基于單片機(jī)與PC機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目：基于單片機(jī)與pc機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)文檔由我國(guó)目前唯一全能交通出行搜索引擎達(dá)達(dá)搜 分享達(dá)達(dá)搜簡(jiǎn)介達(dá)達(dá)搜作為新一代的混合交通搜索引擎，首創(chuàng)結(jié)合海、陸、空為一體的出行搜索方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)票價(jià)、里程、歷時(shí)進(jìn)行比較和排序。旨在為用戶提供最方便、最便宜、最快捷的出行方式，同時(shí)提供旅游、酒店等相關(guān)查詢、預(yù)定的服務(wù)，達(dá)到出行各方面的需求可以在一個(gè)平臺(tái)上完成，減少用戶操作，提高效率。出行海陸空，就上達(dá)達(dá)搜！如果你要找航班、火車或汽車等交通信息，現(xiàn)在可以不用上百度了，上“達(dá)達(dá)搜”試試看。昨天，由長(zhǎng)沙達(dá)達(dá)網(wǎng)絡(luò)公司推出的交通信息搜索引擎達(dá)達(dá)搜正式上線。無論是機(jī)票、火車票和汽車票信息，都可

2、以在達(dá)達(dá)搜上立即搜索出來?！斑_(dá)達(dá)搜”總經(jīng)理劉友常稱，這個(gè)由長(zhǎng)沙人創(chuàng)立的搜索引擎是目前國(guó)內(nèi)唯一的海陸空混合路徑搜索、實(shí)時(shí)查詢、各種票務(wù)比價(jià)訂購(gòu)的交通垂直搜索引擎。達(dá)達(dá)搜是一個(gè)國(guó)內(nèi)唯一領(lǐng)先的海陸空混合路徑搜索、實(shí)時(shí)查詢、各種票務(wù)比價(jià)訂購(gòu)的交通垂直搜索引擎。通過混合（國(guó)內(nèi)外航班、火車、長(zhǎng)途巴士等）搜索，可得到該行程的所有出行方式，滿足不同旅客的需求。尤其通過票務(wù)的比價(jià)和電子客票化，給旅客帶來了更多優(yōu)惠和方便。 目前，達(dá)達(dá)搜可以搜索地球上16000多個(gè)城市間的任意兩點(diǎn)之間的所有海陸空到達(dá)方式，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)外機(jī)票電子客票訂購(gòu)、火車票余票查詢和訂購(gòu)、3000多個(gè)長(zhǎng)途汽車巴士站的全部路徑查詢和32個(gè)巴士站電子

3、客票的訂購(gòu)。摘 要在工業(yè)生產(chǎn)中，人們需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大、精度高價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了一種基于at89s52單片機(jī)與pc機(jī)串口通信的溫度控制系統(tǒng)，用單片機(jī)作下位機(jī)完成溫度數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行pc機(jī)發(fā)出的控制執(zhí)行命令；用pc機(jī)作上位機(jī)接收單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,向單片機(jī)發(fā)送控制命令。 pc機(jī)與單片機(jī)采用串行通信,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)控制。本設(shè)計(jì)充分利用pc機(jī)vb6.0軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和友好的人機(jī)界面,對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示。本設(shè)計(jì)由硬件和軟件二部分組成,本文主要進(jìn)行軟件部分設(shè)計(jì)。經(jīng)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)

4、證明本設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定可靠,各項(xiàng)性能指標(biāo)高,可用于實(shí)際工程。關(guān)鍵詞：ds18b20；單片機(jī)；溫度控制；pid算法目 錄1. 緒論11.1 前言11.2 系統(tǒng)分析12. 系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介33. pid控制原理與程序流程43.1 模擬pid調(diào)節(jié)器43.2 數(shù)字pid控制器53.3 pid算法的程序流程63.4 微分項(xiàng)的改進(jìn)73.5 采樣周期的選擇93.6 數(shù)字pid控制的參數(shù)選擇104. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.1 軟件開發(fā)工具簡(jiǎn)介124.2 c51單片機(jī)軟件開發(fā)語言124.3 單片機(jī)主程序的軟件設(shè)計(jì)144.4 單片機(jī)中斷服務(wù)子程序的實(shí)現(xiàn)154.5 測(cè)溫芯片ds18b20驅(qū)動(dòng)子程序184.6 pwm控制204

5、.7 pc機(jī)程序設(shè)計(jì)215. 調(diào)試305.1 開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析305.2 pid參數(shù)的整定30第六章 結(jié)論33附錄：34附錄一、系統(tǒng)硬件總電路圖34附錄二、系統(tǒng)pc機(jī)運(yùn)作vb界面35附錄三、單片機(jī)程序36附錄四、pc機(jī)程序44參考文獻(xiàn)：49基于單片機(jī)與pc機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1. 緒論1.1 前言隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)，發(fā)展迅速。而傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的

6、一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)量方法不相同，產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐絲，功率為三百瓦，要求溫度在30100。靜態(tài)控制精度為0.5。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。它實(shí)用性強(qiáng)，集成度高，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。特別是具有體積小，價(jià)廉，功能強(qiáng)1，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本文著重介紹了基于單片機(jī)與pc機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的過程，闡述了以at89s52單片機(jī)為主體，熱敏傳感器ds18b20，電爐及其控制電路為核心的

7、系統(tǒng)充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。其優(yōu)點(diǎn)是硬件功能強(qiáng)大，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高，具有一定的使用和參考價(jià)值。1.2 系統(tǒng)分析一、系統(tǒng)功能要求基于單片機(jī)與pc機(jī)的溫度控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)能達(dá)到以下功能要求：1. 可以人為方便地設(shè)定所需控制的溫度值，溫控儀器能自動(dòng)將電爐加熱至此設(shè)定值并能保持，直至重新設(shè)定為另一溫度值，即能自動(dòng)控制溫度；2. 采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由40提高到60）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。3. 實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)式控制，消除機(jī)械噪聲；4. 改進(jìn)控制方法，控制精度達(dá)到0.5 c或更高；5. 具有自動(dòng)加熱保護(hù)功能的安全性要求。如果實(shí)際測(cè)得的溫度值超過了系統(tǒng)要求的溫度范圍

8、，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出斷電指令，并進(jìn)行報(bào)警；6. 裝置可將溫度數(shù)據(jù)通過串口送到上位機(jī)，上位機(jī)軟件將接收到的數(shù)據(jù)存貯并顯示溫度變化曲線。系統(tǒng)總體方案框圖如圖1-1所示pc機(jī)鍵盤顯示器rs232單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ssr電阻爐ds18b20圖1-1 系統(tǒng)總體方案框圖二、系統(tǒng)特點(diǎn)基于上述功能要求及智能儀表應(yīng)具有的體積小、成本低、功能強(qiáng)、抗千擾并盡可能達(dá)到更高精度的要求。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)方面具有如下特點(diǎn)：主機(jī)采用mcs-51系列的at80s52單片機(jī)價(jià)格便宜，有開發(fā)環(huán)境 。根據(jù)電阻爐測(cè)溫范圍的要求，該系統(tǒng)適合采用ds18b20作為溫度傳感器，ds18b20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55c+125c，在-1

9、0+85c范圍內(nèi),精度為0.5c?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。由于系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電阻爐，其功率調(diào)節(jié)可以采用相控調(diào)壓法和通斷調(diào)功法兩種方式，但考慮到相控調(diào)壓法對(duì)電網(wǎng)性能的破壞較大，因此按脈沖寬度調(diào)制法控制輸出信號(hào)占空比的大小，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)輸出量的控制。整個(gè)系統(tǒng)遵循了冗余原則及以軟代硬的原則，并盡可能選用典型、常用、易于替換的芯片和電路，為系統(tǒng)的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化打下良好基礎(chǔ)。系統(tǒng)擴(kuò)展和配置在滿足功能要求的基礎(chǔ)上留有適當(dāng)裕量，以利于擴(kuò)充和修改。2. 系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介本系統(tǒng)硬

10、件由單片機(jī)at89s52最小系統(tǒng)電路、溫度檢測(cè)電路、溫度控制電路等部分組成。在系統(tǒng)中，利用ds18b20溫度傳感器測(cè)得水溫的實(shí)際溫度并轉(zhuǎn)換成與水溫相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，將溫度與設(shè)定溫度比較，由設(shè)定的控制算法計(jì)算出控制量，根據(jù)控制量通過控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通和關(guān)閉從而控制電阻絲的導(dǎo)通時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。該系統(tǒng)中還利用pc機(jī)通過rs232串口通信進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路： 本系統(tǒng)采用晶振，復(fù)位電路組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)電路使單片機(jī)正常運(yùn)作以結(jié)合其他模塊組成本設(shè)計(jì)所要求的系統(tǒng)。二、串口及其通信：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口輸入輸出的電信號(hào)為ttl/cmos2電平，而pc機(jī)的

11、串行口輸入輸出的電信號(hào)卻為rs2323電平，rs232使用3v到15v的電壓表示高電平，使用+3v +15v 的電壓表示低電平。因此，單片機(jī)串行口并不能直接和pc機(jī)串行口相連，它們之間必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后才能相連。本設(shè)計(jì)選用max232電平轉(zhuǎn)換芯片來進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。我們采用了三線制連接串口，也就是說和計(jì)算機(jī)的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的gnd、第2腳的rxd、第3腳的txd。三、溫度檢測(cè)電路:本設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)采用溫度傳感器ds18b20，信息經(jīng)過單線接口送入ds1820或從ds18b20送出，因此從單片機(jī)到d

12、s18b20僅需連接一條線。讀定和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)經(jīng)本身提供而不需要外部電源。 四、溫度控制電路：本設(shè)計(jì)由固態(tài)繼電器控制加熱電源的通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，固態(tài)繼電器(solid state relays)，簡(jiǎn)寫成“ssr”，是一種全部由固態(tài)電子元件（如光電耦合器、晶體管、可控硅、電阻、電容等）組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān)器件。與普通繼電器一樣，它的輸入側(cè)與輸出側(cè)之間是電絕緣的。但是與普通電磁繼電器比，ssr體積小，開關(guān)速度快，無機(jī)械觸點(diǎn)，因而沒有機(jī)械磨損，不怕有害氣體腐蝕，沒有機(jī)械噪聲，耐振動(dòng)、耐沖擊，使用壽命長(zhǎng)。它在通、斷時(shí)沒有火花和電弧，有利于防爆，干擾小（特別對(duì)微弱信號(hào)回路）。

13、另外，ssr的驅(qū)動(dòng)電壓低，電流小，易于與計(jì)算機(jī)接口。因此ssr作為自動(dòng)控制的執(zhí)行部件得到越來越廣泛的應(yīng)用。3. pid控制原理與程序流程對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，合理選擇控制策略是至關(guān)重要的。pid調(diào)節(jié)器具有算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，并且不需要建立其精確的數(shù)學(xué)模型，因此在過程控制中仍然是應(yīng)用最廣泛的一類控制器。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，作為被控對(duì)象的電阻爐由于模型較為復(fù)雜，無法建立精確的數(shù)學(xué)模型，故采用pid算法比較方便，但pid算法也存在現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)調(diào)整麻煩、被控對(duì)象模型參數(shù)難以確定及外界干擾會(huì)使控制漂離最佳工況等問題。針對(duì)這些問題，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了基于模糊推理4的自整定pid控制算法。

14、3.1 模擬pid調(diào)節(jié)器一、模擬pid控制系統(tǒng)5組成圖3-1模擬pid控制系統(tǒng)原理框圖二、模擬pid調(diào)節(jié)器的微分方程和傳輸函數(shù)pid調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例(p)、積分(i)、微分(d)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。1.pid調(diào)節(jié)器的微分方程 (1)式中 2.pid調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù) (2)三、pid調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用1.比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。2.積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)ti，ti越大，積分作用越

15、弱，反之則越強(qiáng)。3.微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。3.2 數(shù)字pid控制器一、模擬pid控制規(guī)律的離散化表3-1模擬形式離散化形式二、數(shù)字pid控制器的差分方程 (4)式中 稱為比例項(xiàng) 稱為積分項(xiàng) 稱為微分項(xiàng)三、常用的控制方式1.p控制 (5)2.pi控制 (6)3.pd控制 (7)4.pid控制 (8)在實(shí)際運(yùn)算時(shí)，由于水具有很大的熱慣性，而且pid運(yùn)算中的i（積分項(xiàng)）具有非常明顯的延遲效應(yīng)所以不能保留，我們必須把積分項(xiàng)去掉，相反d（微分項(xiàng)）則有很強(qiáng)的預(yù)見性，能夠加快反

16、應(yīng)速度，抑制超調(diào)量，所以積分作用應(yīng)該適當(dāng)加強(qiáng)才能達(dá)到較佳的效果，系統(tǒng)最終選擇pd控制方案。四、pid算法的兩種類型1.位置型控制例如圖3-2調(diào)節(jié)閥控制 (9)2.增量型控制例如圖3-3步進(jìn)電機(jī)控制 (10)圖3-2數(shù)字pid增量型控制示意圖圖3-3數(shù)字pid增量型控制示意圖 本設(shè)計(jì)應(yīng)用了上面所介紹的位置型pid控制算法，將溫度傳感器采樣輸入作為當(dāng)前輸入，然后與設(shè)定值進(jìn)行相減得偏差e(n)，然后再對(duì)之進(jìn)行pid運(yùn)算產(chǎn)生輸出結(jié)果open，進(jìn)而控制加熱器。3.3 pid算法的程序流程一、增量型pid算法的程序流程1.增量型pid算法的算式 (11)式中，2.增量型pid算法的程序流程圖3-4圖3-4

17、二、位置型pid算法的程序流程1.位置型的遞推形式 (12)2.位置型pid算法的程序流程圖3-4只需在增量型pid算法的程序流程基礎(chǔ)上增加一次加運(yùn)算u(n)+u(n-1)=u(n)和更新u(n-1)即可。三、對(duì)控制量的限制1.控制算法總是受到一定運(yùn)算字長(zhǎng)的限制2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置不允許超過上(或下)極限 (13)3.4 微分項(xiàng)的改進(jìn)一、不完全微分型pid控制算法1.不完全微分型pid算法傳遞函數(shù) (14) 圖3-5 不完全微分型pid算法傳遞函數(shù)框圖2.完全微分和不完全微分作用的區(qū)別 圖3-6 完全微分和不完全微分作用的區(qū)別3.不完全微分型pid算法的差分方程 (15) (16)二、微分先

18、行和輸入濾波1.微分先行微分先行是把對(duì)偏差的微分改為對(duì)被控量的微分，這樣，在給定值變化時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生輸出的大幅度變化。而且由于被控量一般不會(huì)突變，即使給定值已發(fā)生改變，被控量也是緩慢變化的，從而不致引起微分項(xiàng)的突變。微分項(xiàng)的輸出增量為 (17)2.輸入濾波輸入濾波就是在計(jì)算微分項(xiàng)時(shí)，不是直接應(yīng)用當(dāng)前時(shí)刻的誤差e(n)，而是采用濾波值e(n)，即用過去和當(dāng)前四個(gè)采樣時(shí)刻的誤差的平均值，再通過加權(quán)求和形式近似構(gòu)成微分項(xiàng) (18) (19)3.5 采樣周期的選擇一、選擇采樣周期的重要性采樣周期越小，數(shù)字模擬越精確，控制效果越接近連續(xù)控制。對(duì)大多數(shù)算法，縮短采樣周期可使控制回路性能改善，但采樣周期縮短時(shí)

19、，頻繁的采樣必然會(huì)占用較多的計(jì)算工作時(shí)間，同時(shí)也會(huì)增加計(jì)算機(jī)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，而對(duì)有些變化緩慢的受控對(duì)象無需很高的采樣頻率即可滿意地進(jìn)行跟蹤，過多的采樣反而沒有多少實(shí)際意義。二、選擇采樣周期的原則采樣定理最大采樣周期 (20)式中為信號(hào)頻率組分中最高頻率分量。三、選擇采樣周期應(yīng)綜合考慮的因素1.給定值的變化頻率加到被控對(duì)象上的給定值變化頻率越高，采樣頻率應(yīng)越高，以使給定值的改變通過采樣迅速得到反映，而不致在隨動(dòng)控制中產(chǎn)生大的時(shí)延。2.被控對(duì)象的特性(1)考慮對(duì)象變化的緩急，若對(duì)象是慢速的熱工或化工對(duì)象時(shí)，t一般取得較大。在對(duì)象變化較快的場(chǎng)合，t應(yīng)取得較小。(2)考慮干擾的情況，從系統(tǒng)抗干擾的性能要求

20、來看，要求采樣周期短，使擾動(dòng)能迅速得到校正。3.使用的算式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型(1)采樣周期太小，會(huì)使積分作用、微分作用不明顯。同時(shí)，因受微機(jī)計(jì)算精度的影響，當(dāng)采樣周期小到一定程度時(shí)，前后兩次采樣的差別反映不出來，使調(diào)節(jié)作用因此而減弱。(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作慣性大，采樣周期的選擇要與之適應(yīng)，否則執(zhí)行機(jī)構(gòu)來不及反應(yīng)數(shù)字控制器輸出值的變化。4.控制的回路數(shù)要求控制的回路較多時(shí)，相應(yīng)的采樣周期越長(zhǎng)，以使每個(gè)回路的調(diào)節(jié)算法都有足夠的時(shí)間來完成?？刂频幕芈窋?shù)n與采樣周期t有如下關(guān)系： (21)式中，tj是第j個(gè)回路控制程序的執(zhí)行時(shí)間。3.6 數(shù)字pid控制的參數(shù)選擇一、數(shù)字pid參數(shù)的原則要求和整定方法1.原

21、則要求：被控過程是穩(wěn)定的，能迅速和準(zhǔn)確地跟蹤給定值的變化，超調(diào)量小，在不同干擾下系統(tǒng)輸出應(yīng)能保持在給定值，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時(shí)控制應(yīng)保持穩(wěn)定。顯然，要同時(shí)滿足上述各項(xiàng)要求是困難的，必須根據(jù)具體過程的要求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。2.pid參數(shù)整定方法：理論計(jì)算法依賴被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型（一般較難做到）工程整定法不依賴被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，直接在控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定（簡(jiǎn)單易行）二、常用的簡(jiǎn)易工程整定法1.擴(kuò)充臨界比例度法6適用于有自平衡特性的被控對(duì)象整定數(shù)字調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟是：(1)選擇采樣周期為被控對(duì)象純滯后時(shí)間的十分之一以下。(2)去掉積分作用和微分作用，

22、逐漸增大比例度系數(shù)直至系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)(穩(wěn)定邊緣)，記下此時(shí)的臨界比例系數(shù)及系統(tǒng)的臨界振蕩周期。(3)選擇控制度。 (22)通常，當(dāng)控制度為1.05時(shí)。就可以認(rèn)為ddc與模擬控制效果相當(dāng)。(4)根據(jù)選定的控制度，得t、kp、ti、td的值。2.擴(kuò)充響應(yīng)曲線法適用于多容量自平衡系統(tǒng)參數(shù)整定步驟如下：(1)讓系統(tǒng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)，將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來，然后突然改變給定值，給對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。(2)用記錄儀表記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個(gè)變化過程曲線，如圖3-7所示。圖3-7 被調(diào)量在階躍輸入下的整個(gè)變化過程曲線(3)在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時(shí)間，被

23、控對(duì)象時(shí)間常數(shù)t以及它們的比值t/。(4)由求得的、t及t/，即可求得數(shù)字調(diào)節(jié)器的有關(guān)參數(shù)kp、ti、td及采樣周期t。3.歸一參數(shù)整定法令，。則增量型pid控制的公式簡(jiǎn)化為 (23)改變kp，觀察控制效果，直到滿意為止?；谝陨系姆治鲈诒驹O(shè)計(jì)中,采用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定。4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件開發(fā)工具簡(jiǎn)介一、單片機(jī)開發(fā)工具本系統(tǒng)開發(fā)工具采用keil51標(biāo)準(zhǔn)c編譯器keil c51,在保留匯編代碼高效、快速性的同時(shí)為8051微控制器的軟件開發(fā)提供c語言環(huán)境。c51集成到uvision2開發(fā)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境包括：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，調(diào)試器。slisp支持串行、并行兩種通信

24、下載線，支持的at89s51/52和avr系列器件。燒錄文件格式為intel格式的hex文件、eep文件，二進(jìn)制bin文件。通過串口和下載線相連接，支持usb轉(zhuǎn)換成的串口通信。在使用并行下載線編程時(shí)，編程速度是可以調(diào)節(jié)的，可以根據(jù)自己系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率選擇模式。二、pc機(jī)開發(fā)工具vb vb是微軟公司出品的一個(gè)快速可視化程序開發(fā)工具軟件，借助微軟在操作系統(tǒng)和辦公軟件的壟斷地位，vb在短短的幾年內(nèi)風(fēng)靡全球。vb是極有和功能強(qiáng)大的軟件，主要表現(xiàn)在：所見即所得的界面設(shè)計(jì)，基于對(duì)象的設(shè)計(jì)方法，極短的軟件開發(fā)周期，較易維護(hù)的生成代碼6。美國(guó)微軟公司在1991年推出vb1.0至今，版本已經(jīng)演變到visual b

25、asic 2005(也被稱為vb8)7，本系統(tǒng)采用各方面均較為成熟的vb6.0運(yùn)行在win2000，winxp，windowsnt等操作系統(tǒng)下，是一個(gè)32位的應(yīng)用程序開發(fā)工具。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.成功地簡(jiǎn)化了界面的設(shè)計(jì)過程。它在windows平臺(tái)上提供了圖形用戶界面（gui）的集成開發(fā)環(huán)境（ide）。2.采用簡(jiǎn)單易學(xué)的basic語言。它既適用于沒有任何編程經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者學(xué)習(xí)，也適合于開發(fā)各種復(fù)雜的底層應(yīng)用程序。3.具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和字符串處理功能。visual basic 提供了許多現(xiàn)成的字符串處理函數(shù)。4.易于擴(kuò)充。除了簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)以外，visual basic 還是一種易于擴(kuò)充功能的開

26、發(fā)系統(tǒng)。5.提供了intellisense技術(shù)。當(dāng)你在visual basic 的代碼窗口敲進(jìn)對(duì)象名稱的時(shí)候intellisense技術(shù)會(huì)自動(dòng)向你顯示一些相關(guān)的信息，例如對(duì)象的屬性和方法等。6.提供了多種向?qū)?。利用這些向?qū)?，你可以快速地完成一般性的任?wù)，例如生成其控件不綁定到數(shù)據(jù)控件上的純代碼窗體，建立查詢，添加工具，制作圖表，以及發(fā)布創(chuàng)建的應(yīng)用程序等。 4.2 c51單片機(jī)軟件開發(fā)語言c語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。由于匯編程序的可讀性和可移植性都較差，而c語言既是一種高級(jí)語言，又兼有一些匯編語言才具有的特點(diǎn)，其表達(dá)能力和運(yùn)算能力和運(yùn)算能力都很強(qiáng)，并且具有很好的可移植性的硬件控制能力，

27、編寫代碼效率高，軟件調(diào)試直觀，維護(hù)升級(jí)方便。同時(shí)，c語言具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)和功能豐富的庫(kù)函數(shù)，在軟件開發(fā)中可以采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，并可以方便地調(diào)用庫(kù)函數(shù)一些常用的功能。再說現(xiàn)在的單片機(jī)程序存儲(chǔ)器容量越來越大，因此不用像過去那樣對(duì)程序規(guī)模大小斤斤計(jì)較，這也有利于c語言程序在單片機(jī)上的推廣應(yīng)用。此外，使用c語言進(jìn)行mcs-51系列單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，編程者可以專注于應(yīng)用軟件部分的設(shè)計(jì)，不必將大量的精力花在內(nèi)存分配等底層工作上，從而大大地加快了軟件的開發(fā)速度，c語言程序的可讀性比匯編語言好得多，對(duì)于程序的改進(jìn)和擴(kuò)充也方便得多，因此越來越多的設(shè)計(jì)人員選用c語言來開發(fā)單片機(jī)控制程序8。鑒于c語言在功

28、能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性和可維護(hù)性上比匯編有明顯的優(yōu)勢(shì)，編程有眾多優(yōu)點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中，采用的是c語言編寫程序。一、c語言的關(guān)鍵字共有32個(gè)，根據(jù)關(guān)鍵字的作用，可分其為數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字、控制語句關(guān)鍵字、存儲(chǔ)類型關(guān)鍵字和其它關(guān)鍵字四類。 1.數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字（12個(gè)）：l char ：聲明字符型變量或函數(shù) l double ：聲明雙精度變量或函數(shù) l enum ：聲明枚舉類型 l float：聲明浮點(diǎn)型變量或函數(shù) l int： 聲明整型變量或函數(shù) l long ：聲明長(zhǎng)整型變量或函數(shù) l short ：聲明短整型變量或函數(shù) l signed：聲明有符號(hào)類型變量或函數(shù) l struct：聲明結(jié)構(gòu)體變量或函數(shù)

29、l union：聲明共用體（聯(lián)合）數(shù)據(jù)類型 l unsigned：聲明無符號(hào)類型變量或函數(shù) l void ：聲明函數(shù)無返回值或無參數(shù)，聲明無類型指針（基本上就這三個(gè)作用）2.控制語句關(guān)鍵字（12個(gè)）：(1)循環(huán)語句 l for：一種循環(huán)語句(可意會(huì)不可言傳）l do ：循環(huán)語句的循環(huán)體l while ：循環(huán)語句的循環(huán)條件l break：跳出當(dāng)前循環(huán)l continue：結(jié)束當(dāng)前循環(huán)，開始下一輪循環(huán)(2)條件語句 l if: 條件語句 l else ：條件語句否定分支（與 if 連用）l goto：無條件跳轉(zhuǎn)語句 (3)開關(guān)語句 l switch :用于開關(guān)語句l case：開關(guān)語句分支l de

30、fault：開關(guān)語句中的“其他”分支(4)返回語句l return ：子程序返回語句（可以帶參數(shù)，也看不帶參數(shù)）3.存儲(chǔ)類型關(guān)鍵字（4個(gè)） l auto ：聲明自動(dòng)變量 一般不使用 l extern：聲明變量是在其他文件正聲明（也可以看做是引用變量） l register：聲明積存器變量 l static ：聲明靜態(tài)變量4.其它關(guān)鍵字（4個(gè)）：l const ：聲明只讀變量 l sizeof：計(jì)算數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度 l typedef：用以給數(shù)據(jù)類型取別名（當(dāng)然還有其他作用l volatile：說明變量在程序執(zhí)行中可被隱含地改變二、c語言中的9中控制語句l goto語句:無條件轉(zhuǎn)向; l if語句:

31、判斷語句; l while循環(huán)語句; l do-while語句:先執(zhí)行循環(huán)體,然后判斷循環(huán)條件是否成立. 之后繼續(xù)循環(huán); l for語句:循環(huán),可替代while語句; 只是用法不同; l break語句跳出本層的循環(huán);(只跳出包含此語句的循環(huán)) l continue語句:繼續(xù)(一般放到循環(huán)語句里,不在執(zhí)行它下面的語句,直接跳到判斷語句例:for語句,就直接跳到第二個(gè)分號(hào)處,while語句,就直接跳到while()的括號(hào)里; l switch語句:多相選擇; l return語句:返回;4.3 單片機(jī)主程序的軟件設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)程序比較復(fù)雜，為了便于編寫、調(diào)試、修改，統(tǒng)程序的編寫采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，

32、整個(gè)系統(tǒng)包括主模塊、初始化模塊、溫度檢測(cè)模塊、中斷服務(wù)模塊、控制算法模塊、輸出控制模塊等幾個(gè)部分，其軟件總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。主模塊初始化溫度檢測(cè)模塊控制算法模塊中斷服務(wù)模塊控制輸出模塊串口通信模塊圖4-1單片機(jī)軟件總體結(jié)構(gòu)初始化讀溫度處理溫度數(shù)據(jù)顯示溫度傳送溫度至pc機(jī) 初始化端口開機(jī)顯示8888開機(jī)先轉(zhuǎn)換一次溫度初始化定時(shí)器開啟定時(shí)器圖4-2單片機(jī)程序結(jié)構(gòu)框圖 圖4-3單片機(jī)程序初始化結(jié)構(gòu)4.4 單片機(jī)中斷服務(wù)子程序的實(shí)現(xiàn)中斷是指當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，由于系統(tǒng)中出現(xiàn)某些需要緊急處理的情況或特殊請(qǐng)求時(shí)，計(jì)算機(jī)打斷當(dāng)前正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而對(duì)這些緊急情況進(jìn)行處理，處理完畢后，再返回繼續(xù)執(zhí)行原

33、來被打斷的程序。中斷控制方式使單片機(jī)在平時(shí)可以有充分的時(shí)間去處理主要事件，而當(dāng)外界有特殊情況需要處理時(shí)單片機(jī)也不會(huì)錯(cuò)過。充分地利用單片機(jī)的中斷功能，可以提高單片機(jī)的工作效率，尤其是在編制實(shí)時(shí)性要求較高的控制程序時(shí)。8051系列單片機(jī)的中斷共分2個(gè)優(yōu)先級(jí)，5個(gè)中斷源。每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)都是可以編程的。8051單片機(jī)的5個(gè)中斷源分別是：l 外部中斷請(qǐng)求0，由int0輸入。l 外部中斷請(qǐng)求1，由int1輸入。l 片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。l 片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。l 片內(nèi)串行口發(fā)送/接收中斷請(qǐng)求。除了以上5個(gè)中斷外，對(duì)于8052系列單片機(jī)來說，還增加了一個(gè)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2溢出

34、中斷請(qǐng)求。一、定時(shí)中斷服務(wù)程序通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器t0進(jìn)行10ms定時(shí)，再通過寄存器進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)2s定時(shí)中斷的要求。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，可進(jìn)行當(dāng)前溫度的檢測(cè)及顯示，根據(jù)所測(cè)值與設(shè)定值比較進(jìn)行溫度控制等。圖4-4為定時(shí)器t0中斷服務(wù)程序流程圖。圖4-4定時(shí)器t0中斷服務(wù)程序流程圖二、串行口發(fā)送/接收中斷服務(wù)程序串口通信原理:串口通訊對(duì)單片機(jī)而言意義重大，不但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制。由于其所需電纜線少，接線簡(jiǎn)單，所以在較遠(yuǎn)距離傳輸中，得到了廣泛的運(yùn)用。以下對(duì)串口通信中一些需要注意的地方作一點(diǎn)說明：1.波特率選擇波特率（boud rate）就是在

35、串口通信中每秒能夠發(fā)送的位數(shù)（bits/second）。mcs-51串行端口在四種工作模式下有不同的波特率計(jì)算方法。其中，模式0和模式2波特率計(jì)算很簡(jiǎn)單，請(qǐng)同學(xué)們參看教科書；模式1和模式3的波特率選擇相同，故在此僅以工作模式1為例來說明串口通信波特率的選擇。在串行端口工作于模式1，其波特率將由計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器1來產(chǎn)生，通常設(shè)置定時(shí)器工作于模式2（自動(dòng)再加模式）。在此模式下波特率計(jì)算公式為：波特率=（1+smod）*晶振頻率/（384*（256-th1）其中，smod寄存器pcon的第7位，稱為波特率倍增位； th1定時(shí)器的重載值。在選擇波特率的時(shí)候需要考慮兩點(diǎn)：首先，系統(tǒng)需要的通信速率。這要根據(jù)系

36、統(tǒng)的運(yùn)作特點(diǎn)，確定通信的頻率范圍。然后考慮通信時(shí)鐘誤差。使用同一晶振頻率在選擇不同的通信速率時(shí)通信時(shí)鐘誤差會(huì)有很大差別。為了通信的穩(wěn)定，我們應(yīng)該盡量選擇時(shí)鐘誤差最小的頻率進(jìn)行通信。下面舉例說明波特率選擇過程：假設(shè)系統(tǒng)要求的通信頻率在20000bit/s以下，晶振頻率為12mhz，設(shè)置smod=1（即波特率倍增）。則th1=256-62500/波特率根據(jù)波特率取值表，我們知道可以選取的波特率有：1200，2400，4800，9600，19200。列計(jì)數(shù)器重載值，通信誤差如下表：表4-1 通信誤差因此，在通信中，最好選用波特率為1200，2400，4800中的一個(gè)。2.通信協(xié)議的使用通信協(xié)議是通信

37、設(shè)備在通信前的約定。單片機(jī)、計(jì)算機(jī)有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對(duì)方的意圖，以進(jìn)行下一步動(dòng)作。假定我們需要在pc機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行通信，在雙方程式設(shè)計(jì)過程中，有如下約定：0xa1：?jiǎn)纹瑱C(jī)讀取p0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回pc機(jī)；0xa2：?jiǎn)纹瑱C(jī)從pc機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)；0xa3：?jiǎn)纹瑱C(jī)操作成功信息。在系統(tǒng)工作過程中，單片機(jī)接收到pc機(jī)數(shù)據(jù)信息后，便查找協(xié)議，完成相應(yīng)的操作。當(dāng)單片機(jī)接收到0xa1時(shí)，讀取p0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回pc機(jī)；當(dāng)單片機(jī)接收到0xa2時(shí)，單片機(jī)等待從pc機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)；當(dāng)pc機(jī)接收到0xa3時(shí)，就表明單片機(jī)操作已經(jīng)成功。通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器1工作于8位自動(dòng)

38、重載模式, 用于產(chǎn)生波特率。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并對(duì)其進(jìn)行判斷處理。圖4-5為串口中斷服務(wù)程序流程圖。yn進(jìn)入串口中斷將數(shù)據(jù)存入寄存器根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)操作讀數(shù)據(jù)是否命令圖4-5為串口中斷服務(wù)程序流程圖4.5 測(cè)溫芯片ds18b20驅(qū)動(dòng)子程序目前市場(chǎng)上溫度傳感器較多，有以下幾種： 方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類溫度傳感器線性度、穩(wěn)定性等方面性能都很好， 其成本較高。 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。 方案三：ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳to92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范

39、圍為55125,可編程為9位12位a/d轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625。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)其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 比較以上三種方案，方案三具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此選用方案三。 一、ds18b20的編程方法及工作時(shí)序ds18b20工作時(shí)必須嚴(yán)格遵守這些協(xié)義：總路線主機(jī)先對(duì)ds18b20進(jìn)行初始化，總線主機(jī)檢測(cè)到dsl820 的存在后便可以發(fā)出rom 操作命令之一，然后再發(fā)出存儲(chǔ)器操作命令，如溫度變換、讀暫存器。要用單片機(jī)控制ds18b20對(duì)溫度的采集只要根據(jù)ds18b20的初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫5個(gè)子程序：init為初始化子程序，wr

40、ite為寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序，read為讀數(shù)據(jù)子程序，發(fā)送64位序列號(hào)子程序和串行發(fā)送溫度數(shù)據(jù)到pc機(jī)的子程序。然后在主程序中調(diào)用各個(gè)子程序就可實(shí)現(xiàn)溫度的采集和發(fā)送。下面是ds18b20的工作時(shí)序：1.初始化時(shí)序復(fù)位要求主cpu將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，ds18b20收到信號(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主cpu收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。2.讀時(shí)序ds18b20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓ds18b20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。ds18b20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。3.寫時(shí)序ds18b20對(duì)寫0時(shí)序和

41、寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證ds18b20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣io總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。二、程序的實(shí)現(xiàn)先讓所有的ds18b20復(fù)位，然后發(fā)跳過rom匹配命令，再發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，讓所有的ds18b20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，延時(shí)等待轉(zhuǎn)換完畢后，再將已轉(zhuǎn)換的溫度值一一地從各個(gè)ds18b20取出，轉(zhuǎn)換成ascall碼后再發(fā)送到pc機(jī)上，如此循環(huán)。程序框圖如下圖4-6示。圖4-6 讀溫度程序框圖三、溫度處理方法18b20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18b20的兩個(gè)8比特的ram

42、中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.25即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.25即可得到實(shí)際溫度。具體程序如下：/*讀出溫度函數(shù)*/read_temp()ow_reset(); /總線復(fù)位write_byte(0xcc); / 發(fā)skip rom命令write_byte(0xbe); / 發(fā)讀命令temp_data0=read_byte(); /溫度低8位temp_data1=read_byte(); /溫度高8位ow_reset();write_byte(0xcc); / skip romwrit

43、e_byte(0x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令上面這個(gè)程序使溫度低8位放在temp_data0中，溫度高8位放在temp_data1中。4.6 pwm控制9為了設(shè)計(jì)高精度溫控儀對(duì)電熱管的加熱功率進(jìn)行連續(xù)控制，可采用pwm技術(shù)，由pid控制算法得到的增量式算式 作輸出，直接改變電熱管通斷占空比，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的高精度閉環(huán)連續(xù)控制。在圖4-7左圖中，單片機(jī)輸出位控信號(hào)，經(jīng)1413驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器，由雙向可控硅作無觸點(diǎn)交流開關(guān)以控制電熱管加熱。只要使 輸出與電熱管通電時(shí)間成正比，即可實(shí)現(xiàn)加熱功率的連續(xù)調(diào)節(jié)，控制原理如圖4-7右圖所示。為此，可在eprom中開辟 單元用來存放pwm周期（可預(yù)置），用來存放

44、加熱時(shí)間 ，而 則用來存放關(guān)斷時(shí)間 。在一個(gè)采樣周期內(nèi)，將 的差值存于v單元，將 的值存于 單元，然后利用單片機(jī)內(nèi)部中斷源構(gòu)成10ms定時(shí)器，每產(chǎn)生一個(gè)10ms定時(shí)中斷則 單元的數(shù)減1，直到 單元的數(shù)為零則使 由高電平變?yōu)榈碗娖剑蝗?為負(fù)值則 單元賦值為00h， 單元賦值為 ，這樣就可以做到溫度偏差量與電熱管加熱時(shí)間成正比。1413圖4-7 電熱管pwm控制原理我國(guó)電力供電電壓頻率50hz，固態(tài)繼電器大多采用過零型，則最小可準(zhǔn)確到一個(gè)波頭，1s有100個(gè)波頭，取2s為一個(gè)功率輸出周期，pwm控制方式的功率誤差就是1/200，即0.5%。實(shí)際情況還有些變動(dòng)，pwm調(diào)制輸出可能沒問題，但脈寬中電平

45、由低變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，電壓波形不會(huì)正好在過零點(diǎn)，可能在兩過零點(diǎn)之一間（圖4-7右圖），實(shí)際控制輸出的功率也就存在一定的誤差，有最大0.5%的誤差10。但對(duì)本系統(tǒng)沒什么影響。pwm在程序上的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單，用一個(gè)循環(huán)來輸出周期脈沖，如下程序：for(j=0；jtime；j+)/time為脈沖周期（以10ms為單位）if(jout) /out為控制脈寬的輸出變量outp=jopen； /接通繼電器elseoutp=jclose； /判斷繼電器delay10ms(1)；4.7 pc機(jī)程序設(shè)計(jì)pc機(jī)程序中包括串口通信模塊，繪圖模塊，命令按妞模塊，溫度顯示模塊等。一、串口通信模塊在本設(shè)計(jì)中，采用mscomm控

46、件進(jìn)行串口的通訊，mscomm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，pc機(jī)可以利用串行口與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡(jiǎn)單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。此控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式，事件驅(qū)動(dòng)方式：由mscomm控件的oncomm事件捕獲并處理通訊錯(cuò)誤及事件；查詢方式：通過檢查commevent屬性的值來判斷事件和錯(cuò)誤。 以下是mscomm控件的常用屬性和方法：l commport：設(shè)置或返回串行端口號(hào)，其取值范圍為199，缺省為1。l settings：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位。如：mscomm.setting=9600, n, 8, 1”。l por

47、topen：打開或關(guān)閉串行端口。l inputmode：設(shè)置或返回接收數(shù)據(jù)的類型。l inputlen：設(shè)置或返回一次從接收緩沖區(qū)中讀取字節(jié)數(shù)。l inbuffersize：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省值為1024字節(jié)。l inbuffercount：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)中等待計(jì)算機(jī)接收的字符數(shù)。l input：從接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并清空該緩沖區(qū)，該屬性設(shè)計(jì)時(shí)無效，運(yùn)行時(shí)只讀。l outbuffersize：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)的大小，缺省值為512字節(jié)。l outbuffercount：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)中等待計(jì)算機(jī)發(fā)送的字符數(shù)。l output：向發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)，該屬性設(shè)計(jì)時(shí)無

48、效，運(yùn)行時(shí)只讀。l rthreshold：該屬性為一閥值。當(dāng)接收緩沖區(qū)中字符數(shù)達(dá)到該值時(shí)，mscomm控件設(shè)置commevent屬性為comevreceive，并產(chǎn)生oncomm事件。用戶可在oncomm事件處理程序中進(jìn)行相應(yīng)處理。若rthreshold屬性設(shè)置為0，則不產(chǎn)生oncomm事件。例如用戶希望接收緩沖區(qū)中達(dá)到一個(gè)字符就接收一個(gè)字符，可將rthreshold設(shè)置為1。這樣接收緩沖區(qū)中接收到一個(gè)字符，就產(chǎn)生一次oncomm事件。l sthreshold：該屬性亦為一閥值。當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)中字符數(shù)小于該值時(shí)，mscomm控件設(shè)置commevent屬性為comevsend，并產(chǎn)生oncomm事

49、件。若sthreshold屬性設(shè)置為0，則不產(chǎn)生oncomm事件。要特別注意的是僅當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)中字符數(shù)小于該值的瞬間才產(chǎn)生oncomm事件，其后就不再產(chǎn)生oncomm事件。例如sthreshold設(shè)置為3，僅當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)中字符數(shù)從3降為2時(shí)，mscomm控件設(shè)置commevent屬性為comevsend，同時(shí)產(chǎn)生oncomm事件，如發(fā)送緩沖區(qū)中字符始終為2，則不會(huì)再產(chǎn)生oncomm事件。這就避免了發(fā)送緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)未發(fā)送完就反復(fù)發(fā)生oncomm事件。l commevent：這是一個(gè)非常重要的屬性。該屬性設(shè)計(jì)時(shí)無效，運(yùn)行時(shí)只讀。一旦串口發(fā)生通信事件或產(chǎn)生錯(cuò)誤，依據(jù)產(chǎn)生的事件和錯(cuò)誤，mscomm控件

50、為commevent屬性賦不同的代碼，同時(shí)產(chǎn)生oncomm事件。用戶程序就可在oncomm事件處理程序中針對(duì)不同的代碼，進(jìn)行相應(yīng)的處理。mscomm控件的部分屬性設(shè)置實(shí)例：select case com.listindex case 0 mscomm1.commport = 1 case 1 mscomm1.commport = 2 case 2 mscomm1.commport = 3 case 3 mscomm1.commport = 4end select 指定端口號(hào)（com） mscomm1.settings = 9600,n,8,1 2400波特，無校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位 ms

51、comm1.inputmode = cominputmodetext 接收文本數(shù)據(jù) mscomm1.inputlen = 0 讀出接收緩沖區(qū)的所有內(nèi)容 mscomm1.inbuffersize = 1024 mscomm1.outbuffersize = 1024 mscomm1.rthreshold = 1 每接收到1個(gè)字符，發(fā)生1次事件 mscomm1.portopen = true 打開串口接收程序?qū)嵗簆rivate sub mscomm1_oncomm()select case mscomm1.commeventcase comevreceivetext1.text = text1.

52、text & mscomm1.inputcase elseend selectend sub發(fā)送程序?qū)嵗簆rivate sub command1_click()mscomm1.output = trim(text2.text)end sub二、繪圖模塊在vb中，繪圖可以利用line和circle方法繪制幾何圖形11，還可以利用mschart控件繪制各種圖表。而本設(shè)計(jì)就采用mschart控件進(jìn)形繪制溫度變化曲線圖。mschart控件在繪制直方圖（條形圖）、折線圖、餅圖、標(biāo)記圖、填充區(qū)域圖等各種常用的數(shù)據(jù)分析圖形方面有很大的優(yōu)勢(shì)，我們只要將需按圖形表示的數(shù)據(jù)裝入數(shù)組中，然后將數(shù)組數(shù)據(jù)賦值給msc

53、hart控件，再進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的圖形標(biāo)題、背景、圖例、注腳方面的定義，就可以得到所期望的數(shù)據(jù)分析圖形。mschart控件的系統(tǒng)默認(rèn)名是：mschart1、mschart2等。由于mschart控件不是vb內(nèi)建的基本控件，因此在使用前必須用工程菜單中的“部件”，添加mschart控件。添加mschart控件的選項(xiàng)是“microsoft chart control 6.0(oledb)”。當(dāng)我們?cè)趘b的工具箱中添加了mschart控件，并在窗體中“畫”出mschart控件后，可見到如下圖形：圖7.31.設(shè)置mschart系列數(shù)據(jù)與圖表類型:(1)mschart的系列通過對(duì)圖7.3的分析，我們可以看到mschart圖表中將數(shù)據(jù)分組顯示。如圖中r1、r2、r3、r4、r5各代表一個(gè)組，一組相關(guān)的數(shù)據(jù)在繪圖中稱為一個(gè)“系列”，一張圖表可由一個(gè)或多個(gè)系列構(gòu)成。若mschart控件被賦值一個(gè)一維數(shù)組數(shù)據(jù)，則它所顯示的數(shù)據(jù)圖形只繪制出一個(gè)系列的圖表。若一維數(shù)組中的