計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的3</b></p><p>　　2.設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)3</p><p>　　3. 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　

2、　4.硬件選擇以及相關(guān)電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　4.1溫度傳感器的選擇4</p><p>　　4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器5</p><p>　　4.2.1ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)6</p><p>　　4.2.2信號(hào)引腳7</p><p>　　4.2.3工作時(shí)序與使用說明8</p><p&g

3、t;　　4.3控制器89C5110</p><p>　　4.4數(shù)碼管顯示電路11</p><p>　　4.4.1 LED數(shù)碼管的組成11</p><p>　　4.4.2數(shù)碼管顯示方式12</p><p>　　5.PID控制算法14</p><p>　　6. 各子程序流程圖15</p><

4、p>　　6.1 PID控制程序流程圖15</p><p>　　6.2 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖15</p><p>　　6.3 顯示程序流程圖16</p><p>　　6.4溫度控制總程序流程圖16</p><p><b>　　心得體會(huì)17</b></p><p><b>　

5、　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　附錄1：溫度控制系統(tǒng)總電路圖19</p><p>　　附錄2：溫度控制系統(tǒng)程序清單21</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較

6、為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。本設(shè)計(jì)介紹了以AD590集成溫度傳感器為采集器、AT89C51為控制器、ADC0809為A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)溫度進(jìn)行智能控制的溫度控制系統(tǒng)。其主要過程如下：利用傳感器對(duì)將非電量信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)再入A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳遞給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并向外圍設(shè)備發(fā)出控制信號(hào)。</p><p>　　論文首先介紹了單片機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)及原理，然后具體介紹了控制系統(tǒng)的溫度傳

7、感器部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器89C51部分以及數(shù)碼管顯示和鍵盤控制部分，接著相信介紹了溫度控制系統(tǒng)各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)，最后闡述了溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主程序和各個(gè)子程序。</p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)89C51 溫度傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 溫度控制</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)</b></p><p><b

8、>　　1.設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　設(shè)計(jì)制作和調(diào)試一個(gè)由工業(yè)控制機(jī)控制的溫度測(cè)控系統(tǒng)。通過這個(gè)過程學(xué)習(xí)溫度的采樣方法，A/D變換方法以及數(shù)字濾波的方法。通過實(shí)踐過程掌握溫度的幾種控制方法，了解利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)</p><p>　　1、每組4～5同學(xué)，每個(gè)小組根據(jù)設(shè)計(jì)室提供的設(shè)

9、備及設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出實(shí)際電路組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)。</p><p>　　2、根據(jù)設(shè)備情況以及被控對(duì)象，選擇1～2種合適的控制算法， </p><p>　　框圖和源程序，并進(jìn)行實(shí)際操作和調(diào)試通過。</p><p>　　編制程序溫度指標(biāo)：60～80℃之間任選；偏差：1℃。</p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)<

10、;/b></p><p>　　本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊構(gòu)成。設(shè)計(jì)思想是通過溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎妷海┬盘?hào)，但我們要知道經(jīng)溫度變化引起電流（電壓）信號(hào)的改變是非常小的，此時(shí)如果被模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的話效果是非常不明顯的，因此我們將其通過一個(gè)信號(hào)放大模塊進(jìn)行放大。再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后送入單片機(jī)AT89C51，而單片機(jī)通過PID算法控制烘箱的電爐加熱，并且使數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度，從而實(shí)現(xiàn)

11、溫度的高精度控制。</p><p>　　4.硬件選擇以及相關(guān)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1溫度傳感器的選擇</p><p>　　傳感器的選取目前市場(chǎng)上溫度傳感器繁多就此我們提出了以下三種選取方案：</p><p>　　方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類溫度傳感器在各方面特性都比較優(yōu)秀，但其成本較高。</p><p&g

12、t;　　方案二：采用熱敏電阻，選用此類元器件有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但由于熱敏電阻的非線性特性會(huì)影響系統(tǒng)的精度。</p><p>　　方案三：選用美國(guó)Analog Devices 公司生產(chǎn)的二端集成電流傳感器AD590，此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量范圍在-50℃--+150℃，滿刻度范圍誤差為±0.3℃，當(dāng)電源電壓在5—10V之間，穩(wěn)定度為1﹪時(shí)，誤差只有±0.01℃，

13、其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　比較以上三種方案，方案三具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此此次設(shè)計(jì)選用方案三。</p><p>　　圖4-1 溫度采集電路</p><p>　　選用溫度傳感器AD590，AD590具有較高精度和重復(fù)性（重復(fù)性優(yōu)于0.1℃，其良好的非線形可以保證優(yōu)于0.1℃的測(cè)量精度，利用其重復(fù)性較好的特點(diǎn)，通過非線形補(bǔ)償，可以達(dá)到0.1℃

14、測(cè)量精度）。超低溫漂移高精度運(yùn)算放大器OP-07將“溫度-電壓”信號(hào)放大。便于A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以提高溫度采集電路的可靠性。</p><p>　　集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0℃時(shí)輸出為0，溫度25℃時(shí)輸出為2.982V。電流輸出型的靈敏度為1µA/K。這樣便于A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。</p><p><b>

15、;　　4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　ADC0809是M美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs左右。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。</p><p>　　圖4-2 ADC0809引腳圖<

16、;/p><p>　　4.2.1ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖中多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，表4-1為通道選擇表。 </p>

17、<p>　　圖4-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　表4-1通道選擇表</b></p><p><b>　　4.2.2信號(hào)引腳</b></p><p>　　ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖4-3和圖4-2所示。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然，在此就不再贅述，

18、下面僅對(duì)各引腳定義分述如下： </p><p>　?。?）IN0～I(xiàn)N7——8路模擬輸入，通過3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來選通一路。</p><p>　?。?）D7～D0——A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。</p><p>　　（3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬

19、通道選擇地址信號(hào)，ADDA為低位，ADDC為高位。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4-1所示。</p><p>　?。?）VR(+)、VR(-)——正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。在單極性輸入時(shí)，VR(+)=5V，VR(-)=0V；雙極性輸入時(shí)，VR(+)、VR(-)分別接正、負(fù)極性的參考電壓。</p><p>　　（5）ALE——地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)

20、此信號(hào)有效時(shí)，A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)，該信號(hào)常和START 信號(hào)連在一起，以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　START——A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換器清零，下降沿開始A/D轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中。</p><p&g

21、t;　?。?）EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。該信號(hào)可作為被CPU查詢的狀態(tài)信號(hào)，也可作為對(duì)CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)。在需要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，EOC也可作為啟動(dòng)信號(hào)反饋接到START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。</p><p>　?。?）OE——輸出允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0808/0809的輸出三態(tài)門被打

22、開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。在中斷工作方式下，該信號(hào)往往是CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)。</p><p>　　4.2.3工作時(shí)序與使用說明</p><p>　　圖4-4 ADC0809工作時(shí)序圖</p><p>　　用單片機(jī)控制ADC時(shí)，多數(shù)采用查詢和中斷控制兩種方式。查詢法是在單片機(jī)把啟動(dòng)命令送到ADC之后，執(zhí)行別的程序，同時(shí)對(duì)ADC的狀態(tài)進(jìn)行查詢，以檢查A

23、DC變換是否已經(jīng)完成，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制是在啟動(dòng)信號(hào)送到ADC之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束并向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)此中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回到原程序。這種方法單片機(jī)無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)間管理，CPU效率高，所以特別適合于變換時(shí)間較長(zhǎng)的ADC。本設(shè)計(jì)采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。由于ADC0809片內(nèi)無時(shí)鐘，故運(yùn)用8051提供的地址鎖存使能

24、信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得時(shí)鐘。因?yàn)锳LE信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6，如果時(shí)鐘頻率為6MHz,則ALE信號(hào)的頻率為1MHz，經(jīng)二分頻后為500kHz，與AD0809時(shí)鐘頻率的典型值吻合。由于AD0809具有三態(tài)輸出鎖存器，故其數(shù)據(jù)輸出引角可直接與單片機(jī)的總線相連。地址碼引腳ADDA～C分別與地址總線的低3位A0、A1、A2相連，以選通IN0～I(xiàn)N7中的一個(gè)通道。采用單片機(jī)的P2.7（地址總線最高位</p>&

25、lt;p>　　ADC0809是一個(gè)8路8位逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器。AD0809的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100µs。在CPU啟動(dòng)A/D命令后，便執(zhí)行一個(gè)固定的延時(shí)程序，延時(shí)時(shí)間應(yīng)略大于A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間；延時(shí)程序一結(jié)束，便執(zhí)行數(shù)據(jù)讀入指令，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。我們只用了其一路AD轉(zhuǎn)換，參考電壓2.56V，即一位數(shù)字量對(duì)應(yīng)10mV即1℃。所以用起來很方便。</p><p>　　ADC0809是帶有8路模擬開關(guān)的8位A/D

26、轉(zhuǎn)換芯片，所以它可有8個(gè)模擬量的輸入端，由芯片的A，B，C三個(gè)引腳來選擇模擬通道中的一個(gè)。A，B，C三端分別與AT89C51的P0.0~P0.2相接。地址鎖存信號(hào)(ALE)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（START），由P2.6和/WR或非得到。輸出允許，由P2.6和/RD或非得到。時(shí)鐘信號(hào)，可有89C51的ALE輸出得到，不過當(dāng)采用12M晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行二分頻，以滿足ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)必須小于640K的要求。</p><p

27、>　　4.3控制器89C51</p><p>　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM ),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)

28、可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的主要特性：</p><p>　　(1)與MCS-51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；</p><p>　　(2)靈活的在線系統(tǒng)編程，掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性；</p><p>　　(3)壽命為1000次寫/擦周期，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可10年以上；

29、</p><p>　　(4)全靜態(tài)工作模式：0Hz-33Hz；</p><p>　　(5)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；</p><p>　　(6)128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線；</p><p>　　(7)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源；</p><p>　　(8)全雙工串行UART通道，低功耗的閑置和掉電模

30、式；</p><p>　　(9)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；</p><p>　　圖4-5 AT89C51結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.4數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　4.4.1 LED數(shù)碼管的組成</p><p>　　LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也稱為數(shù)碼管。其結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。它由8個(gè)發(fā)

31、光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示0-9、A-F及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。</p><p>　　數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)規(guī)格，電阻為外接。共陰極數(shù)碼管的發(fā)光二極管陰極共地，當(dāng)某發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極數(shù)碼管的發(fā)光二極管是陽(yáng)極，并接高電平，對(duì)于需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管將其陰極接低電平即可。</p><p>　　圖4-6 LED數(shù)碼管顯示圖</p><

32、p>　　4.4.2數(shù)碼管顯示方式</p><p>　　（1） 靜態(tài)顯示方式</p><p>　　直接利用并行口輸出。LED顯示工作于靜態(tài)顯示方式時(shí),各位的共陰極連接在一起接地;每位的段選線分別于一個(gè)8位的鎖存輸出相連。一般稱之為靜態(tài)顯示,是由于顯示器中的各位相互獨(dú)立。而且各位的顯示字符一經(jīng)確定,相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變,直到顯示另一個(gè)字符為止。本實(shí)驗(yàn)采用串入并出的靜態(tài)顯示方式。&l

33、t;/p><p>　　利用通信號(hào)串行輸出。在實(shí)際應(yīng)用中,多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，在系統(tǒng)不需要通信功能時(shí)，經(jīng)常采用串行通信口工作方式0，外接移位寄存器74LS164來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示。</p><p>　?。?） 動(dòng)態(tài)顯示方式</p><p>　　對(duì)多位LED顯示器的動(dòng)態(tài)顯示，通常都時(shí)采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時(shí)刻只有一位顯示

34、器被點(diǎn)亮，但是由于間隔時(shí)間較短，且人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮一樣。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動(dòng)態(tài)掃描，除了要給顯示器提供的輸入之外，還要對(duì)顯示器加位選擇控制，這就是通常所說的段控和位控。因此多位LED顯示器接口電路需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出8位控信號(hào)；另一個(gè)用于輸出段控信號(hào)，其連接圖如圖4-7所示。</p><p>　　圖4-7 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　

35、　表4-2 七段LED段選碼表</p><p><b>　　5.PID控制算法</b></p><p>　　在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的

36、數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或 不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 　　</p><p>　　比例控制 　　比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控

37、制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 　　</p><p>　　積分控制 　　在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積

38、分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn) 態(tài)誤差。 　　</p><p>　　微分控制 　　在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤

39、差的變化。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(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。</

40、p><p>　　各子程序設(shè)計(jì)及流程圖</p><p>　　6.1 PID控制程序流程圖</p><p>　　6.2 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖</p><p>　　6.3 顯示程序流程圖</p><p>　　6.4溫度控制總程序流程圖</p><p><b>　　心得體會(huì)</b>&l

41、t;/p><p>　　作為一名自動(dòng)化專業(yè)的大三學(xué)生，我覺得做計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是很有意義的，而且也是必要的。一個(gè)星期很快就過去了，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)也告一段落。本次課程設(shè)計(jì)，我的題目是計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的，也是十分有必要的。</p><p>　

42、　其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用了以前學(xué)過的專業(yè)課知識(shí)，如：Proteus繪圖仿真、C語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。雖然以前在上課的時(shí)候?qū)W的都不是很好，很多知識(shí)都學(xué)習(xí)的模棱兩可，可是如果你懷著一種目的性去學(xué)習(xí)它，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的效率非常高，以前看了都頭痛的東西在你現(xiàn)在一定要用的時(shí)候再拿出來學(xué)習(xí)，會(huì)感覺其實(shí)也很簡(jiǎn)單的。這是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。</p><p>　　最后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在做設(shè)

43、計(jì)之前，一定要對(duì)我們的對(duì)象有充分的了解，對(duì)所要用到的東西有深刻的認(rèn)識(shí)，是指系統(tǒng)化、模塊化，必須有一個(gè)清晰的思路。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)中遇到的問題要記錄，以免下次遇到同樣的問題。</p><p>　　總的來說，此次課程設(shè)計(jì)的過程比較輕松，從拿到問題到徹底解決問題，這是一個(gè)令人振奮并享受的過

44、程。經(jīng)過去圖書館大量的查閱書籍，我也學(xué)到了很多在課本上沒有的知識(shí)，收獲頗豐。這段過程讓我懂得了一個(gè)道理，那就是學(xué)生要學(xué)的絕對(duì)不該僅僅是課本上的東西，有些東西只有走進(jìn)圖書館，你才可能學(xué)習(xí)到。也只有這樣，我們才能成為一個(gè)見多識(shí)廣、淵博的人。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]. 于海生等編著．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出

45、版社，2007.</p><p>　　[2].邴志剛等編著.計(jì)算機(jī)控制：基礎(chǔ)?技術(shù)?工具?實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2005.</p><p>　　[3]. 鄒伯敏主編.自動(dòng)控制原理(第二版) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[4]. 呂震中，劉吉臻，王志明編.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng)（第二版）[M]，北京：中國(guó)電力出版社，20

46、05.</p><p>　　[5].張宇河主編.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社， 2002.</p><p>　　[6].馮勇編，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[7].karl J.Astrom，Bjorn Wittenmark著.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)理論與設(shè)計(jì)：英文版[M].北京：清華大學(xué)出版社，2

47、002.</p><p>　　[8].Morris Driels著.線性控制系統(tǒng)工程（英文影印版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　[9].John J.D'azzo & Constantine H.Houpis著.線性控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（第4版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　[10].韓建

48、國(guó). Foundation and application of microcontroller .北京：高等教育出版社.2004.10</p><p>　　附錄1：溫度控制系統(tǒng)總電路圖</p><p>　　附錄2：溫度控制系統(tǒng)程序清單</p><p><b>　　（1）主函數(shù)如下：</b></p><p>　　#inc

49、lude <reg51.h></p><p>　　#include <absacc.h></p><p>　　#include"KEYSCAN.H"</p><p>　　#include"PID.H"</p><p>　　void PIDBEGIN(void); // PID

50、參數(shù)初始化// </p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char key1=0,i,k;</p><p>　　unsigned int tmp;</p><p>　　unsigned char shu[3]={13

51、,13,0};</p><p>　　unsigned char counter=0;</p><p>　　PIDBEGIN();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(counter-- =

52、= 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　tmp = ReadTemperature(); </p><p>　　counter = 20;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　view(tmp); //溫度顯示

53、；</p><p>　　compare_temper(); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　（2） PID算法溫度控制程序</p><p>　　#ifndef _PID_H__</p>&l

54、t;p>　　#define _PID_H__</p><p>　　#include<intrins.h> </p><p>　　#include<math.h> </p><p>　　#include<string.h> </p><p>　　struct PID { </p><

55、p>　　unsigned int SetPoint; // 設(shè)定目標(biāo) Desired Value </p><p>　　unsigned int Proportion; // 比例常數(shù) Proportional Const </p><p>　　unsigned int Integral; // 積分常數(shù) Integral Const </p><p>　　u

56、nsigned int Derivative; // 微分常數(shù) Derivative Const </p><p>　　unsigned int LastError; // Error[-1] </p><p>　　unsigned int PrevError; // Error[-2] </p><p>　　unsigned int SumError; // Su

57、ms of Errors </p><p><b>　　} </b></p><p>　　struct PID spid; // PID Control Structure </p><p>　　unsigned int rout; // PID Response (Output) </p><p>　　unsigned

58、 int rin; // PID Feedback (Input) </p><p>　　sbit output=P3^4; </p><p>　　unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調(diào)節(jié)參數(shù) </p><p>　　unsigned char set_temper=33; </p><p&g

59、t;　　void PIDInit (struct PID *pp) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　unsigned int PIDC

60、alc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned int dError,Error; </p><p>　　Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差 </p>&l

61、t;p>　　pp->SumError += Error; // 積分 </p><p>　　dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當(dāng)前微分 </p><p>　　pp->PrevError = pp->LastError; </p><p>　　pp->LastError =

62、Error; </p><p>　　return (pp->Proportion * Error//比例 </p><p>　　+ pp->Integral * pp->SumError //積分項(xiàng) </p><p>　　+ pp->Derivative * dError); // 微分項(xiàng) </p><p><b

63、>　　} </b></p><p>　　/*********************************************************** </p><p>　　溫度比較處理子程序 </p><p>　　***********************************************************/ &

64、lt;/p><p>　　compare_temper() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char i; </p><p><b>　　//EA=0;</b></p><p>　　if(set_temper>temper)

65、</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(set_temper-temper>1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　high_time=100; </p><p>　　low_time=0; </p>

66、;<p><b>　　} </b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(i=0;i<10;i++) </p><p>　　{ get_temper(); </p>

67、<p>　　rin = s; // Read Input </p><p>　　rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation </p><p><b>　　} </b></p><p>　　if (high_time<=100) </p>

68、<p>　　high_time=(unsigned char)(rout/800); </p><p><b>　　else </b></p><p>　　high_time=100; </p><p>　　low_time= (100-high_time); </p><p><b>　　} <

69、;/b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(set_temper<=temper) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(temper-set_temper>0) </p><p>

70、<b>　　{ </b></p><p>　　high_time=0; </p><p>　　low_time=100; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{

71、 </b></p><p>　　for(i=0;i<10;i++) </p><p>　　{ get_temper(); </p><p>　　rin = s; // Read Input </p><p>　　rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interati

72、on </p><p><b>　　} </b></p><p>　　if (high_time<100) </p><p>　　high_time=(unsigned char)(rout/10000); </p><p><b>　　else </b></p><p&g

73、t;　　high_time=0; </p><p>　　low_time= (100-high_time);</p><p><b>　　//EA=1; </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><

74、p><b>　　} </b></p><p>　　/***************************************************** </p><p>　　T0中斷服務(wù)子程序，用于控制電平的翻轉(zhuǎn) ,40us*100=4ms周期 </p><p>　　********************************

75、**********************/ </p><p>　　void serve_T0() interrupt 1 using 1 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(++count<=(high_time)) </p><p>　　output=1; </p&g

76、t;<p>　　else if(count<=100) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　output=0; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　else </b></p>&l

77、t;p><b>　　count=0; </b></p><p>　　TH0=0x2f; </p><p>　　TL0=0xe0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PIDBEGIN() </p><p><b>　　{ &

78、lt;/b></p><p>　　TMOD=0x01; </p><p>　　TH0=0x2f; </p><p>　　TL0=0x40; </p><p><b>　　EA=1; </b></p><p><b>　　ET0=1; </b></p>&l

79、t;p><b>　　TR0=1; </b></p><p>　　high_time=50; </p><p>　　low_time=50; </p><p>　　PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure </p><p>　　spid.Proportion = 1

80、0; // Set PID Coefficients </p><p>　　spid.Integral = 8; </p><p>　　spid.Derivative =6; </p><p>　　spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint </p><p><b>　　} </b>

81、</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　(3)ADC0809轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define IN0

82、XBYTE[0x7ff8] /*設(shè)置ADC0809的通道0地址*/</p><p>　　sbit ad_busy=P3^3; /*即EOC狀態(tài)*/</p><p>　　uint overflow_count = 0; /*T1中斷次數(shù)初值*/ </p><p>　　void ad0809(ucha

83、r xdata * x) /*采樣函數(shù)，結(jié)果x[]放外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器*/</p><p>　　{ uchar i;</p><p>　　uchar idata * ad_adr;</p><p>　　ad_adr=&IN0;</p><p>　　for(i=0;i<8;i++) /*處理8通道

84、*/</p><p>　　{ *ad_adr=0; /*啟動(dòng)轉(zhuǎn)換*/</p><p>　　i=i; /*延時(shí)等待EOC變低*/</p><p><b>　　i=i;</b></p><p>　　while(ad_busy==0); /*查詢等待轉(zhuǎn)換結(jié)束*/</p><p>　　x

85、[i]=*ad_adr; /*存轉(zhuǎn)換結(jié)果*/</p><p>　　*(*(p+j)+i)=x[i];</p><p>　　ad_adr++; /*下一通道*/</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*

86、 定時(shí)器1中斷服務(wù)程序；每100ms執(zhí)行一次，fosc=6MHz*/</p><p>　　void timer1_ISR(void) interrupt 3</p><p>　　{ TH1 = (65536 – 50000)/256; //定時(shí)器1賦初值</p><p>　　TL1 = (65536 – 50000)%256; // 10

87、0ms/1us=50000次計(jì)數(shù)</p><p>　　overflow_count++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p>　　{ static char xdata ad[10];</p><p>　　char (*p)[

88、8];</p><p>　　TMOD = 0X10; //設(shè)置定時(shí)器1工作方式1，</p><p>　　TH1 = (65536 – 50000)/256; //定時(shí)器1賦初值</p><p>　　TL1 = (65536 – 50000)%256;</p><p>　　EA = 1; //開定時(shí)

89、器1中斷</p><p><b>　　ET1 = 1;</b></p><p>　　TR1 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器1</p><p>　　uchar j;</p><p>　　for(j=0;j<144;j++){ / *采樣24h*/</p><p

90、>　　if ( overflow_count == 6000){ /*10分鐘到，采樣ADC0809通道的值*/</p><p>　　uchar i,(*p)[8];</p><p>　　uchar idata * ad_adr;</p><p>　　ad_adr=&IN0;</p><p>　　for(i=0;i<8;

91、i++) /*處理8通道*/</p><p>　　{ *ad_adr=0; /*啟動(dòng)轉(zhuǎn)換*/</p><p>　　i=i; /*延時(shí)等待EOC變低*/</p><p><b>　　i=i;</b></p><p>　　while(ad_busy==0); /*查詢等待轉(zhuǎn)換結(jié)束*/</p>

92、;<p>　　x[i]=*ad_adr; /*存轉(zhuǎn)換結(jié)果*/</p><p>　　ad_adr++;}</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>　　{ *(*(p+j)+i)=x[i]}</p><p><b>　　} </b></p><p&g

93、t;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　(4) 數(shù)碼管顯示程序</p><p>　　unsigned char code DUAN_TABLE[]={0X3F, 0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0x77,0x7C,0x

94、39,0x5E,0x79,0x71}; //段碼 </p><p>　　void Delay(unsigned char n) //延時(shí)0.1*n毫秒 0 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char i; </p><p><b>　　do </b>&

95、lt;/p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(i=0;i<23;i++) </p><p><b>　　;;; </b></p><p>　　} while(n--); </p><p><b>　　} </b></p

96、><p><b>　　main() </b></p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　while(1) </b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　P1=0xfe; //位碼

97、左邊第1個(gè) </p><p>　　P0=DUAN_TABLE[1];Delay(20); //顯示1 </p><p>　　P1=0xfd; //位碼左邊第2個(gè) </p><p>　　P0=DUAN_TABLE[2];Delay(20); //顯示2 </p><p>　　//位碼左邊第3個(gè) </p><p>&l

98、t;b>　　P1=0xfb; </b></p><p>　　P0=DUAN_TABLE[3];Delay(20); //顯示3 </p><p>　　P1=0xf7; //位碼左邊第4個(gè) </p><p>　　P0=DUAN_TABLE[4];Delay(20); //顯示4 </p><p><b>　　} &l