計(jì)算機(jī)控制- 溫度測(cè)控系統(tǒng)

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1、計(jì) 算 機(jī) 溫 度 測(cè) 控 系 統(tǒng) 班級(jí):B110403 姓名：張一博 學(xué)號(hào)：B11040309 指導(dǎo)老師：王煜 目錄 摘要 3 1.設(shè)計(jì)目的 4 2.設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo) 4 3. 總體方案設(shè)計(jì) 4 4.硬件選擇以及相關(guān)電路設(shè)計(jì) 5

2、 4.1溫度傳感器的選擇 6 4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 7 4.2.1ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 4.2.2信號(hào)引腳 8 4.2.3工作時(shí)序與使用說(shuō)明 9 4.3控制器89C51 11 4.4數(shù)碼管顯示電路 12 4.4.1 LED數(shù)碼管的組成 12 4.4.2數(shù)碼管顯示方式 13 5.PID控制算法 15 6. 各子程序流程圖 16 6.1 PID控制程序流程圖 16 6.2 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 16 6.3 顯示程序流程圖 17 6.4溫度控制總程序流程圖 17 心得體會(huì) 18 參考文獻(xiàn) 19 附錄：溫度控制系統(tǒng)總電路圖 20 摘要

3、溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制，有些工藝過(guò)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。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(guò)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)。 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(pán)控制部分，接著相信介紹了溫

4、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。 計(jì)算機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng) 1.設(shè)計(jì)目的 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(guò)這個(gè)過(guò)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(guò)實(shí)踐過(guò)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)。 2.設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo) 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)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)。 2、根據(jù)設(shè)備情況以及被控對(duì)象，選擇

5、1～2種合適的控制算法， 框圖和源程序，并進(jìn)行實(shí)際操作和調(diào)試通過(guò)。 編制程序溫度指標(biāo)：60～80℃之間任選；偏差：1℃。 3. 總體方案設(shè)計(jì) 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(guò)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(huà)效果是非常不明顯的，因此我們將其通過(guò)一個(gè)信號(hào)放大模塊進(jìn)行放大。再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后送入單片機(jī)AT89C51，而單片機(jī)通過(guò)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)溫度的高精度控制。 4.硬件選擇以及相關(guān)電路設(shè)計(jì)

6、 4.1溫度傳感器的選擇 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： 方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類(lèi)溫度傳感器在各方面特性都比較優(yōu)秀，但其成本較高。 方案二：采用熱敏電阻，選用此類(lèi)元器件有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但由于熱敏電阻的非線(xiàn)性特性會(huì)影響系統(tǒng)的精度。 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(xiàn)形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量范圍在-50℃--+150℃，滿(mǎn)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℃，其各方面特性都滿(mǎn)足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要

7、求。 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。 圖4-1 溫度采集電路 選用溫度傳感器AD590，AD590具有較高精度和重復(fù)性（重復(fù)性?xún)?yōu)于0.1℃，其良好的非線(xiàn)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(guò)非線(xiàn)形補(bǔ)償，可以達(dá)到0.1℃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。 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

8、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)。 4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 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(kāi)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 圖4-2ADC0809引腳圖 圖4-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)

9、圖 4.2.1ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖中多路開(kāi)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(guò)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(xiàn)相連，表4-1為通道選擇表。 表4-1通道選擇表 4.2.2信號(hào)引腳 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，下面僅對(duì)各引腳定義分述如下： （1）IN0～I(xiàn)N7——8路模擬輸入，通

10、過(guò)3根地址譯碼線(xiàn)ADDA、ADDB、ADDC來(lái)選通一路。 （2）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(xiàn)連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。 （3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號(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。 （4）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。 （5）ALE——地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信

11、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。 （6） 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(kāi)始轉(zhuǎn)換器清零，下降沿開(kāi)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(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中。 （7）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(guò)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(xún)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)

12、反饋接到START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。 （8）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(mén)被打開(kāi)，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)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)。 4.2.3工作時(shí)序與使用說(shuō)明 圖4-4 ADC0809工作時(shí)序圖 用單片機(jī)控制ADC時(shí)，多數(shù)采用查詢(xún)和中斷控制兩種方式。查詢(xún)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(xún)，以檢查ADC變換是否已經(jīng)完成，如查詢(xún)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

13、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(wú)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(xún)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，故運(yùn)用8051提供的地址鎖存使能信號(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

14、機(jī)的總線(xiàn)相連。地址碼引腳ADDA～C分別與地址總線(xiàn)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(xiàn)最高位A15）作為A/D的片選信號(hào)。并將A/D的ALE和START腳連在一起，以實(shí)現(xiàn)在鎖存通道地址的同時(shí)啟動(dòng) ADC0809轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)信號(hào)由單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)和P2.7經(jīng)或非門(mén)而產(chǎn)生。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào)和P2.7經(jīng)或非門(mén)加工得到的正脈沖作為OE信號(hào)去打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。編寫(xiě)的軟件按下列順序動(dòng)作：令P2.7=A15=0,并用A0、A1、A2的組合指定模擬通道的地址；執(zhí)行一條輸出指令，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；然后根據(jù)所選用的是查詢(xún)、中斷、等待延時(shí)三種

15、方式之一的條件去執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 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(lái)很方便。 ADC0809是帶有8路模擬開(kāi)關(guān)的8位A/D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(lái)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

16、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(guò)當(dāng)采用12M晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行二分頻，以滿(mǎn)足ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)必須小于640K的要求。 4.3控制器89C51 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(xiě)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)

17、大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89C51單片機(jī)的主要特性： (1)與MCS-51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器； (2)靈活的在線(xiàn)系統(tǒng)編程，掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性； 圖4-5 AT89C51結(jié)構(gòu)圖 (3)壽命為1000次寫(xiě)/擦周期，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可10年以上； (4)全靜態(tài)工作模式：0Hz-33Hz； (5)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； (6)128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線(xiàn)； (7)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源； (8)全雙工串行UART通道，低功耗的閑置和掉電模式； (9)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電

18、路； 4.4數(shù)碼管顯示電路 4.4.1 LED數(shù)碼管的組成 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(chēng)為數(shù)碼管。其結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。它由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示0-9、A-F及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。 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。 圖4-6 LED數(shù)碼管顯示圖 4.4.2數(shù)碼管顯示方式 （1） 靜態(tài)顯

19、示方式 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(xiàn)分別于一個(gè)8位的鎖存輸出相連。一般稱(chēng)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。 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 圖4-7 數(shù)碼管顯示電路 來(lái)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示。 （2） 動(dòng)態(tài)顯示方式 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

20、逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時(shí)刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于間隔時(shí)間較短，且人眼具有視覺(jué)殘留效應(yīng)，看起來(lái)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(shuō)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。 表4-2 七段LED段選碼表 顯示字符 共陰極段 顯示字符 共陰極段 0 3FH C 39H 1 06H D 5EH 2 5BH E 79H 3 4FH F 71

21、H 4 66H P 73H 5 6DH U 3EH 6 7DH Γ 31H 7 07H y 6EH 8 7FH 8. FFH 9 6FH “滅” 00H A 77H / / B 7CH / / 5.PID控制算法 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(chēng)PID控制，又稱(chēng)PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)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

22、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(lái)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(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)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。 　　 比例控制 　　比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。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。 　　 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(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡(jiǎn)稱(chēng)有

23、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 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(wú)穩(wěn) 態(tài)誤差。 　　 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(guò)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

24、接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，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(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。 6. 各子程序設(shè)計(jì)及流程圖 6.1 PID控制程序流程圖 取給定值 取溫度測(cè)量值 計(jì)算偏差 Y 偏差為零否？ N 控制輸出量不變 計(jì)算控制輸出量 求微分分量 求積分分量 求比例分量

25、 6.2 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 開(kāi)始 選擇通道，允許A/D轉(zhuǎn)換 讀寄存器 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 N Y 讀取轉(zhuǎn)換值 數(shù)據(jù)處理 6.3 顯示程序流程圖 開(kāi)始 取出要顯示的數(shù) 求下一位選碼 送位段碼到輸出 延時(shí) 修改顯示緩沖區(qū) 4位數(shù)據(jù)顯示完 返回 6.4溫度控制總程序流程圖 調(diào)降溫處理子程序 超過(guò)設(shè)定值 低于設(shè)定值 調(diào)用升溫處理子程序 測(cè)量值設(shè)定值相比較 調(diào)用執(zhí)行PID程序 計(jì)算溫度的偏差值 讀鍵盤(pán)處理子程序 輸入

26、設(shè)定值 A/D轉(zhuǎn)換后顯示當(dāng)前溫度 讀測(cè)量溫度子程序 系統(tǒng)各模塊初始化 開(kāi)始 N Y 心得體會(huì) 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(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制，有些工藝過(guò)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。 其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用了以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)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

27、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(lái)學(xué)習(xí)，會(huì)感覺(jué)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。 最后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在做設(shè)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(wèn)題要記錄，以免下次遇到同樣的問(wèn)題。 總的來(lái)說(shuō)，此次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程比較輕

28、松，從拿到問(wèn)題到徹底解決問(wèn)題，這是一個(gè)令人振奮并享受的過(guò)程。經(jīng)過(guò)去圖書(shū)館大量的查閱書(shū)籍，我也學(xué)到了很多在課本上沒(méi)有的知識(shí)，收獲頗豐。這段過(guò)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(shū)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(jiàn)多識(shí)廣、淵博的人。 參考文獻(xiàn) [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)出版社，2007. [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. [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

29、,2002. [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，2005. [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. [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 [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，2002. [8].Morris Driels著.線(xiàn)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. [9].John J.D'azzo & Constantine H.Houpis著.線(xiàn)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. [10].韓建國(guó). Foundation and application of microcontroller .北京：高等教育出版社.2004.10 附錄：溫度控制系統(tǒng)總電路圖