課程設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。采用單片機(jī)來對(duì)他們控制不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。本設(shè)計(jì)采用無rom的8031作為主控制芯片。8031的接口電路有8155、2764。8155用于鍵盤/led顯示器接口，2764可作為8031的外部rom存儲(chǔ)器。其中溫度控制電路是通過可控硅調(diào)功器實(shí)現(xiàn)的。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220v，50hz交流試點(diǎn)回路，在給定周期內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)

2、節(jié)溫度的目的。關(guān)鍵字：溫度控制；接口電路；可控硅目 錄緒 論1第一章單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介2第二章單片機(jī)32.1 單片機(jī)內(nèi)部模塊32.1.1 mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)32.1.2 mcs-51輸入/輸出端口的結(jié)構(gòu)與功能32.1.3 mcs51單片機(jī)的引腳及其功能42.1.4 8031系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)52.2 單片機(jī)外總線結(jié)構(gòu)52.3 芯片的擴(kuò)展設(shè)計(jì)52.4 單片機(jī)溫控模塊7第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)83.2 8155接口電路83.3 a/d轉(zhuǎn)換電路103.4 可控硅控制電路10第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1 主程序流程圖134.2 t0中斷服務(wù)程序144.3 采樣子程序184.4

3、 數(shù)字濾波程序19總 結(jié)21參考文獻(xiàn)22 22基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 緒論緒 論溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的pid控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入wto，我國政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)

4、展。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)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，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)。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)量方法也不相同；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。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時(shí)間比例來達(dá)到改變加

5、熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：pid控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐絲，功率為三千瓦，要求溫度在4001000。靜態(tài)控制精度為2.43。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，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。本系統(tǒng)所使用的單片機(jī)8031有128k的ram，使溫度控

6、制大為簡(jiǎn)便?；趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介第一章 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用。在冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各類工業(yè)中，廣泛使用著加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，因此，溫度是工業(yè)對(duì)象中一個(gè)主要的被控參數(shù)。由于爐子的種類不同，因而所使用的燃料和加熱方法也不同，例如煤氣、天然氣、油、電等;由于工藝不同，所需要的溫度高低不同，因而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)溫方法也不同;產(chǎn)品工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和所采用的控制算法也不同。單片微型計(jì)算機(jī)的功能不斷的增強(qiáng)，為先進(jìn)的控制算法提供的載體，許多高性能的新型機(jī)種應(yīng)運(yùn)而

7、生。本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為2kw，系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士vc,超調(diào)量可能小，溫度上升較快且有良好的穩(wěn)定性. 6單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以ms-5l單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管主電路對(duì)電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可表示為:系統(tǒng)采用單閉環(huán)形式，其基本控制原理為:將溫度設(shè)定值(即輸入控制量)和溫度反饋值同時(shí)送入控制電路部分，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到輸出控制量，輸出控制量控制驅(qū)動(dòng)電路得到控制電壓施加到被控對(duì)象上，電爐因此達(dá)到一定的溫度。給定值采樣電路輸出溫度被控對(duì)象8031控制電路驅(qū)動(dòng)電路晶閘管主電路圖1.1 控制電路的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫度控

8、制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)第二章 單片機(jī)單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)scm(single chip micro-computer)的譯名簡(jiǎn)稱，在國內(nèi)也常簡(jiǎn)稱為“單片機(jī)”。它包括中央處理器cpu、隨機(jī)存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和i/o等等。單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)、數(shù)據(jù)的采集以及對(duì)應(yīng)用對(duì)象的控制。它具有體積小、重量輕、價(jià)格低、可靠性高、耗電少和靈活機(jī)動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)，單片微型計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱單片機(jī))是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是一種非常活躍和頗具生命力的機(jī)種，特別適合用于智能控制系統(tǒng)。2.1 單片機(jī)內(nèi)部模塊在本設(shè)計(jì)中,從經(jīng)濟(jì)上以及性能上考慮，我選用80

9、31作為cpu。8031是mcs51系列單片機(jī)的一種型號(hào)。mcs-51單片機(jī)的類型有：8051、8031、8751等。2.1.1 mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8031單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2.1。它其中包含cpu、震蕩器和時(shí)序電路、4kb的rom、256b的ram、兩個(gè)16定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0和t1、4個(gè)8位i/o端口（p0、p1、p2、p3）、串行口等組成。其中震蕩時(shí)序與時(shí)鐘組成定時(shí)控制部件。圖2.1 8031單片機(jī)功能方框圖 2.1.2 mcs-51輸入/輸出端口的結(jié)構(gòu)與功能mcs-51單片機(jī)有4個(gè)i/o端口，公32根i/o線，4個(gè)端口都是準(zhǔn)雙向口。每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，即專用寄存器p0p3，一個(gè)

10、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。為方便起見，我們把4個(gè)端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱p0p3。 在訪問片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，低8位地址和數(shù)據(jù)由p0口分時(shí)傳送，高8位地址由p2口傳送。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這4個(gè)口的每一位均可作為雙向的i/o口使用。p0口：可作為一般的i/o口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。p1口：每一位均可獨(dú)立作為i/o口。p2口：可作為一般i/o口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作為高8位地址線。 p3口：雙功能口。作為第一功能使用時(shí)同p1口，每一位均可獨(dú)立作為i/o口。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個(gè)功能不能同時(shí)使用。

11、2.1.3 mcs51單片機(jī)的引腳及其功能mcs-51單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝形式。1） 主電源引腳vcc和vssvss（40腳）：主電源+5v，正常操作的對(duì)eprom編程及驗(yàn)證時(shí)均接+5v電源。vss（20腳）：接地。2） xtal1（19腳）和xtal2（18腳）：接外部晶振的兩個(gè)引腳。3） rst/vpd、ale、/prog、psen控制信號(hào)引腳。rst/vpd（9腳）：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位/備用電源引腳。剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在引腳上輸入持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，一旦芯片在使用中vcc電壓突然下降或短電，能保護(hù)片內(nèi)ra

12、n中信息不丟失，使復(fù)電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ale、/prog（30腳）：當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ale的輸出用于鎖存低字節(jié)地址信號(hào)。即使不訪問片外存儲(chǔ)器，ale端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)脈沖信號(hào)。其頻率為振蕩器頻率1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)的目的。應(yīng)注意的是：當(dāng)訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖；ale端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)lset負(fù)載。對(duì)含有eprom的單片機(jī)，片內(nèi)eprom編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（prog）。prog（29腳）：輸出訪問片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。cpu在從片外程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。每當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效

13、的prog信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。該端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。ea/vpp（31腳）：當(dāng)ea 輸入端輸入高電平時(shí)，cpu可訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4kb的地址范圍。若pc值超出4kb地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)ea 輸入低電平時(shí)，不論片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器，則cpu只能訪問片外程序存儲(chǔ)器。2.1.4 8031系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)通常情況下，采用mcs-51系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)只能用于一些很簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，在此情況下直接使用單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)功能、中斷功能、i/o端口等，組成的應(yīng)用系統(tǒng)的成本較低。9單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法有并行擴(kuò)展法和串行擴(kuò)展法兩種。并行擴(kuò)展法是利用單片機(jī)的三種線（ab、db

14、、cb）進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)展；串行擴(kuò)展法是利用spi三線總線或i2c雙總線的串行系統(tǒng)擴(kuò)展。但是，一般串行接口器件速度慢，在需要高速應(yīng)用的場(chǎng)合，還是并行擴(kuò)展法占主導(dǎo)地位。在本設(shè)計(jì)中，由于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)比較少，單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能滿足需要，故不需再擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器。2.2 單片機(jī)外總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)大多數(shù)cpu外部都有單獨(dú)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而mcs51單片機(jī)由于受到芯片管腳的限制，數(shù)據(jù)線和地址線（低8位）是復(fù)用的，而且是i/o口兼用。為了將它們分離開來，以便同單片機(jī)之外的芯片正確地相連，常常在單片機(jī)外部加地址鎖存器來構(gòu)成與一般cpu相類似的三總線，如圖2.2所示。圖2.2三總線圖2.3 芯片的

15、擴(kuò)展設(shè)計(jì)71）程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)(a) 程序存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介常見的eprom有：2716（容量2k8位）、2732（容量4k8位）、2764（容量8k8位）、27128（容量16k8位）、27256（容量32k8位）、27512（容量64k8位）。eprom外引腳功能如下：a0a15:地址輸入線；o0o7:三態(tài)數(shù)據(jù)總線，讀或編程校驗(yàn)時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線，編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。維持或編程禁止時(shí)o0o7呈高阻抗；ce：片選信號(hào)輸入線，“0”（即ttl低電平）有效；pgm：編程脈沖輸入線;其值因芯片型號(hào)和制造廠商不同而異；vpp：編程電源輸入線，其值因芯片型號(hào)和制造廠商不同而異；oe：讀選通信號(hào)輸入線，“0”有效

16、；vcc：主電源輸入線，一般為5v； (b) 擴(kuò)展方法擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器時(shí)，一般擴(kuò)展容量大于256字節(jié)，因此，除了由p0口提供低8位地址線外，還需由p2口提供若干地址線，最大的擴(kuò)展范圍位64k字節(jié)，即需16位地址線。具體方法是cpu應(yīng)向eprom提供三種信號(hào)線。即a：數(shù)據(jù)總線：p0口接eprom地o0o7(d7d0);b：地址總線：p0口經(jīng)鎖存器向eprom提供地址低8位，p2口提供高8位地址以及片選線。擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器究竟需要多少位地址線，應(yīng)根據(jù)程序存儲(chǔ)器容量和選用的eprom芯片容量而定。c：控制總線：psen片外程序存儲(chǔ)器取指令控制信號(hào)，接eprom的“oe”。ale接鎖存器的g。ea接地。

17、2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)由于算法的需要，在存儲(chǔ)器中需要存儲(chǔ)24個(gè)從a/d片出來的數(shù)據(jù)，即需要24單元的存儲(chǔ)單元。在8031的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)低128字節(jié)ram中30h7fh共80個(gè)存儲(chǔ)單元使用戶ram區(qū)，完全可以容納下24個(gè)數(shù)據(jù)以及其運(yùn)算過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)，故不需要在另外擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。我選用的eprom芯片為2764。連接如圖2.3圖2.3 2764與8031連接圖2.4 單片機(jī)溫控模塊溫度檢測(cè)元件和變送器的選擇和被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用鎳鉻/鎳鋁熱電偶，此電偶用于01000的溫度測(cè)量范圍，相應(yīng)的輸出電壓為0mv-41.32mv.變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于

18、把熱電偶輸出的0-41.32mv變換成0-10ma范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0-10ma電流變換成0-5v范圍的電壓。5為了提高精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如：若溫度測(cè)量范圍為4001000，則熱電偶輸出為16.4mv-41.32mv,毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出0-10mv范圍電流。這樣，采用8位a/d轉(zhuǎn)換器就可以使量化誤差達(dá)到正負(fù)2.34度以內(nèi)?；趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制主電路是由8031及其外圍芯片，及一些輔助的部分構(gòu)成的。圖3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖3.2 8155接口電路8155芯片內(nèi)具有256個(gè)字

19、節(jié)的ram，兩個(gè)8位、一個(gè)16位的可編程i/o口和一個(gè)14位計(jì)數(shù)器。它與51型單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的芯片。 圖3.2 帶有i/o接口和計(jì)時(shí)器的靜態(tài)ram81558155用作鍵盤/led顯示器接口電路，當(dāng)io/為高電平時(shí)，8155選通片內(nèi)的i/o端口。a,b,c三個(gè)口可以作為擴(kuò)展的i/o口使用，mcs51單片機(jī)的po口與8155的ad0ad7相連。此時(shí)p0輸出的低8位地址只有3位有效，用于片內(nèi)選址，其他位無用。使用a,b,c三個(gè)口時(shí)，首先向命令寄存器寫入一個(gè)控制字以確定三個(gè)口的工作方式。如果寫入的控制字規(guī)定他們工作于方式或方式下，則這三個(gè)口都是獨(dú)立的基本i/o口。可以直接利

20、用movx a,dptr或movx dptr,a指令完成這三個(gè)口的讀/寫（輸入/輸出）操作。工作在方式或方式時(shí)，c口用作控制口或部分用于控制。mcs51單片機(jī)可以和8155直接連接，不需要任何外加電路，給系統(tǒng)增加了256個(gè)字節(jié)的ram、22位i/o線及一個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng)p2.00且p2.1=0時(shí)，選中8155的ram工作；在p2.0=1和p20=0時(shí)，8155選中片內(nèi)三個(gè)i/o端口。相應(yīng)地址分配為：20000h-00ffh 8155內(nèi)部ram 0100h 命令/狀態(tài)口 0101h a口 0102h b 口 0103h c 口 0104h 定時(shí)器低八位口 0105h 定時(shí)器高八位口3.3 a/d轉(zhuǎn)換

21、電路 圖3.3 a/d轉(zhuǎn)換電路圖adc0809的in0和變送器輸出端相連，故in0上輸入的0v-+5v范圍的模擬電壓經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后可由8031通過程序從p0口輸入到它的內(nèi)部ram單元。首先輸入地址選擇信號(hào)，在ale信號(hào)作用下，地址信號(hào)被鎖存，產(chǎn)生譯碼信號(hào)，選中一路模擬量輸入。然后輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)start啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)送三態(tài)緩沖鎖存器，同時(shí)發(fā)出eoc信號(hào)。在允許輸入信號(hào)oe的控制下，再將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到外部數(shù)據(jù)總線。3.4 可控硅控制電路8031對(duì)溫度的控制是通過可控硅調(diào)控器實(shí)現(xiàn)的。如圖3.4所示，圖3.4 可控硅功輸出與通斷時(shí)間關(guān)系雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220v，50h

22、z交流試點(diǎn)回路。在給定的周期t內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。圖3.4示出了可控硅管在給定周期t內(nèi)具有不同接通時(shí)間的情況。顯然，可控硅在給定周期t的100%時(shí)間內(nèi)接通的功率最大?？煽毓杞油〞r(shí)間可以通過可控硅控制板上控制脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031用軟件在p1.3引腳上產(chǎn)生，受過零同步脈沖后經(jīng)光偶管和驅(qū)動(dòng)器輸送到可控硅的控制極上。通常，電阻爐爐溫控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出史冊(cè)爐溫對(duì)所需爐溫的偏差值，然后對(duì)偏差值處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)電阻爐的假熱功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐的爐溫控制。 在工業(yè)上，偏差控制又稱為pid控制，這是工業(yè)控制中常

23、用的控制形式，一般能收到令人滿意的效果?？刂普摳嬖V我們，pid控制的理想方程是： （3.1）式中e 測(cè)量值與給定值之間的偏差;td 微分時(shí)間:t - 積分時(shí)間; （3.2）kp 調(diào)節(jié)器的放大系數(shù).將上式離散化得到數(shù)字pid位置式算法式中在位置式算法的基礎(chǔ)之上得到數(shù)字pid增量式算法： （3.3）基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序 圖4.1 主程序流程圖主程序：org 0100hdism0 data 78hdism1 data 79hdism2 data 7a

24、hdism3 data 7bhdism4 data 7chdism5 data 7dhmov sp, #50h; 50h送spclr 5eh ; 清本次越限標(biāo)志clr 5fh ； 清上次越限標(biāo)志clr a ； 清累加器amov 2fh, amov 30h, amov 3bh, amov 3ch, a清暫存單元mov 3dh, amov 3eh, amov 44h, amov dism0, amov dism1, amov dism2, amov dism3, a清顯示緩沖區(qū)mov dism4, amov dism5, amov tmod, #56hmov tl0, #06hmov th0, #

25、06hclr pt0setb tr0setb et0setb ealoop acall disply ；調(diào)用顯示程序acall scan ；調(diào)用掃描程序ajmp loop ；等待中斷應(yīng)當(dāng)注意：由于t0被設(shè)定為計(jì)數(shù)器方式2，初值為06h，故它的溢出中斷時(shí)間為250個(gè)過零同步脈沖。為了系統(tǒng)正常工作，t1中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間必須滿足t0的制一時(shí)間要求，因?yàn)閠1的中斷是嵌套在t0中斷之中的。4.2 t0中斷服務(wù)程序t0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主程序，用于啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換器，讀如數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波，越權(quán)溫度報(bào)警和處理，pid計(jì)算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。p1.3引腳上輸出的該同步脈沖寬度由t1計(jì)

26、數(shù)器的溢出中斷控制，8031利用等待t1溢出中斷空隙時(shí)間完成把本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序，8031從t1中斷服務(wù)程序返回后便可以恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和返回主程序，以等待下次t0中斷。t0中斷服務(wù)程序框圖如圖4.2所示 圖4.2 t0中斷服務(wù)程序流程圖t0中斷服務(wù)程序：org 000bh ajmp ct0 ct0： push acc ；push dpl ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)push dph ；setb d5h ； 置標(biāo)志acall sampacall filtercjne a，42h，tplwl： mov c，5ehmov 5fh，cclr 5ehacall uplpop dphpop

27、 dplpop accreti ；中斷返回tpl： jnc tpl1clr 5fh ；清上次越限標(biāo)志cjne a，43h，mtplhat： setb p1.1 ；若溫度不越限，則綠燈亮acall pidmov a，2fhcpl a ；inc a ；對(duì)pid值求補(bǔ)，作為tl1值nm： setb p1.3mov tl1，amov th1,#0ffhsetb pt1setb tr1 ；啟動(dòng)t1setb et1 ；允許t1中斷acall trastloop: acall disply ；顯示溫度jb d5h,loop ；等待t1中斷pop dphpop dplpop accretimtpl: jnc

28、hatsetb p1.0 ；否則，下限聲光報(bào)警mov a,45hcpl ainc aajmp nmtpl1: setb 5ehjnb 5fh,wlinc 44h ；越限計(jì)數(shù)器加1mov a,44hclr csubb a,#n ；越限n次嗎？jnz wlsetb p1.2clr 5ehclr 5fhpop dphpop dplpop accreti4.3 采樣子程序采樣值始址送r0采樣次數(shù)送r2采樣子程序samp：流程圖如下圖所示， 圖4.3 采樣子程序流程圖ny選同in0啟動(dòng)adc延時(shí)a/d完成？所有采樣結(jié)束？返 回n 采樣子程序：samp: mov r0,#2ch ；采樣值始址送r0mov r2,#03hmov dptr,#03f8hsam1: movx dptr,a ；啟動(dòng)adc0809工作 mov r3,#20hdly: djnz r3,dly ；延時(shí)here: jb p3.3,heremovx a,dptrmov r0,a ；存放采樣值inc r0djnc r2,sam1ret4.4 數(shù)字濾波程序數(shù)字濾波程序filter:用于濾去來自控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)采樣值的干擾。 本設(shè)計(jì)采