn)，但給編程帶來了一定的困難，雖然節(jié)省了很多的口線，降低了成本，但在此設(shè)計中所用的按鍵要盡量少，因此排除此方案。</p><p><b>　　方案二：</b>

30、</p><p>　　獨立式按鍵，每個按鍵實現(xiàn)一個功能，易于控制且編寫程序簡單，容易理解，雖然會占用一定的單片機I/O口資源，但是題目中要求使用的按鍵要盡量少。</p><p>　　通過以上兩種方案比較，決定采用方案二。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案的方框圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，再結(jié)合已經(jīng)確定下來的各硬件方案，

31、可以得出系統(tǒng)具體工作的整體方框圖，如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)方框圖</b></p><p>　　信號檢測電路對電梯間的溫度進行實時的獲取，并將獲得的溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；S08AW60內(nèi)部有A/D轉(zhuǎn)換模塊，把獲取的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并根據(jù)便寫好的控制程序進行判斷，再利用片內(nèi)的定時/計數(shù)（TPM）模塊對電機進行PWM調(diào)速；鍵盤主要是設(shè)定要保

32、持的溫度值；顯示器對當前溫度值或設(shè)定值進行顯示。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)控制算法的設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)主要是對測量到的溫度與設(shè)定值進行比較，然后獲得偏差值，是對溫度的反饋偏差控制。就必然用到經(jīng)典控制理論中的PID（Proportional Integral and Derivative比例積分微分）控制，采樣PID控制的基本公式如公式1 ，</p>&l

33、t;p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時間，Td為微分時間，T為采樣時間。因計算中需要累加求和，不便于單片機的計算，因此算其增量式 。</p><p>　　由增量式PID算法獲得的控制值，再通過PWM的調(diào)速方法來調(diào)整風扇的轉(zhuǎn)速，達到控溫的目的。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計&l

34、t;/p><p>　　系統(tǒng)需要各單元電路的正常工作才能實現(xiàn)對電梯間溫度進行實時控制的目的，各單元電路包括檢測電路、微控制器的工作電路、顯示電路和鍵盤電路。</p><p>　　3.1 檢測電路設(shè)計</p><p><b>　　圖2 溫度檢測電路</b></p><p>　　熱電阻所測得的是電阻量，需要轉(zhuǎn)化為電壓量才能被控制器

35、采集。最基本的電阻-電壓轉(zhuǎn)換電路是將其與另一固定電阻串聯(lián)，但這種方法，當溫度為量程下限時輸出不為零，這樣不利于小信號的放大和提高A/D轉(zhuǎn)換的精度。因此，本系統(tǒng)采用橋路測量，電路如圖2所示。</p><p>　　在溫度信號的檢測電路中，一端接12V的恒壓源，另一端接地，R11、R12和R13的阻值都為100Ω，銅熱電阻傳感器在0℃時的電阻為100Ω，銅熱電阻在0℃～35℃時的電阻值隨著溫度的升高呈線性增加的趨勢，其

36、中Gu100的分度如表1所示。</p><p>　　表1 Gu100分度表</p><p>　　在放大電路上，使用的是差分放大電路，由于溫度為35℃時傳感器的阻值為114.98Ω，可求出橋兩端的電壓差值為0.42V，則放大系數(shù)為10。</p><p>　　3.2 微控制器的工作電路設(shè)計</p><p>　　圖3 AW60工作電路圖</p

37、><p>　　VDD和VSS是S08MCU主要的電源引腳，工作電壓范圍是2.7V~5.5V。在電源引腳上加兩個獨立的電容器，其中一個為大容量的10μF鉭電容器，為系統(tǒng)提供大容量的電荷存儲，同時在離MCU電源管腳盡可能近的地方安裝一個0.1μF的陶瓷旁路電容器來抑制高頻噪音。RESET（復(fù)位）引腳是一個專用引腳，帶有內(nèi)置的上拉器件。它具有輸入電壓遲滯和10mA電流輸出驅(qū)動器，但沒有輸出斜率（壓擺率）控制。由于存在內(nèi)部加

38、電復(fù)位電路和低電壓復(fù)位電路，因此在一般情況下不必使用外部復(fù)位電路。如果需要，可以增加一個到地電位的簡單開關(guān)（拉低復(fù)位管腳以強制進行復(fù)位）來實現(xiàn)手動外部復(fù)位，如圖3所示。</p><p>　　3.3 顯示電路設(shè)計</p><p>　　如圖4所示，S08AW60的A端口與74CHT244的八個輸入端相連，74CHT244的相對應(yīng)的八個輸出端與數(shù)碼管的八個輸入端一一相連，74CHT244具有數(shù)據(jù)

39、緩存和驅(qū)動的功能，當八個信號全部到齊之后再全部輸出，以足夠的電流驅(qū)動數(shù)碼管的段碼顯示相應(yīng)的數(shù)字。在數(shù)碼管與74CHT244之間還要并聯(lián)上470歐姆的電阻，防止有過大的電流流過燒壞數(shù)碼管。</p><p>　　S08AW60的C端口的低3位分別接3個PNP型的9012三極管的基極，三極管的集電極分別與數(shù)碼管的兩COM端相連，發(fā)射極接+5V電壓，具有選通數(shù)碼管的作用。數(shù)碼管選擇的是共陽極的，所以單片機的C口PTC0～

40、PTC2中任何一個端口輸出低電平時，則與之相連的數(shù)碼管被選通。為了過大電流燒壞芯片，在S08AW60的輸出與三極管基極之間接上3個10K的電阻，在此的電阻也起到限流的作用。</p><p>　　顯示模塊用的是3個共陽極的數(shù)碼管，一塊74CHT244和3個9012三極管。</p><p><b>　　圖4 顯示電路圖</b></p><p>　　

41、3.4 電機的驅(qū)動電路</p><p><b>　　PTE2</b></p><p>　　圖5 風扇電機驅(qū)動電路</p><p>　　當PTE2輸出為低電平時，固態(tài)繼電器發(fā)光二極管發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，從而使達林頓管的基極獲得高電位，進而驅(qū)動電機工作；反之，PTE2輸出為高電平時，固態(tài)繼電器的輸出級為截止狀態(tài)，達林頓管不能提供驅(qū)動電流，因而電

42、動機不工作。由于電動機電樞電流突變時產(chǎn)生的瞬間反向電壓會對電動機造成損害，二極管D1的作用是形成回路保護電動機。</p><p>　　3.5 鍵盤電路設(shè)計</p><p>　　根據(jù)前面鍵盤方案的確定，是使用獨立式按鍵，在該系統(tǒng)中共用到了6個按鍵，功能分別是：確定鍵、設(shè)置鍵、左移、右移、上加和下減。如圖6所示，由于AW60芯片端口內(nèi)部有上拉電阻，當上拉使能時，在沒有鍵按下時讀入的是高電平，有

43、鍵按下時讀入的是低電平。按鍵S1～S6分別與單片機的PTB0～PTB5相連。</p><p><b>　　圖6 鍵盤電路</b></p><p><b>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計</b></p><p>　　在該系統(tǒng)的軟件設(shè)計上，針對要完成的功能及對各部分硬件的使用，主要有四個部分的子程序要設(shè)計：鍵盤子程序、顯示子程序、溫度

44、值判斷子程序、電動機的PWM調(diào)速子程序。由于該系統(tǒng)的主控芯片是freecale公司生產(chǎn)的8位S08系列的AW60，故在軟件開發(fā)設(shè)計時用的是freescale公司提供的CodeWarrior IDE編程環(huán)境，使用C語言進行編程。</p><p><b>　　4.1鍵盤子程序</b></p><p>　　鍵盤的作用主要是用來設(shè)定要保持的溫度值，總共有六個按鍵：確定、設(shè)置、

45、上加、下減、左移和右移。由于選擇的是獨立式按鍵，所以在編程上會比較簡單。首先是判斷是否有鍵按下，再進行延時防抖動后，針對按下的不同的鍵值系統(tǒng)進行相應(yīng)的反應(yīng)。在使用“上下左右”四個鍵之前，必須是先按下了“設(shè)置”鍵，否則無效；只有在按下“確定”鍵之后，才開始實時的溫度顯示與控制，如圖8所示。</p><p>　　圖8 鍵盤程序流程圖</p><p><b>　　4.2顯示子程序<

46、;/b></p><p>　　由于在數(shù)碼管的顯示上，本系統(tǒng)選擇的是動態(tài)顯示，因此在不同位數(shù)碼管的顯示之間需要延時，因考慮人眼的視覺暫留的影響，數(shù)碼管每5個采樣周期，即0.5秒刷新一次。三個數(shù)碼管的高兩位為顯示溫度的整數(shù)值，剩下一個顯示溫度的小數(shù)值。在溫度的給定值與實際值的顯示上，要使用兩套不同變量，還需要七段數(shù)碼管顯示數(shù)字的代碼，如：</p><p>　　char dispvalue

47、_Array[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};為顯示0～9的數(shù)組。為了把整數(shù)值與小數(shù)值區(qū)分開，中間的數(shù)碼管顯示時要把小數(shù)點點亮。這時給中間的數(shù)碼管的顯示編寫了另一個代碼數(shù)組如：</p><p>　　char dispvalue_Array1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0

48、x10};</p><p>　　4.3溫度值判斷子程序</p><p>　　在溫度檢測電路上，首先把檢測的溫度轉(zhuǎn)換成阻值，再把阻值轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的電壓值，然后單片機對獲得的電壓值進行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在溫度值的判斷程序里，要把得到的電壓數(shù)字信號進行對比、運算獲得對應(yīng)的溫度值，其中需要對A/D模塊進行設(shè)置，確定采樣周期和轉(zhuǎn)換精度等。</p><p>　　在程

49、序的編寫中采用最簡單的查表法從電壓值中查出相應(yīng)的溫度值。事先將一系列溫度與電壓值對應(yīng)值存貯到AW60微控制器程序存儲器中的一個表內(nèi)，那么給定任意一個電壓值即可通過查表得出所對應(yīng)的溫度值，如表2。當表中沒有對應(yīng)的電壓值時，可找出電壓值在表中的區(qū)域，然后在區(qū)間的相鄰兩點經(jīng)線性插值得出對應(yīng)溫度值。</p><p>　　使用公式2的插值算法：</p><p><b>　?。?）</

50、b></p><p>　　T為當前溫度；AD_Value為當前溫度的A/D轉(zhuǎn)換值；y2、y1分別為相鄰點的溫度值；x2、x1分別為相鄰點的A/D轉(zhuǎn)換值。</p><p>　　表2 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與溫度值</p><p><b>　　4.4調(diào)速子程序</b></p><p>　　在獲得了溫度當前值后，使其與給定值進行

51、相減求得偏差值，在前面的算法設(shè)計中已經(jīng)確定了運用PID的增量式算法控制電動機，在增量型控制算法中，只需要知道當前值及兩個歷史輸入值就可以求出當前的控制增量，增量式的算法如公式3：</p><p><b>　　（3）</b></p><p><b>　　式中，,,，。</b></p><p>　　程序流程圖如圖9所示：<

52、;/p><p>　　圖9 增量式PID控制算法流程圖</p><p>　　軟件進行PID運算后判斷如果Δu>0,則輸出脈沖的占空比增加1%，反之減小1%。 </p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計從確定題目到現(xiàn)在的總結(jié)，感覺最難的是在硬件電路的設(shè)計上，需要用到以前所學過模電數(shù)電的知

53、識，當正真需要時才知道它們的重要。在完成硬件設(shè)計后，就是軟件的設(shè)計了，雖然平時有些積累，但對PID控制的算法的理解還僅僅停留在課本上，根本不知道如何應(yīng)用，特別是參數(shù)的整定。經(jīng)過努力最后還是完成了任務(wù)，設(shè)計中肯定還有很多不足和問題，這些都是我下一步要改進的。</p><p>　　題目確定下來后，我開始嚴格按照進度的要求去進一步的了解題目所要達到的功能，再針對任務(wù)要求查閱相關(guān)的技術(shù)資料。首先就是硬件方案的確定，根據(jù)題

54、目所要達到的功能要求，針對不同的硬件我列出了多個供選擇的方案，最后從各方面的綜合考慮之后確定了各硬件：S08AW60微控制器、Gu100溫度傳感器、LED數(shù)碼管顯示器和獨立式鍵盤。接下來就是對系統(tǒng)整體電路中各子模塊電路的設(shè)計，包括檢測電路、微控制器的工作電路、顯示電路和鍵盤電路。其中最難的就是檢測電路了，從信號的獲取到放大參考了很多相類似的電路圖，感覺還是檢測技術(shù)和模電沒有真正的學懂，導(dǎo)致了在此應(yīng)用知識上困難。</p>&

55、lt;p>　　在軟件設(shè)計方面，該系統(tǒng)需要能夠完成A/D的轉(zhuǎn)換、溫度值的確定、數(shù)值的顯示、鍵盤動作的判斷和電動機的調(diào)速。由于之前在使用S08AW60微控制器上不是太了解，所以A/D轉(zhuǎn)換能夠在微控制器內(nèi)不太容易的完成；溫度值的確定雖然麻煩點，需要對部分溫度值進行列表，剩下的溫度值要經(jīng)過線性插值法確定，但還是很好的設(shè)計好了；顯示和鍵值的程序比較簡單，之前老師講的比較多；電動機的PID增量式算法和PWM控制是這里最難設(shè)計的，特別是參數(shù)的整

56、定，我查閱了很多資料，雖然最終完成設(shè)計任務(wù)，但還是覺得不夠好。</p><p>　　總之，無論是在硬件還是軟件設(shè)計上，我都遇到了不少的問題，明白了自己的不足，也讓我要學到了許多，特別是在課堂上學不到的，更是懂得了如何去發(fā)現(xiàn)問題以及怎樣去解決問題。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 朱玉璽，崔如春，鄺小磊.

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