畢業(yè)論文---高精度長壽命大功率恒溫器電氣控制設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在鋼鐵、機械、石油化工、電力、工業(yè)爐窯等工業(yè)生產(chǎn)中，電阻爐被廣泛應(yīng)用于其中。而電阻爐是一個模型隨爐溫變化而變化的對象，這導(dǎo)致了溫度成為這些行業(yè)極為普遍又極為重要的熱工參數(shù)之一。隨著社會的發(fā)展，技術(shù)的不斷進步，溫度控制的手段越來越優(yōu)越。而單片機因其高可靠性

2、和高性價比，在工業(yè)控制系統(tǒng)，智能化儀器儀表和智能接口等諸多領(lǐng)域內(nèi)得到了極為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文設(shè)計了以單片機為控制核心的爐溫控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含由AVR單片機及其復(fù)位電路，晶振電路，總線收發(fā)電路，譯碼電路，溫度傳感器與系數(shù)接口，顯示電路，存儲器及接口電路組成的控制器，以溫度為被控制量的閉環(huán)控制系統(tǒng)；基于DS18B20的溫度檢測，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；基于交流觸發(fā)器和晶閘管觸發(fā)電路的混合控制，能有

3、效地增加使用壽命和減少調(diào)節(jié)時間。最終整個系統(tǒng)能夠達到響應(yīng)快，精度高，魯棒性強，壽命長的特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機；電阻爐；PID算法；溫度檢測與控制</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The electric resistance furnace are widely used in th

4、e iron and steel, machinery, petrochemicals, power, industrial furnaces and other industrial production, while it is a model varying with temperature object, which results the temperature become a very common and importa

5、nt thermal parameter in these industries. With the development of society and the technology advances, the means of temperature control are becoming more and more advantageous. The Single-chip Microcomputer is widely use

6、d in in</p><p>　　This article designs the control system of furnace temperature using the core of single-chip microcomputer. This system contains the AVR microcontroller and its reset circuit, crystal oscil

7、lator circuit, the bus transceiver circuit, decoding circuit, temperature sensor and the coefficient of interface, display circuit, the memory controller and the closed-loop control system with temperature controlled obj

8、ect. The temperature detection based on DS18B20, which change the analog to digital conver</p><p>　　Key words：Single-chip Microcomputer；Resistance Furnace； PID Control；Temperature Detection and Control；</

9、p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 系統(tǒng)簡介1</p><p>　　1.1ATmega8單片機簡介1</p><p>　　1.1.1簡單概述1</p><p>　　1.1.2主要特性1</p><p>　　1.1.3管腳說明2

10、</p><p>　　1.2檢測元件的比較及選擇3</p><p>　　1.2.1熱敏電阻3</p><p>　　1.2.2 AD5903</p><p>　　1.2.3 DS18B204</p><p>　　1.3控制元件的比較及選擇4</p><p>　　1.3.1固態(tài)繼電器4&

11、lt;/p><p>　　1.3.2交流接觸器5</p><p>　　1.3.2晶閘管觸發(fā)電路5</p><p>　　1.4系統(tǒng)的組成6</p><p>　　1.5溫度控制的工藝要求7</p><p>　　1.5.1 全速升溫段7</p><p>　　1.5.2 調(diào)溫段（亦稱保溫段）7&l

12、t;/p><p>　　1.5.3 自然降溫段7</p><p>　　第二章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計8</p><p>　　2.1確定系統(tǒng)任務(wù)8</p><p>　　2.2系統(tǒng)的組成及工作原理8</p><p>　　2.3電阻爐的數(shù)學(xué)模型及爐溫控制曲線9</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計

13、10</p><p>　　3.1主機電路的設(shè)計10</p><p>　　3.2電源電路的設(shè)計10</p><p>　　3.3溫度檢測電路的設(shè)計11</p><p>　　3.4顯示電路的設(shè)計14</p><p>　　3.5 控制執(zhí)行電路17</p><p>　　3.6鍵盤設(shè)置電路的設(shè)計

14、19</p><p>　　3.7過限報警電路19</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計20</p><p>　　4.1主程序的設(shè)計20</p><p>　　4.2 PID參數(shù)的計算20</p><p>　　第五章 測試與調(diào)整23</p><p>　　5.1 主機電路的測試23&l

15、t;/p><p>　　5.2 顯示電路的測試23</p><p>　　5.3 溫度檢測電路的測試23</p><p>　　5.4 控制執(zhí)行電路的測試23</p><p>　　5.5 硬件測試實物圖24</p><p>　　5.6 PID參數(shù)的測試25</p><p><b>　　

16、結(jié)束語28</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p>　　附錄A：程序清單32</p><p>　　附錄B：DS18B20驅(qū)動41</p><p>　　附錄C：SMC160

17、2A驅(qū)動44</p><p>　　第一章 系統(tǒng)簡介</p><p>　　1.1ATmega8單片機簡介</p><p><b>　　1.1.1簡單概述</b></p><p>　　ATmega8是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間， ATmega

18、8 的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。具體的引腳圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 ATmega8引腳圖</p><p><b>　　1.1.2主要特性</b></p><p>　　高性能、低功耗的 8 位AVR微處理器</p><p>　　先進的RISC 結(jié)

19、構(gòu)</p><p>　　130 條指令 – 大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期</p><p>　　32個8 位通用工作寄存器</p><p><b>　　全靜態(tài)工作</b></p><p>　　工作于16 MHz 時性能高達16 MIPS</p><p>　　只需兩個時鐘周期的硬件乘法器</

20、p><p>　　非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫壽命: 10,000 次</p><p>　　具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)，通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的同時讀寫</p><p>　　512 字節(jié)的EEPROM，擦寫壽命: 100,000 次</p><

21、p>　　1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM</p><p>　　可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密</p><p><b>　　外設(shè)特點</b></p><p>　　兩個具有獨立預(yù)分頻器8 位定時器/ 計數(shù)器, 其中之一有比較功能</p><p>　　一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數(shù)器<

22、/p><p>　　具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC</p><p><b>　　三通道PWM</b></p><p>　　TQFP與MLF 封裝的8 路ADC， 8 路10 位ADC</p><p>　　PDIP封裝的6 路ADC，8 路10 位ADC</p><p><b>　　面向字節(jié)的

23、兩線接口</b></p><p>　　兩個可編程的串行USART</p><p>　　可工作于主機/ 從機模式的SPI 串行接口</p><p>　　具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器</p><p><b>　　片內(nèi)模擬比較器</b></p><p><b>　　特殊的

24、處理器特點</b></p><p>　　上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測</p><p>　　片內(nèi)經(jīng)過標定的RC 振蕩器</p><p><b>　　片內(nèi)/ 片外中斷源</b></p><p>　　5種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式及Standby 模式</p>&l

25、t;p><b>　　I/O 和封裝</b></p><p>　　23個可編程的I/O 口</p><p>　　28引腳PDIP 封裝,32 引腳TQFP 封裝,32 引腳MLF 封裝</p><p><b>　　工作電壓</b></p><p>　　2.7 - 5.5V (ATmega8L)&

26、lt;/p><p>　　4.5 - 5.5V (ATmega8)</p><p><b>　　速度等級</b></p><p>　　0 - 8 MHz (ATmega8L)</p><p>　　0 - 16 MHz (ATmega8)</p><p>　　4 Mhz 時功耗, 3V, 25°

27、C</p><p>　　工作模式: 3.6 mA</p><p>　　空閑模式: 1.0 mA</p><p>　　掉電模式: 0.5 μA</p><p>　　1.1.3管腳說明</p><p>　　VCC ：數(shù)字電路的電源。</p><p><b>　　GND ：地。</b

28、></p><p>　　端口B(PB7..PB0)：為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。通過時鐘選擇熔絲位的設(shè)置， PB6 可作為反向振蕩放大器或時鐘操作電路的輸入端。通過時鐘選擇熔絲位的設(shè)置PB7 可作為反向振蕩放

29、大器的輸出端。若將片內(nèi)標定RC 振蕩器作為芯片時鐘源，且ASSR 寄存器的AS2 位設(shè)置，PB7..6 作為異步 T/C2 的輸入端。</p><p>　　端口C：(PC5..PC0) 端口C 為7 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于高

30、阻狀態(tài)。</p><p>　　PC6/RESET ：若RSTDISBL 熔絲位編程， PC6 作為I/O 引腳使用。注意PC6 的電氣特性與端口C 的其他引腳不同。若RSTDISBL 熔絲位未編程，PC6 作為復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　　端口D(PD7..PD0)：為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱

31、的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。</p><p>　　RESET ：復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　　AVCC ：是A/D轉(zhuǎn)換器、端口C (3..0) 及ADC (7..6) 的電源。不使用ADC時，該引腳應(yīng)直接

32、與VCC 連接。使用ADC 時應(yīng)通過一個低通濾波器與VCC 連接。</p><p>　　AREF ：A/D 的模擬基準輸入引腳。</p><p>　　ADC7..6(TQFP 與MLF 封裝)：作為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入。為模擬電源；作為10位ADC通道。</p><p>　　1.2檢測元件的比較及選擇</p><p><b>　　

33、1.2.1熱敏電阻</b></p><p>　　熱敏體積小，價格便宜，易于通過接觸測試固體溫度。但是對于測量液體溫度表現(xiàn)吧佳。再者，熱敏電阻特性的非線性（或者說近似的分段線性）給單片機的多點恒溫帶來麻煩，要通過大量測試建立溫度/電壓（T/V）表格，才能實現(xiàn)。</p><p>　　1.2.2 AD590</p><p>　　AD590具有精度高、價格低、不

34、需輔助電源、線性好等特點。在以往的試驗中，用起來也頗為方便，但是AD590輸出的是微安級的電流，接觸水會顯著地使輸出非正常，測量便不準確。用絕緣膠布包住導(dǎo)線，但是隨著水溫的升高，會不可避免的產(chǎn)生濕氣且造成影響。</p><p>　　1.2.3 DS18B20</p><p>　　DS18B20具有精度高，測量范圍大，不需要輔助電源等特點，且通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器

35、和DS18B20之間僅需一條連接線（加上地線）。并且用戶可以自定義非易失性溫度報警設(shè)置，所以DS18B20在溫度控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費品等許多熱感測系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。</p><p>　　綜上所述，選擇DS18B20作為溫度傳感器，DS18B20精度高，測量范圍大，不需要輔助電源，單線接口發(fā)送或接收信息等諸多特點，使其在工業(yè)應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢。</p><p>　　1.3控制元件的比較及選

36、擇</p><p>　　1.3.1固態(tài)繼電器</p><p>　　固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，

37、交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。</p><p><b>　　優(yōu)點</b></p><p>　?。?）高壽命，高可靠:SSR沒有機械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的

38、壽命長，可靠性高。</p><p>　?。?）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。</p><p>　?。?）快速轉(zhuǎn)換:固態(tài)繼電器因為采用固體其間，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。</p><p>　?。?）電磁干擾小:固態(tài)繼電器沒有輸入"線圈"，沒有觸點燃

39、弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。</p><p><b>　　缺點</b></p><p>　?。?）導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達1~2V，大功率晶體管的飽和壓漿液災(zāi)1~2V之間，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電祖也較機械觸點的接觸電阻大

40、。</p><p>　?。?）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。</p><p>　?。?）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。</p><p>　?。?）電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。<

41、/p><p>　　（5）固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進行過在保護。固態(tài)繼電器的負載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負載能力將迅速下降。</p><p>　　1.3.2交流接觸器</p><p>　　交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令。主接點一般只有常開接點，而輔助接點常有兩對具有

42、常開和常閉功能的接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。 </p><p>　　交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。 </p><p>　　交流接觸器主要有四部分組成:(1) 電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三副主觸頭和兩個常開、兩個常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯(lián)動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器

43、都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。 </p><p>　　交流接觸器的工作原理：當線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行,觸點閉合,從而接通電源。當線圈斷電時,吸力消失, 動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。 </p><

44、p>　　1.3.2晶閘管觸發(fā)電路</p><p>　　晶閘管有三個極，分別為陽極、陰極和控制極。為了說明晶體閘管的工作原理，我們把晶閘管看成由PNP（T1）和NPN（T2）兩個三極管組合而成，用圖1-2表示電路模型來表示。當陽-陰極之間加正向電壓Vak（Ea）時，同時控制極-陰極間加正向電壓Vgk（Eg）時，就產(chǎn)生控制極電流Ig（Ib2），經(jīng)T2放大后，形成集電極電流Ic2=β2Ib2，這個電流又是T1的基

45、極電流Ib1，即Ib1=Ic2，同樣經(jīng)T1放大，產(chǎn)生集電極電流Ic1=β1β2Ib2，此電流又作為T2的基極電流再行放大，如此循環(huán)往復(fù)，形成正反饋過程，從而使晶閘管完全導(dǎo)通。這個導(dǎo)通過程是在極短的時間內(nèi)完成的，一般不超過幾微秒，稱為觸發(fā)導(dǎo)通過程。導(dǎo)通后即使去掉Eg，晶閘管依靠自身的正反饋作用仍然可以維持導(dǎo)通，并成為不可控。因此Eg只起觸發(fā)導(dǎo)通的作用，一經(jīng)觸發(fā)后，不管Eg存在與否，晶閘管仍將導(dǎo)通。</p><p>

46、　　圖1-2 晶閘管的電路模型</p><p>　　晶體閘管導(dǎo)通時，其正向壓降（陽-陰極間）一般約為0.6～1.2V，但應(yīng)注意的是，如果因外電路負載電阻增加而使晶閘管的陽極電流Ia降低到小于某一數(shù)值Ih時，就不能維持正反饋過程，晶閘管就不能導(dǎo)通，而呈阻斷狀態(tài)因此稱Ih為晶閘管的最小維持電流，它表示維持晶閘管導(dǎo)通的最小陽極電。如果陽極電流Ia小于Ih，則晶閘管呈現(xiàn)正向阻斷狀態(tài)。如果已導(dǎo)通的晶閘管的外加電壓降到零（或

47、切斷電源），則陽極電流Ia降到零，晶閘管自行阻斷。</p><p>　　如果晶閘管加上反向電壓，則此時PN結(jié)承受反向電壓，無論控制極是否加上觸發(fā)電壓，晶閘管均不導(dǎo)通，呈反向阻斷狀態(tài)。</p><p>　　綜上分析可知，晶閘管的導(dǎo)通條件為：除了在陽-陰極間加上一定大小的電壓外，還要在控制極-陰極間加正向觸發(fā)電壓，只要電路滿足這兩個條件，晶閘管才能導(dǎo)通，否則就處于阻斷狀態(tài)。同時還要注意到，一旦

48、管子觸發(fā)導(dǎo)通后，控制極即失去控制作用，這時要使電路阻斷，必須使陽極電壓降到足夠小，使陽極電流降到Ih以下。雙向可控硅的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題。</p><p>　　綜上所述，在系統(tǒng)初始的升溫過程中，加熱功率很大（24KW），故采用交流接觸器來完成，而在后來的溫度調(diào)節(jié)過程中需要來回通斷微調(diào)，對接觸觸點的壽命影響很大，并且由于此時加熱功率小，故采用更加精準的晶閘管觸發(fā)電路來完成控制。</p>

49、<p><b>　　1.4系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　系統(tǒng)由計算機、接口電路、外部設(shè)備等組成，如圖1-3所示?？刂茖ο蟮谋粶y參數(shù)經(jīng)傳感器、變換器，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號，再經(jīng)多路開關(guān)送到送入計算機。。除此之外，有些被測參數(shù)為數(shù)字量、開關(guān)量或脈沖量，它們可過接口直接加至計算機。計算機對數(shù)據(jù)進行處理和計算，然后經(jīng)模擬量或開關(guān)量輸出通道輸出，對被測參數(shù)進行控制。</p

50、><p>　　圖1-3 系統(tǒng)的基本組成框圖</p><p>　　1.5溫度控制的工藝要求</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證爐溫按規(guī)定的工藝曲線變化，超調(diào)小或無超調(diào)，穩(wěn)定性好，不震蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。溫度工藝曲線隨產(chǎn)品不同而不同，一般由以下四部分組成：</p><p>　　1.5.1 全速升溫段</p

51、><p>　　這一過程要求執(zhí)行元件向加熱爐輸送最大能量，使加熱爐全速升溫到某一數(shù)值。這時，微機不須進行控制工作，只須監(jiān)測爐子的溫度，判斷是否結(jié)束升溫過程。</p><p>　　1.5.2 調(diào)溫段（亦稱保溫段）</p><p>　　這一工藝過程是是溫度控制的主要工藝過程，它要求控制系統(tǒng)保證爐溫在各種干擾下能調(diào)節(jié)穩(wěn)定在允許的范圍內(nèi)。</p><p>

52、　　1.5.3 自然降溫段</p><p>　　這一過程中執(zhí)行元件不再向爐子輸送能量，讓其自然冷卻到某一溫度。此時，微機只須監(jiān)測爐溫即可，有時甚至無需做任何工作。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1確定系統(tǒng)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計內(nèi)容：結(jié)合電力電子技術(shù)，達到高

53、效率精確控制高功率（24KW）加熱裝置，降低調(diào)節(jié)溫差，縮短調(diào)節(jié)時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低燃耗,節(jié)約能源。并達到以下技術(shù)要求：延長機械轉(zhuǎn)換觸點壽命，解決大功率電器的升溫難題。參數(shù)設(shè)定便利、直觀，溫度測量準確，溫控精度±0.5℃，控制溫度范圍0～120℃，過限報警，并最終由大屏幕液晶顯示參數(shù)</p><p>　　2.2系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　恒溫控制系統(tǒng)硬件電路由溫度

54、檢測，單片機PID運算，輸出控制和過限報警四個模塊組成。如圖2-1所示，檢測模塊作為閉環(huán)的反饋實時檢測溫度，經(jīng)過放大處理后將信號傳送給單片機，經(jīng)過處理后，一方面送往液晶顯示器，另一方面，與系統(tǒng)溫度設(shè)定值相比較，通過PID算法控制溫度達到所需值。其中輸出控制模塊部分由兩塊組成：由晶閘管觸發(fā)電路和交流接觸器協(xié)調(diào)控制通斷。由于初始的全功率加熱電流大，晶閘管允許通過的電流小，故采用交流接觸器進行控制；在后期的溫度調(diào)整時期，需要來回通斷以調(diào)整溫度

55、達到預(yù)期值，對交流接觸器的觸點壽命有很大的影響，故采用晶閘管觸發(fā)電路。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　2.3電阻爐的數(shù)學(xué)模型及爐溫控制曲線</p><p>　　被控對象是一個電阻爐，它的傳遞函數(shù)可以表示為：</p><p><b>　　= </b></p><p&g

56、t;　　其中， 表示對象慣性時間，K表示對象放大系數(shù),</p><p>　　一個電爐的爐溫控制要求按下圖所示曲線規(guī)律變化。從加溫開始到a點（對應(yīng)溫度為Ta）為自由升溫段，當溫度達到Ta后收入模糊PID控制，使爐溫在超調(diào)滿足給定指標的條件下進入保溫段b－c，c－d段為自然降溫段，無需控制。</p><p>　　圖2-2 爐溫控制曲線</p><p><b&g

57、t;　　第三章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　硬件電路主要有：主機電路、電源部分的電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤設(shè)置電路、顯示電路、控制執(zhí)行電路以及過限報警電路。下面將具體介紹各部分電路。</p><p>　　3.1主機電路的設(shè)計</p><p>　　主機電路選用Mega8單片機，它是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其

58、先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間， ATmega8 的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。具體的引腳圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 ATmega8引腳圖</p><p>　　其中15腳接溫度傳感器DS18B20，16,13腳分別為兩個控制端，12腳為過限報警端，2-5腳為鍵盤輸入端。</p><p>

59、;　　3.2電源電路的設(shè)計</p><p>　　由于本系統(tǒng)所用到的一系列芯片的電源都是直流電源，而現(xiàn)實中用的都是交流電，故要把交流電整流成直流電，本設(shè)計運用的是橋式整流法把交流電整流成直流電，從而滿足系統(tǒng)的要求。整流原理圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 橋式整流電路</p><p>　　3.3溫度檢測電路的設(shè)計</p><p>

60、;　　DS1820 有三個主要數(shù)字部件：1）64 位激光ROM， 2）溫度傳感器，3）非易失性溫度報警觸發(fā)器TH 和TL。器件用如下方式從單線通訊線上汲取能量：在信號線處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。DS1820 也可用外部5V 電源供電。</p><p>　　圖3-3 DS18B20方框圖</p><p

61、>　　DS1820 依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立ROM 操作協(xié)議，才能進行存儲器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面5 種ROM 操作命令之一：1）讀ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳過ROM，5）報警搜索。這些命令對每個器件的激光ROM 部分進行操作，在單線總線上掛有多個器件時，可以區(qū)分出單個器件，同時可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號的器件。成功執(zhí)行完一條ROM 操作序列后，即可進

62、行存儲器和控制操作，控制器可以提供6 條存儲器和控制操作指令中的任一條。一條控制操作命令指示 DS1820 完成一次溫度測量。測量結(jié)果放在DS1820 的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。溫度報警觸發(fā)器TH 和TL 各由一個EEPROM 字節(jié)構(gòu)成。如果沒有對DS1820 使用報警搜索命令，這些寄存器可以作為一般用途的用戶存儲器使用。可以用一條存儲器操作命令對TH 和TL 進行寫入，對這些寄存器的讀出需要

63、通過暫存器。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進行讀寫。</p><p>　　寄生電源會在I/O 或VDD 引腳處于高電平時“偷”能量。當有特定的時間和電壓需求時（見節(jié)標題“單線總線系統(tǒng)”），I/O 要提供足夠的能量。寄生電源有兩個好處：1）進行遠距離測溫時，無需本地電源，2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀ROM。要想使 DS1820 能夠進行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O 線必須在轉(zhuǎn)換期間保證供電。由于DS1820 的工

64、作電流達到1mA，所以僅靠5K 上拉電阻提供電源是不行的，當幾只DS1820 掛在同一根I/O線上并同時想進行溫度轉(zhuǎn)換時，這個問題變得更加尖銳。有兩種方法能夠使 DS1820 在動態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)。第一種方法，當進行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2 存儲器操作時，給I/O 線提供一個強上拉。用MOSFET 把I/O 線直接拉到電源上就可以實現(xiàn)，見圖3-4。在發(fā)出任何涉及拷貝到E2 存儲器或啟動溫度轉(zhuǎn)換的協(xié)議之后，必須在最多10μs 之

65、內(nèi)把I/O 線轉(zhuǎn)換到強上拉。使用寄生電源方式時，VDD 引腳必須接地。</p><p>　　圖3-4 溫度轉(zhuǎn)換期間的強上拉電阻供電</p><p>　　另一種給 DS1820 供電的方法是從VDD 引腳接入一個外部電源，見圖3-5。這樣做的好處是I/O線上不需要加強上拉，而且總線控制器不用在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平。這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線總線上進行其他數(shù)據(jù)往來。另外，在單線總線上可以

66、掛任意多片DS1820，而且如果它們都使用外部電源的話，就可以先發(fā)一個Skip ROM 命令，再接一個Convert T 命令，讓它們同時進行溫度轉(zhuǎn)換。注意當加上外部電源時，GND 引腳不能懸空。</p><p>　　圖3-5 用VDD供電</p><p>　　溫度高于 100℃時，不推薦使用寄生電源，因為DS1820 在這種溫度下表現(xiàn)出的漏電流比較大，通訊可能無法進行。在類似這種溫度的情

67、況下，強烈推薦使用DS1820 的VDD 引腳。對于總線控制器不知道總線上的 DS1820 是用寄生電源還是用外部電源的情況，DS1820 預(yù)備了一種信號指示電源的使用意圖?？偩€控制器發(fā)出一個Skip ROM 協(xié)議，然后發(fā)出讀電源命令，這條命令發(fā)出后，控制器發(fā)出讀時間隙，如果是寄生電源，DS1820 在單線總線上發(fā)回“0”，如果是從VDD 供電，則發(fā)回“1”，這樣總線控制器就能夠決定總線上是否有DS1820 需要強上拉。如果控制器接收到

68、一個“0”，它就知道必須在溫度轉(zhuǎn)換期間給I/O 線提供強上拉。</p><p>　　DS1820 通過一種片上溫度測量技術(shù)來測量溫度。圖3-6 示出了溫度測量電路的方框圖。</p><p>　　圖3-6 溫度測量電路方框圖</p><p><b>　　溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系</b></p><p>　　DS1820 是這樣測溫的

69、：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于-55℃的一個值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到-55℃）的值增加，表明所測溫度大于-55℃。同時，計數(shù)器被復(fù)位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。</

70、p><p>　　斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。DS1820 內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供0.5℃的分辨力。溫度以16bit 帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，表1 給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。</p>

71、<p>　　DS1820 測溫范圍-55℃~+125℃，以0.5℃遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個轉(zhuǎn)換因子查找表。</p><p>　　3.4顯示電路的設(shè)計</p><p>　　顯示電路采用的是SMC1602A，其具體的技術(shù)參數(shù)如下。</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)：</b></p><p>&

72、lt;b>　　接口信號說明</b></p><p><b>　　控制器接口說明</b></p><p><b>　　1．基本操作時序</b></p><p>　　讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：D0~D7狀態(tài)字</p><p>　　寫

73、指令：輸入：RS=L，RW=L，D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無</p><p>　　讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)</p><p>　　寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L，D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無</p><p><b>　　2．狀態(tài)字說明</b&

74、gt;</p><p>　　3．RAM地址映射圖</p><p>　　控制器內(nèi)部帶有80*8位（80字節(jié)）的RAM緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 RAM地址映射圖</p><p><b>　　4．指令說明</b></p><p><b>　　初始化設(shè)置&l

75、t;/b></p><p><b>　　顯示模式設(shè)置</b></p><p>　　顯示開/關(guān)及光標設(shè)置</p><p><b>　　數(shù)據(jù)控制</b></p><p>　　控制器內(nèi)部設(shè)有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部80字節(jié)RAM。</p><p>&l

76、t;b>　　數(shù)據(jù)指針設(shè)置</b></p><p><b>　　其他設(shè)置</b></p><p>　　初始化過程（復(fù)位過程）</p><p><b>　　延時15ms</b></p><p>　　寫指令38H(不檢測忙信號)</p><p><b>

77、　　延時5ms</b></p><p>　　寫指令38H(不檢測忙信號)</p><p><b>　　延時5ms</b></p><p>　　寫指令38H(不檢測忙信號)</p><p>　　(以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號)</p><p>　　寫指令38H：顯示模

78、式設(shè)置</p><p>　　寫指令08H：顯示關(guān)閉</p><p>　　寫指令01H：顯示清屏</p><p>　　寫指令06H：顯示光標移動設(shè)置</p><p>　　寫指令0CH：顯示開及光標設(shè)置</p><p>　　具體的電路圖如圖3-8所示</p><p>　　圖3-8 液晶顯示電路圖&l

79、t;/p><p>　　3.5 控制執(zhí)行電路</p><p>　　控制電路分為兩個部分，原理圖3-5所示。在初始加熱階段，交流接觸器閉合，全功率加熱，在中期的溫度調(diào)整過程中，交流接觸器斷開，由可控硅觸發(fā)電路控制一路加熱器低功率加熱。</p><p>　　圖3-9 控制電路原理圖</p><p>　　第一部分為可控硅觸發(fā)電路，本設(shè)計中采用固定周期控制

80、方式，設(shè)定控制周期T為1秒（100個電網(wǎng)周波）。設(shè)P為電阻爐全導(dǎo)通時功率，N為導(dǎo)通周期數(shù)，P為電阻爐平均輸出功率，則P＝（N／100）PH。</p><p>　　當U（K）不等于0，經(jīng)轉(zhuǎn)換的N也不為0，在外部中斷0服務(wù)程序中將P3.4為“1”，使MOC3041的1、2引腳導(dǎo)通，由于這時正好是電壓的這零點，由此使MOC3041自帶的過零檢測器有效，使MOC3041的4、6端導(dǎo)通，此時CON為“1”，發(fā)光二極管LED

81、亮燈，從而使晶閘管導(dǎo)通。而每中斷一次，即每經(jīng)過一個周波N減1，直減到N為0，則將P3.4置0，此時CON為“0”，發(fā)光二極管LED熄滅，從而使晶閘管截止。當U（K）為100時，控制周期中的100個周波全導(dǎo)通。 </p><p>　　可控硅觸發(fā)電路如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-10 可控硅觸發(fā)電路</p><p>　　單片機控制口輸出觸發(fā)信號使晶閘管導(dǎo)通

82、，此時，流經(jīng)晶閘管的電流是完整的正弦電流，避免電網(wǎng)波形的畸變。</p><p>　　第二部分是由交流接觸器LC1 D0910和上述電路配合完成，由可控硅觸發(fā)電路來控制交流接觸器的通斷從而來控制整個電路的通斷。</p><p>　　3.6鍵盤設(shè)置電路的設(shè)計</p><p>　　圖3-11 鍵盤設(shè)置電路</p><p>　　其中，K1,K2,K3

83、,K4分別接到單片機I/O口。</p><p><b>　　3.7過限報警電路</b></p><p>　　在單片機的12口（PD6）接LED燈，程序設(shè)置過60℃報警。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1主程序的設(shè)計</b>

84、;</p><p>　　本系統(tǒng)是一種控制電阻爐溫的系統(tǒng)，在系統(tǒng)對電阻爐進行溫度檢測和控制之前，必須先對系統(tǒng)進行初始化，并進行一些初步的操作，這部分工作就是在主程序里面完成的。下圖4-1是其流程圖</p><p>　　圖4-1 初始化流程框圖</p><p>　　4.2 PID參數(shù)的計算</p><p>　　在自由升溫段，希望升溫越快越好，因此

85、，自由升溫段控制方程為： U(n)=1 (T ≤0.8 T0 )(在實際程序中，U(n)=1表示全導(dǎo)通時的數(shù))。而由于在本次的電路設(shè)計中在一開始的自由升溫過程中采取的是交流接觸器全功率加熱，晶閘管觸發(fā)電路相當于短路，故不需要PID控制。</p><p>　　在溫度恒定階段，交流接觸器斷開，由晶閘管觸發(fā)電路來進行PID控制電路以此穩(wěn)定溫度到達設(shè)定值。PID控制算法的差分方程形式為：</p><p

86、>　　U(n)=U(n-1)+ KP[e(n)-e(n-1)]+KI e(n)+ KD[e(n)-2e(n)+e(n-2)]</p><p>　　其中，KP是比例系數(shù)，KI是積分系數(shù)，KI=KP·T/ TI，KD為微分系數(shù)，KD= KP·TD / T。</p><p>　　通過仿真測試多組數(shù)據(jù)，最終得出值為：KP=200，KI=200，KD=60。</p&g

87、t;<p>　　整個差分方程都是執(zhí)行整數(shù)運算，U(n)，計算開始時U(n-1)=0,e(n-1)=0,e(n-2)=0。每次采樣計算一次e(n)、U(n)，并將e(n)、U(n)保存起來，變成e(n－1)、e(n-2)、U(n－1)，供下一次采樣時刻使用。控制時，首先取給定值，再對電爐的溫度進行采樣，把采樣結(jié)果和給定值進行比較而產(chǎn)生偏差e(n)，通過上式進行計算，求出即時控制量U(n)并存入內(nèi)存中。在INT0 中斷服務(wù)程序

88、中對U(n)進行操作，以控制晶閘管的導(dǎo)通時間，達到控制輸出功率的目的。</p><p>　　具體的PID軟件流程圖如圖4-2所示，其中ek為誤差，ek1為上一次的誤差，ek2為誤差的積累和，uk是控制量。</p><p>　　圖4-2 PID軟件流程圖</p><p>　　第五章 測試與調(diào)整</p><p>　　5.1 主機電路的測試<

89、;/p><p>　　通上電之后，指示燈顯示正常，能夠?qū)⒊绦蛳螺d到單片機中并且運行正常。</p><p>　　5.2 顯示電路的測試</p><p>　　按照電路圖正確將液晶1602連接到單片機的相應(yīng)口上，寫一個簡單的顯示函數(shù)，如果能夠正確顯示，則說明顯示模塊正確。若不能正確顯示，則從兩方面進行檢查；一是硬件電路，而是軟件驅(qū)動。硬件電路可以通過對照電路圖，借助萬用表逐腳校

90、正。至于軟件驅(qū)動，則通過proteus軟件仿真進行測試。</p><p>　　5.3 溫度檢測電路的測試</p><p>　　溫度采集硬件電路很簡單，主要是軟件驅(qū)動，需要通過對照DS18B20時序圖進行驅(qū)動編寫，然后將當前溫度顯示在液晶上，采集溫度與當前溫度差不多即說明驅(qū)動正確，可以通過加熱或冷卻進一步測試。</p><p>　　5.4 控制執(zhí)行電路的測試</

91、p><p>　　端口通上高電平之后，晶閘管兩端連通。一開始不通，無論是通高電平還是低調(diào)平。經(jīng)過對電路的研究，發(fā)現(xiàn)晶閘管的T1和T2接反了，導(dǎo)致兩端始終連通。</p><p>　　5.5 硬件測試實物圖</p><p>　　5.6 PID參數(shù)的測試</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p

92、><b>　　圖5-2</b></p><p><b>　　圖5-3</b></p><p><b>　　圖5-4</b></p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)階段所學(xué)知識的一個總結(jié)。這次的畢業(yè)設(shè)計，我做的

93、是高精度長壽命大功率恒溫器電氣控制設(shè)計，以此來提高自己的綜合解決問題以及應(yīng)用知識的能力。由于本身知識水平以及時間有限，在本次設(shè)計中的某些問題可能設(shè)想不夠周全。比如，控制方法的不夠完美，參數(shù)的設(shè)置不夠合理，或許還有很多問題還沒有發(fā)現(xiàn)，希望老師給予指出。</p><p>　　由于是初次接觸強電設(shè)計，剛開始畏手畏腳的。這次設(shè)計可以說是一波三折，在設(shè)計開始的前兩天，我就已經(jīng)將單片機控制部分的軟硬件設(shè)計好了，但是在驅(qū)動加熱

94、爐的部分卻花費了我很多時間。剛開始我使用了學(xué)校提供的光耦驅(qū)動芯片，可能是我對芯片不太了解，也沒有關(guān)于芯片的資料，從單片機輸出的PWM信號經(jīng)過光耦驅(qū)動后沒法得到我需要的信號。然后我自己用紅外發(fā)光對管做了一個光電耦合器，由于未考慮自己設(shè)計的光耦的耐壓值，當加上220V電后，光耦即被燒壞了。于是我自己更換了一片光耦芯片，并自己用三極管等分立元件搭建了MOSFET驅(qū)動電路，這部分經(jīng)過驗證后可以使用。但是隨后我又遇到了困難，，又換了兩種MOSFE

95、T芯片，芯片仍然不能正常工作，或許是芯片的質(zhì)量不夠高，耐壓不夠高，很容易就被燒壞了，最后我請教了身邊的一些同學(xué)，他給我介紹了一款功能比較好的MOSFET芯片，我買回來試驗后，很成功的實現(xiàn)了功能。所以我認為做設(shè)計選擇元器件很重要，另外還要注意各個器件的使用環(huán)境，不同的電路在不同的環(huán)境下去產(chǎn)生不同的效果。在控制過程中，由于以前沒有使用過晶閘管，所以在開始的實驗測試過程中T1和T2始終導(dǎo)通，經(jīng)過仔細的檢查和思考，發(fā)現(xiàn)T</p>

96、<p>　　在初期的設(shè)計中，我采用的是51單片機，而通過別人介紹和自身的學(xué)習(xí)，我體會到Mega8單片機在各方面相對于51單片機的優(yōu)越性，包括片內(nèi)資源的豐富，響應(yīng)速度快，性價比高等，故最后采用了Mega8單片機，而且在連線上也稍微簡單，這使得在硬件電路的設(shè)計稍微輕松一點。</p><p>　　這次還學(xué)習(xí)到液晶的顯示，如何連線，如何驅(qū)動液晶，這些還是有很大的學(xué)問的，其中涉及到的最大的一個問題在于時序圖的合理

97、運用。包括DS18B20也是要對時序圖有一個準確的認識。</p><p>　　在初期的設(shè)計中，我選擇了使用模糊PID控制以達到一個更好的控制效果，而通過對課題的深入研究以及后期的硬件電路的搭建，我體會到這次課題的高精度不是在軟件手法上有所提高，而是通過一個交流接觸器和晶閘管配合使用的硬件電路的提高來完成這樣一個效果。在控制手法上仍然采用傳統(tǒng)的PID控制，通過多次實驗數(shù)據(jù)的測試，獲得了最終的參數(shù)值。</p&g

98、t;<p>　　作為一個初學(xué)者，從想法的產(chǎn)生，到想法在理論上的可行性，以及到最后的設(shè)計完成，無不需要突破種種困難，但是我都挺了過來。雖然過程很艱苦，但是當做完以后，心里是無法言以表達的激動。它對我以后的設(shè)計思想、設(shè)計方法、設(shè)計過程都將會產(chǎn)生深遠的影響。學(xué)會查閱資料是我在這次設(shè)計中的最大收獲，畢竟一個人的知識水平有限，而資料在設(shè)計中的作用可以說是舉足輕重。不斷地收集和查閱資料使我知識面不斷拓寬，為以后也打下了良好的基礎(chǔ)。通過

99、設(shè)計，使我對一個產(chǎn)品的設(shè)計過程有了全面的了解，設(shè)計過程中出現(xiàn)的許多困難也使我自己不斷完善。不斷的堅持使我信心百倍，不斷的完善思路，達到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中的要求。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計，首先要感謝*老師和畢老師對于我在理論上的指導(dǎo)和具體實施的幫助，作為一個初學(xué)者，在好多方面還是相當不成熟的，包括思路和具體的實施，通

100、過xx老師的指導(dǎo)，我基本明確了課題的方向和具體的實施方案，并最終通過自己的努力達到所要求的目標，還有要感謝學(xué)校實驗室給予我平臺以及實驗期間的幫助，感謝學(xué)校對于此次畢業(yè)設(shè)計的合理安排和支持，能夠讓我合理的安排時間如期完成。最后，感謝身邊的朋友對我的幫助與支持。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王開廈.應(yīng)用變頻器和溫度控制器實現(xiàn)窯爐

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102、用[M]，北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2006年</p><p>　　[5] Terry Bartelt，工業(yè)控制電子學(xué)—設(shè)備、系統(tǒng)與應(yīng)用[M]，北京：清華大學(xué)出版社</p><p>　　[6]Sue Baumann, Meredith Flynn, Minneapolis，Microcomputers and information technology[M]， St. Paul

103、: West Pub. Co., c1997</p><p>　　[7] Robert Grauer, Advanced microcomputer applications[M] ，New York: McGraw-Hill</p><p>　　[8] 何加銘主編; 曾興斌[等]編，嵌入式32位微處理器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M],北京: 電子工業(yè)出版社, 2006年</p>&l

104、t;p>　　[9]張志強,王順晃,舒迪前.一種新型的智能控制器及其在電加熱爐中的應(yīng)用[J].自動化學(xué)報,1994,20(5):622-626</p><p>　　[10]俞欣瀅.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電氣控制,2009,28(30):50-52</p><p>　　[11]楊寧.電阻爐模糊調(diào)功溫度控制[J].電子測量與儀器學(xué)報,1995,9(2):50-54</p

105、><p>　　[12]俞紅衛(wèi).一種PID控制與模糊控制相結(jié)合的智能溫度控制系統(tǒng)[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2007,7(2):106-109</p><p>　　[13]蘇小紅,陳惠鵬,孫志崗[等]編,C語言大學(xué)實用教程[M],北京:電子工業(yè)出版社,2004年</p><p>　　[14]高鋒主編,單片微型計算機原理與接口技術(shù)[M],北京:科學(xué)出版社,2008年<

106、;/p><p>　　[15]顧德英,羅云林,馬淑華編,計算機控制技術(shù)[M],北京:北京郵電大學(xué)出版社,2008年</p><p>　　[16]賈伯年,俞樸,宋愛國編,傳感器技術(shù)[M],南京:東南大學(xué)出版社,2007年</p><p><b>　　附錄A：程序清單</b></p><p>　　#include <iom8

107、v.h></p><p>　　#include <macros.h></p><p>　　#include "LCD.h"</p><p>　　#define CYCLE 7812</p><p><b>　　/*</b></p><p><b>　

108、　端口分配:</b></p><p><b>　　液晶顯示:</b></p><p>　　PC0-3:DATA4-7</p><p><b>　　PC4:EN</b></p><p><b>　　PC5:RS</b></p><p>　　DS

109、18B20: PB0</p><p>　　交流接觸器: PD7</p><p>　　PWM輸出: PB1</p><p><b>　　按鍵: PD0-3</b></p><p><b>　　*/</b></p><p>　　volatile unsigned char t0,

110、t1;</p><p>　　volatile unsigned int seconds;</p><p>　　volatile unsigned char key_num;//存放按鍵值</p><p>　　volatile unsigned char key_flag=0;//記錄按鍵狀態(tài) 0 no key </p><p>　　volat

111、ile unsigned char Show_flag;</p><p>　　volatile unsigned char con_temp_show[5];</p><p>　　volatile int con_temp,cur_temp;</p><p>　　unsigned char temp_shan_bit;</p><p>　　u

112、nsigned char Show_mode=0;</p><p>　　long int dU=0; // 增量PID運算的增量 </p><p>　　int Error[3] = {0,0,0};//存放偏差 </p><p>　　char PID_flag=0;//是否執(zhí)行PID的標志 </p><p>　　void Temper_PID

113、(void)//PID控制函數(shù)分段式PID調(diào)節(jié)器，不同溫度采用不同的PID參數(shù)，同一溫度，在不同的加熱狀態(tài)也分段采用不同的PID調(diào)節(jié)參數(shù) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　Error[2] = con_temp-cur_temp;</p><p>　　if( Error[2]>50)</p>

114、<p><b>　　{</b></p><p>　　PORTD|=0x80;//開啟交流接觸器</p><p><b>　　dU=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(Error[2]<-50)</p&g

115、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　PORTD&=0x7f;//關(guān)閉交流接觸器</p><p><b>　　dU=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b>&

116、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　PORTD&=0x7f;//關(guān)閉交流接觸器 dU=((Error[2]-Error[1])*200)+((Error[2])*200)+((Error[2]-(Error[1]*2)+Error[0])*60);</p><p>　　dU+=(con_temp-300)*