水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2012.04.16 摘要水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)及日常生活中應(yīng)用廣泛，在生產(chǎn)和生活中都發(fā)揮著重要作用，如一些現(xiàn)代化車(chē)間里，生產(chǎn)特殊產(chǎn)品加工需要在一定的溫度才能進(jìn)行，水產(chǎn)養(yǎng)殖中也要對(duì)水的溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能確保達(dá)到最好的效果。在居家生活中，我們同樣也離不開(kāi)水溫的控制，如電熱水器，自動(dòng)飲水機(jī)等，都要用到水溫控制。 實(shí)現(xiàn)水溫控制的方法很多， 如單片機(jī)控制、 plc 控制等等。而其中用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，具有可靠性高、價(jià)格低、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等眾多優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)用于工業(yè)控制是近年來(lái)發(fā)展非常迅速的領(lǐng)域，現(xiàn)在許多自動(dòng)化的生產(chǎn)車(chē)間里，都是靠單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。溫度是工業(yè)控制對(duì)象主要被控參數(shù)

2、之一，在溫度控制中，由于受到溫度被控對(duì)象特性（如慣性大、滯后大、非線性等）的影響，使得控制性能難以提高，有些工藝過(guò)程其溫度控制的好壞直接影響著產(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。為了實(shí)現(xiàn)高精度的水溫測(cè)量和控制，本文介紹了一種以atmel 公司的低功耗高性能 cmos 8 位單片機(jī)為核心， 以 pid 算法控制以及 pid 參數(shù)整定相結(jié)合的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，其硬件電路還包括溫度采集、溫度控制、溫度顯示、鍵盤(pán)輸入以及rs232接口等電路。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，并能根據(jù)設(shè)定值對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控溫的目的。關(guān)鍵詞： at89s52；溫度控制； pt1000；

3、pid design of temperature automatic control system abstract：the temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. it is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. such as inertia, hysteresis and n

4、on-linear, etcits temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system. in order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. systemat

5、ic core is at89s52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit mcu of atmel company. the system unifies pid control algorithm and pid parameter tuning to control the water temperature. its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keybo

6、ard input and rs232 interfaces. the system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value. keywords：at89s52; temperature control; pt1000; pid 目錄論文總頁(yè)數(shù)： 33 1 引 言. 11.1 課題背景 . 11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 11.3 研究方法 . 12 系統(tǒng)方案 . 22.1 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求. 22.2 水溫

7、控制系統(tǒng)部分 . 22.2.1 cpu（computer processing unit ）中央處理器 . 22.2.2 溫度控制系統(tǒng)算法分析. 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 83.1 總體設(shè)計(jì)框圖及說(shuō)明 . 83.2 外部電路設(shè)計(jì) . 103.2.1 溫度采集電路.103.2.2 溫度控制電路. 113.3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) . 132.3.1 系統(tǒng)框圖 .133.3.2 a/d 轉(zhuǎn)換電路 .143.3.3 串口通訊部分電路.183.3.4 鍵盤(pán)設(shè)置電路.204.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 204.1 程序框架結(jié)構(gòu) . 204.2 程序流程圖及部分程序 . 214.2.1 主程序模塊.214.2.2 系統(tǒng)

8、初始化.234.2.3 按鍵程序 .234.2.4 a/d 采樣數(shù)據(jù)處理 .264.2.5 pid 計(jì)算 .294.2.6 繼電器控制.315. at89s52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 . 336.系統(tǒng)安裝調(diào)試與測(cè)試 . 346.1 串口調(diào)試 . 346.2 繼電器測(cè)試 . 35結(jié)論. 35致謝. 38第 1 頁(yè) 共 43 頁(yè)第 1 章 引 言1.1 課題背景一些價(jià)格比較昂貴的觀賞魚(yú)，如蝴蝶魚(yú)，銀龍魚(yú)等對(duì)于溫度的要求比較苛刻。隨著人們生活水平的提高，這些魚(yú)類在我國(guó)的飼養(yǎng)開(kāi)始興盛，因此，對(duì)飼養(yǎng)環(huán)境溫度進(jìn)行恒溫控制十分必要?，F(xiàn)有的一些溫度控制設(shè)備，如hal68 型的溫度控制棒，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般采取的是開(kāi)關(guān)式

9、的控制，即當(dāng)測(cè)量溫度低于設(shè)定溫度時(shí)進(jìn)行加熱，其結(jié)果是飼養(yǎng)水域內(nèi)溫度不均，控溫效果不理想。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。 溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國(guó)外的日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。目前，我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處于20世紀(jì) 80 年代中后期水平。成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的pid 控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后復(fù)雜時(shí)變溫度系統(tǒng)控制，而且適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商

10、品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少?，F(xiàn)在，我國(guó)在溫度等控制儀表業(yè)與國(guó)外還有著一定的差距。隨著嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展及其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電子產(chǎn)品的小型化和智能化要求越來(lái)越高，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、價(jià)格低、可靠性高、適用范圍大以及本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。1.3 研究方法本文主要介紹單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，其中涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件的選取和控制算法的選擇、程序的調(diào)試和系統(tǒng)參數(shù)的整定。以at89s52為 cpu，溫度信號(hào)由 pt1000和電壓放大電路提供。電壓放大電路用超低溫漂移高精度運(yùn)算放大器op07將溫度 -電壓信號(hào)進(jìn)行放大

11、， 用單片機(jī)控制 ssr固態(tài)繼電器的通斷時(shí)間以控制水溫，系統(tǒng)控制對(duì)象為1 升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變，具有第 2 頁(yè) 共 43 頁(yè)較好的快速性與較小的超調(diào)。第 2 章 系統(tǒng)方案2.1 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求該系統(tǒng)為一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為1 升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體要求：溫度設(shè)定范圍為 4090；環(huán)境溫度降低時(shí)（例如用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差1；采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ?當(dāng)設(shè)定溫度突變（由

12、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；用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。2.2 水溫控制系統(tǒng)部分水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，組成框圖如圖1 所示，由控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象其反饋?zhàn)饔玫臏y(cè)量變送組成?？刂葡到y(tǒng)框圖除了以上的組成元件以外， 還要選擇合適的算法以實(shí)現(xiàn)所要求的控制精度，以下我會(huì)對(duì)關(guān)鍵的元件以及電路的確定進(jìn)行詳細(xì)的分析。因?yàn)樗鼈冞x取的好壞將直接影響著整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果的優(yōu)劣。2.2.1 cpu（computer processing unit ）中央處理器方案一：采用 8031作為控制核心，以使用最為普遍的器件adc0804 作模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制上使用對(duì)電阻絲加電使其升溫和開(kāi)動(dòng)風(fēng)

13、扇使其降溫。此方案簡(jiǎn)易可行，第 3 頁(yè) 共 43 頁(yè)器件的價(jià)格便宜， 但 8031 內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器， 需要擴(kuò)展，增加了電路的復(fù)雜性。方案二：此方案采用89s52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，控制電路部分采用ssr固態(tài)繼電器控制電爐絲的通斷此方案電路簡(jiǎn)單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的精度。將兩個(gè)方案一比較便可得出一個(gè)結(jié)論，采用atmel 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)本題目，不管是從結(jié)構(gòu)上，還是從工作量上都占有很大的優(yōu)勢(shì)，所以最后決定使用at89s52 作為該控制系統(tǒng)的核心。根據(jù)溫度變化慢，并且控制精度不易掌握的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了以at89s52單片機(jī)為

14、檢測(cè)控制中心的水箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，總體框圖如圖2 所示?？刂破髟O(shè)計(jì)總體框圖溫度控制采用改進(jìn)的pid 數(shù)字控制算法，顯示采用3 位 led 靜態(tài)顯示。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制算法新穎，控制精度高,有較強(qiáng)的通用性。2.2.2 溫度控制系統(tǒng)算法分析系統(tǒng)算法控制采用工業(yè)上常用的位置型pid 數(shù)字控制，并且結(jié)合特定的系統(tǒng)加以算法的改進(jìn)，形成了變速積分pid積分分離 pid 控制相結(jié)合的自動(dòng)識(shí)別的控制算法。該方法不僅大大減小了超調(diào)量，而且有效地克服了積分飽和的影響，使控制精度大大提高。長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外科技工作者對(duì)溫度控制器進(jìn)行了第 4 頁(yè) 共 43 頁(yè)廣泛深入的研究， 產(chǎn)生了大批溫度控制器， 如性能成熟應(yīng)用廣

15、泛的pid 調(diào)節(jié)器、智能控制 pid 調(diào)節(jié)器、自適應(yīng)控制等。此處主要對(duì)一些控制器特性進(jìn)行分析以便選擇適合的控制方法應(yīng)用于改造。常用的控制算法有以下幾種：經(jīng)典的比例積分微分控制算法；根據(jù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化理論得到的自適應(yīng)控制和最優(yōu)控制方法；根據(jù)模糊集合理論得到模糊控制算法。自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制方法以及模糊控制算法是建立在精確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，在實(shí)時(shí)過(guò)程控制中，由于控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型難于建立，系統(tǒng)參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，運(yùn)用控制理論進(jìn)行綜合分析要花很大代價(jià)，主要是時(shí)間。同時(shí)由于所得到的數(shù)學(xué)模型過(guò)于復(fù)雜難于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中要求信號(hào)的控制信號(hào)的給出要及時(shí)，所以在目前的過(guò)程控制系統(tǒng)中較少采用自適應(yīng)控制

16、、最優(yōu)控制方法和模糊控制算法。目前在過(guò)程控制中應(yīng)用較多的還是pi 控制算法、pd 控制算法和 pid 控制算法。水溫控制系統(tǒng)的控制對(duì)象具有熱儲(chǔ)存能力大，慣性也較大的特點(diǎn)，水在容器內(nèi)的流動(dòng)或熱量傳遞都存在一定的阻力，因而可以歸于具有純滯后的一階大慣性環(huán)節(jié)。對(duì)于大慣性系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程控制，一般可采用以下幾種控制方案：開(kāi)關(guān)量控制這種方法通過(guò)比較給定值與被控參數(shù)的偏差來(lái)控制輸出的狀態(tài)，開(kāi)通或關(guān)斷，因此控制過(guò)程十分簡(jiǎn)單，也容易實(shí)現(xiàn)；但由于輸出控制量只有兩種狀態(tài)，使被控參數(shù)在兩個(gè)方向上變化的速率均為最大，因此容易引起反饋回路振蕩，控制精度不高；這種控制方案一般在大慣性系統(tǒng)對(duì)控制精度和動(dòng)態(tài)特性要求不高的情況下

17、采用。如圖3 所示。第 5 頁(yè) 共 43 頁(yè)開(kāi)關(guān)量控制圖 4 比例控制比例控制 (p 控制) 比例控制的輸出與偏差成比例關(guān)系，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短， 但過(guò)程終了存在余差； 適用于控制通道滯后較小、 負(fù)荷變化不大、允許被控量在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)。如圖4所示。比例積分控制 (pi 控制) 控制器的輸出與偏差的積分成比例， 積分的作用使過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)無(wú)余差，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性； pi 控制適用于滯后較小，負(fù)荷變化不大，被控量不允許有余差的控制系統(tǒng)。如圖5 所示。比例積分加微分控制 (pid 控制) 微分的作用使控制器的輸出與偏差變化的速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著

18、的效果；在比例基礎(chǔ)上加入微分作用，使穩(wěn)定性提高，再加上積分作用，可以消除余差；pid 控制適用于負(fù)荷變化大、容量滯后較大、控制品質(zhì)要求又很高的控制系統(tǒng)。如圖6 所示。t y t y 第 6 頁(yè) 共 43 頁(yè)比例積分控制圖 6 比例積分微分控制方案選擇：結(jié)合本設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，由于水溫系統(tǒng)的傳遞函數(shù)事先難以精確獲得，因而很難判斷哪一種控制方法能夠滿足系統(tǒng)對(duì)控制品質(zhì)的要求；但從以上對(duì)控制方法的分析來(lái)看， pid 控制方法最適合本例采用：一方面，由于可以采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程，無(wú)論哪一種控制方法都不會(huì)增加系統(tǒng)硬件成本，而只需對(duì)軟件作相應(yīng)改變即可實(shí)現(xiàn)不同的控制方案；另一方面，采用pid 的控制方式可以最

19、大限度地滿足系統(tǒng)對(duì)諸如控制精度、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求。由圖 7 可知 pid 調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器， 這種調(diào)節(jié)器是將設(shè)定值w 與實(shí)際輸出值 y 進(jìn)行比較構(gòu)成偏差ywe并將其比例、積分、微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量。其動(dòng)態(tài)方程為：dttdekdttektektudip)()()()(其中pk-為調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)ik-為積分時(shí)間常數(shù)dk-為微分時(shí)間常數(shù)pid 調(diào)節(jié)器的離散化表達(dá)式為；)1()()()()(keketkktekkekkudip其增量表達(dá)形式為：)1()()(kukukut y t y 第 7 頁(yè) 共 43 頁(yè))2()1(2)(/)()1()(kekeketkktekk

20、ekekdip其中 t 為采樣周期。模擬 pid 控制可見(jiàn)溫度 pid 調(diào)節(jié)器有三個(gè)可設(shè)定參數(shù)，即比例放大系數(shù)pk、積分時(shí)間常數(shù)ik、微分時(shí)間常數(shù)dk。比例調(diào)節(jié)的作用是使調(diào)節(jié)過(guò)程趨于穩(wěn)定，但會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差；積分作用可消除被調(diào)量的穩(wěn)態(tài)誤差，但可能會(huì)使系統(tǒng)振蕩甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定；微分作用能有效的減小動(dòng)態(tài)偏差。圖 8中，初始水溫為26。實(shí)現(xiàn)思想： ui(k) 為第 k 次采樣溫度值， ur 為設(shè)定值。e(k) 使用 pd 算法；e(k) 使用變速積分 pid 算法。第 8 頁(yè) 共 43 頁(yè)溫度控制曲線圖控制方式：該控制系統(tǒng)是把輸出量檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)過(guò)物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與給定量進(jìn)行比較 （綜合）

21、 ， 并利用控制器形成的控制信號(hào)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ssr對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制， 抑制內(nèi)部或外部擾動(dòng)對(duì)輸出量的影響，減小輸出量的誤差，達(dá)到控制目的。自動(dòng)控制框圖如圖9 所示，在此控制系統(tǒng)中單片機(jī)就相當(dāng)于常規(guī)控制系統(tǒng)中的運(yùn)算器控制器，它對(duì)過(guò)程變量的實(shí)測(cè)值和設(shè)定位之間的誤差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算然后給出控制信息。單片機(jī)的運(yùn)算規(guī)則稱為控制法則或控制算法。自動(dòng)控制框圖第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)框圖及說(shuō)明本系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的單回路控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)測(cè)量和控制，根據(jù)系統(tǒng)總體方案，系統(tǒng)由單片機(jī)基本系統(tǒng)、前向通道、后向通道和人機(jī)對(duì)話通道等 4個(gè)主要的功能模塊組成，總體框圖如上面圖2 所示。單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)

22、控制系統(tǒng)的核心， at89s52可以提供系統(tǒng)控制所需的i/o口、中斷、定時(shí)及存放中間結(jié)果的ram 電路；前向通道是信息采集的通道，主要包括傳感器、信號(hào)放大、a/d 轉(zhuǎn)換等電路；由于水溫變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，因此前向通道中沒(méi)有使用采樣保持電路；信號(hào)的濾波可由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件、降低硬件成本。鍵盤(pán)設(shè)定：用于溫度設(shè)定，共三個(gè)按鍵。數(shù)據(jù)采樣：將由傳感器及相關(guān)電路采集到的溫度轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，經(jīng)a/d 轉(zhuǎn)換后，送入 at89s52相應(yīng)接口中，換算成溫度值，用于控制和顯示。數(shù)據(jù)顯示：采用了共陰極數(shù)碼管led 進(jìn)行顯示設(shè)置溫度與測(cè)量溫度。第 9 頁(yè) 共 43 頁(yè)串行口傳輸：將采樣溫度值，上傳至pc 機(jī)，可

23、利用 pc 的端口下載程序。繼電器 /熱電管：通過(guò)三極管控制繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)完成對(duì)熱電爐的功率控制。第 10 頁(yè) 共 43 頁(yè)3.2 外部電路設(shè)計(jì)3.2.1 溫度采集電路本系統(tǒng)運(yùn)放采用 op07，op07是一種高精度單片運(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。 op07 的優(yōu)良特性使它特別適合作前級(jí)放大器，放大微弱信號(hào)。 使用 op07一般不用考慮調(diào)零和頻率問(wèn)題就能滿足要求。主要特點(diǎn)：低輸入失調(diào)電壓： 75uv(最大) 低失調(diào)電壓溫漂： 1.3uv/(最大) 低失調(diào)電壓時(shí)漂： 1.5uv/月(最大) 低噪聲： 0.6uv p-p(最大) 寬輸入電壓范圍： 14v 寬電源電壓范圍： 3v18v

24、圖 10所示的是本人用multimeter-8 軟件模擬 op07典型放大電路， 1、8 腳用來(lái)調(diào)零的，中間接兩個(gè)固定電阻和一個(gè)電位器滑動(dòng)端接電源正極就行了，固定電阻用于把電壓衰減便于細(xì)調(diào)；其實(shí)不用調(diào)零端也可以調(diào)零，在輸入端加入可調(diào)的偏置即可。op07 典型應(yīng)用圖 multimeter 8 模擬圖采用溫度傳感器鉑電阻pt1000,對(duì)于溫度的精密測(cè)量而言 ,溫度測(cè)量部分是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步。溫度傳感器的選擇是這塊電路的關(guān)鍵，它是直接影響第 11 頁(yè) 共 43 頁(yè)整個(gè)系統(tǒng)的性能與效果的關(guān)鍵因素之一。這里采用的是精密級(jí)鉑電阻溫度傳感器 pt1000，它的金屬鉑含量達(dá)99. 9999%，因?yàn)殂K電阻的

25、物理和化學(xué)性能在高溫和氧化介質(zhì)中很穩(wěn)定、價(jià)格又便宜，常用作工業(yè)測(cè)量元件，以鉑電阻溫度計(jì)作基準(zhǔn)器線性好， 溫度系數(shù)分散性小， 在 0100 攝氏度時(shí)，最大非線性偏差小于 0.5 攝氏度，性能穩(wěn)定，廣泛用于精密溫度測(cè)量和標(biāo)定。鉑熱電阻與溫度關(guān)系式)1(20btatrrt，其中：tr-溫度為 t 攝氏度時(shí)的電阻；0r-溫度為 0 攝氏度時(shí)的電阻；a、b-溫度系數(shù)a=3.94*102/；其中 b=-）（710*84.5/；t-任意溫度。3.2.2 溫度控制電路此部分通過(guò)控制繼電器的通斷從而控制電熱管（俗稱“熱得快” ） ，采用對(duì)加在電熱管兩端的電壓進(jìn)行通斷的方法進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水加熱功率的調(diào)整，從而

26、達(dá)到對(duì)水溫控制的目的，即在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對(duì)被控對(duì)象實(shí)施控制。此部分的繼電器采用的是ssr （solid state relays ，縮寫(xiě) ssr）繼電器，即固態(tài)繼電器。工作原理：固態(tài)繼電器是一種無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，由分立元器件、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片，主要由輸入（控制）電路，驅(qū)動(dòng)電路和輸出（負(fù)載）電路三部分組成。固態(tài)繼電器的輸入電路是為輸入控制信號(hào)提供一個(gè)回路，使之成為固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號(hào)源。固態(tài)繼電器的輸入電路多為直流輸入，個(gè)別的為交流輸入。固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)固態(tài)繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件（芯片）和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，固態(tài)繼電器（ ssr）是一種

27、全電子電路組合的元件，它依靠半導(dǎo)體器件和電子元件的電、磁和光特性來(lái)完成其隔離和繼電切換功能。固態(tài)繼電器與傳統(tǒng)的電磁繼電器 （emr）相比，是一種沒(méi)有機(jī)械、 不含運(yùn)動(dòng)零部件的繼電器，但具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同功能。工作原理：圖 11是它的工作原理框圖， 圖 11中的部件 - 構(gòu)成交流 ssr的主體，從整體上看， ssr只有兩個(gè)輸入端（ a 和 b）及兩個(gè)輸出端 (c 和 d)，是一種四端器件。工作時(shí)只要在a、b 上加上一定的控制信號(hào)，就可以控制c、d 兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為第 12 頁(yè) 共 43 頁(yè)a、b 端輸入的控制信號(hào)提供一個(gè)輸入/輸出端之間的

28、通道，但又在電氣上斷開(kāi)ssr中輸入端和輸出端之間的（電）聯(lián)系，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器” ，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級(jí)高；由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使ssr的輸入端很容易做到與輸入信號(hào)電平相匹配， 在使用可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受 “1”與“0”的邏輯電平控制。ssr 工作原理圖固態(tài)繼電器按其工作性質(zhì)分直流輸入-交流輸出型、 直流輸入 -直流輸出型、交流輸入 -交流輸出型、交流輸入 -直流輸出型。而本系統(tǒng)采用的是直流輸入-交流輸出型，常開(kāi)式，型號(hào)是ssr/1p-15a，允許電流為 15a。由于較小的驅(qū)動(dòng)功率即可使 ssr

29、工作，觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作所以我采用三極管控制其通斷，三極管采用的是npn8050，在 ioa4 口加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓即可使三極管導(dǎo)通，觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作。ssr 實(shí)際圖熱電管控制電路由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖第 13 頁(yè) 共 43 頁(yè)峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指，當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過(guò)零時(shí)，ssr即為通態(tài)；而當(dāng)斷開(kāi)控制信號(hào)后，ssr要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)（零電位）時(shí)，ssr才為斷態(tài) -如圖 13所示。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污

30、染。為使其實(shí)現(xiàn)過(guò)零控制，就是要實(shí)現(xiàn)工頻電壓的過(guò)零檢測(cè)，并給出脈沖信號(hào)，由單片機(jī)控制可控硅過(guò)零脈沖數(shù)目。當(dāng)在其輸入端加入控制信號(hào)時(shí)，輸出端接通，從而使得熱電管加熱以致溫度上升；當(dāng)此時(shí)撤離控制信號(hào)時(shí)，輸出端斷開(kāi)，而使熱電管停止加熱從而溫度下降。過(guò)零控制工作下ssr 的波形3.3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.3.1 系統(tǒng)框圖第 14 頁(yè) 共 43 頁(yè)系統(tǒng)框圖3.3.2 a/d 轉(zhuǎn)換電路adc0804 引腳及使用說(shuō)明：adc0804 是 cmos 集成工藝制成的逐次比較型a/d 轉(zhuǎn)換器芯片。分辨率為 8 位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s，輸出電壓范圍為05v，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5v。該芯片內(nèi)有輸

31、出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接到cpu 的數(shù)據(jù)總線上，無(wú)需附加邏輯接口電路。1234567891011121314151617181920c sr dw rcl k inin t ra g n dd g n dvc l k rddddddddi n +i n -r e f/2vvvcc01234567a d c080 41 00 s輸 出高 阻c srdw rin tr讀 數(shù)數(shù) 據(jù)adc0804 引腳圖圖 16 adc0804 控制信號(hào)的時(shí)序圖adc0804 引腳名稱及意義如下：vin+ 、vin ：adc0804 的兩模擬信號(hào)輸入端，用以接收單極性、雙極性和差模輸

32、入信號(hào)。d7d0：a/d 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出端， 該輸出端具有三態(tài)特性， 能與微機(jī)總線相連接。agnd ：模擬信號(hào)地。dgnd：數(shù)字信號(hào)地。clkin ：外電路提供時(shí)鐘脈沖輸入端。clkr：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與clkin 端配合，可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為1/1.1rc。cs：片選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦cs有效，表明 a/d 轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動(dòng)工作。wr：寫(xiě)信號(hào)輸入，接受微機(jī)系統(tǒng)或其他數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動(dòng)輸入端，低電平有效，當(dāng)cs、wr 同時(shí)為低電平時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。第 15 頁(yè) 共 43 頁(yè)rd：讀信號(hào)輸入，低電平有效，當(dāng)cs、rd 同時(shí)為低電平時(shí)，可讀取轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)。in

33、tr：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效。輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成。該信號(hào)常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。在使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)換時(shí)序adc0804 控制信號(hào)的時(shí)序圖如圖16 所示，由圖可見(jiàn)，各控制信號(hào)時(shí)序關(guān)系為：當(dāng) cs 與 wr 同為低電平時(shí)，a/d 轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)， 且在 wr 上升沿后 100s 模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)intr 自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。如cs、rd 同時(shí)為低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門(mén)打開(kāi)，數(shù)據(jù)信號(hào)送出，而在rd 高電平到來(lái)后三態(tài)門(mén)處于高阻狀態(tài)。（2）零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)adc0804 的零點(diǎn)無(wú)需調(diào)整。滿刻度調(diào)整時(shí)，先給輸入端加入電壓

34、inv，使?jié)M刻度所對(duì)應(yīng)的電壓值是：其中 vmax 是輸入電壓的最大值， vmin 是輸入電壓的最小值。 當(dāng)輸入電壓inv值相當(dāng)時(shí)，調(diào)整 vref/2 端電壓值使輸出碼為feh 或 ffh。（3）參考電壓的調(diào)節(jié)在使用 a/d 轉(zhuǎn)換器時(shí)，為保證其轉(zhuǎn)換精度，要求輸入電壓滿量程使用。如輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓vref，以保證小信號(hào)輸入時(shí)adc0804 芯片 8 位的轉(zhuǎn)換精度。（4）接地模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接，否則干擾很?chē)?yán)重，以致影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。a/d 、d/a 及取樣保持芯片上都提供了獨(dú)立的模擬地（ agnd ）和數(shù)字地（ dgnd） 。在線路設(shè)計(jì)中，必須將

35、所有器件的模擬地和數(shù)字地分別相連，然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點(diǎn)上相連接。地線的正確連接方法如圖 17 所示。2565.1minmaxmaxvvvvin第 16 頁(yè) 共 43 頁(yè)正確的地線連接adc0804 的典型應(yīng)用在現(xiàn)代過(guò)程控制及各種智能儀器和儀表中，為采集被控（被測(cè)）對(duì)象數(shù)據(jù)以達(dá)到由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、控制的目的，常用微處理器和a/d 轉(zhuǎn)換器組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。單通道微機(jī)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖如圖18 所示。a d c 08 04c sr dw rin trcs111r d2w r2ra md.d07d.d07控 制 總 線微 處 理 器控 制 器接口8位數(shù)據(jù)總線模 擬 信 號(hào)輸 入至 其

36、他 裝 置至 其 他 裝 置vi單通道微機(jī)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)由微處理器、存儲(chǔ)器和a/d 轉(zhuǎn)換器組成，它們之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線（dbus）和控制總線（ cbus）連接，系統(tǒng)信號(hào)采用總線傳送方式?，F(xiàn)以程序查詢方式為例，說(shuō)明adc0804 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用。采集數(shù)據(jù)時(shí)，首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令，在指令執(zhí)行過(guò)程中，微處理器在控制總線的同時(shí)產(chǎn)生cs1、wr1 低電平信號(hào)，啟動(dòng)a/d 轉(zhuǎn)換器工作， adc0804經(jīng) 100s后將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存于輸出鎖存器，并在 intr 端產(chǎn)生低電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，并通知微處理器可來(lái)取數(shù)。當(dāng)微處理器通過(guò)總線查詢到 intr 為低電平時(shí)，立即執(zhí)行輸入

37、指令，以產(chǎn)生cs、rd2 低電平信號(hào)到第 17 頁(yè) 共 43 頁(yè)adc0804 相應(yīng)引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中。整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，由微處理器有序地執(zhí)行若干指令完成。下圖是本系統(tǒng) ad0804 的連接圖：ad0804 連接圖第 18 頁(yè) 共 43 頁(yè)3.3.3 串口通訊部分電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)能同pc 聯(lián)機(jī)通信，以利用 pc 圖形處理能力打印顯示溫度曲線以及下載程序。由于at89s52串行口電平和 pc 不一致， at89s52的 i/o 為 ttl 電平， pc 串行口為 rs232電平利用單片機(jī)片內(nèi)串行口外加邏輯電平轉(zhuǎn)換電路組成rs-232c標(biāo)準(zhǔn)接口以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相互通道的擴(kuò)展，邏輯電

38、平轉(zhuǎn)換電路采用了一片專用芯片max232 ，外加少量電容即可完成ttl 到 rs-232或 rs-232到 ttl 的邏輯電平轉(zhuǎn)換。rs-232c是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)eia（electronic industry association） 制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。rs是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)， c 表示修改次數(shù)。 rs-232-c 總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有 25 條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。電平標(biāo)準(zhǔn)： 3-15v“0” ，3-15v“1” 。連接標(biāo)準(zhǔn)： db9 或者 db25 插座（針型），現(xiàn)今基本上淘汰了25 針插座。插座每個(gè)引腳都有唯一的信號(hào)定義，家用pc的 com1、c

39、om2 就是標(biāo)準(zhǔn)rs-232c接口。sgsgt dt dt dr drt s rt s r dc t s c t s r dsgd t rd t rsgd srd srd c dd c dr i r i （ a ）（ b）r dt dp c機(jī)(1 ) pc機(jī)(2 ) 數(shù)據(jù)終端設(shè)備d t e數(shù)據(jù)終端設(shè)備d t e串行通信接口的典型連接第 19 頁(yè) 共 43 頁(yè)rs-232c引腳型號(hào)定義 : 名稱信號(hào)方功能25 芯腳9 芯腳frd 保護(hù)地1 txd 輸出發(fā)送數(shù)據(jù)2 3 rxd 輸入接收數(shù)據(jù)3 2 rts 輸出請(qǐng)求對(duì)方發(fā)送數(shù)據(jù)4 7 cts 輸入可向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)5 8 dsr 輸入對(duì)方已經(jīng)準(zhǔn)備好接收

40、數(shù)據(jù)6 6 gnd 信號(hào)地7 5 dcd 輸入對(duì)方已收到載波8 1 dtr 輸出通知對(duì)方，本方可以接受數(shù)據(jù)20 4 rj 輸出對(duì)方送來(lái)的振鈴指示信號(hào)22 9 圖 21為本系統(tǒng)的串口通訊電路。串口通訊電路uart 模塊提供了一個(gè)全雙工標(biāo)準(zhǔn)通信口，用于完成 at89s52與外設(shè)之間的串行通信。根據(jù)rs-232的標(biāo)準(zhǔn)， at89s52單片機(jī)也是按照字節(jié)傳輸數(shù)據(jù)的。第 20 頁(yè) 共 43 頁(yè)3.3.4 鍵盤(pán)設(shè)置電路單片機(jī)上的 p25口接 s1，p26口接 s2，p27口接 s3。s1：設(shè)置溫度的十位數(shù)： 09 s2：設(shè)置溫度的個(gè)位數(shù)： 09 s3：工作模式選擇鍵，共有兩種工作模式：正常工作狀態(tài)、溫度重

41、新設(shè)置。系統(tǒng)上電后，數(shù)碼管全部顯示為零，根據(jù)按s1 次數(shù)，十位的數(shù)碼管順序增加。同樣s2，也如此。按 s3后，系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)溫，并與采集的溫度進(jìn)行比較，通過(guò)軟件來(lái)控制電爐的開(kāi)關(guān)。同時(shí)語(yǔ)音播報(bào)變化的整數(shù)值溫度。鍵盤(pán)電路3.3.5 數(shù)碼顯示電路數(shù)碼管作為單片機(jī)系統(tǒng)最為常用的輸出器件，在顯示時(shí)可以由數(shù)字和少量字母組合完成輸出功能的系統(tǒng)中應(yīng)用十分方便。圖 23為 at89s52最小系統(tǒng)以及一個(gè)四位共陰數(shù)碼管，dig0、dig1、dig2、dig3 分別與單片機(jī)的 p21、p22、p23、p24相連，每一個(gè)都擁有一個(gè)共陰的位選端。從而可以通過(guò)單片機(jī)選通所需顯示的數(shù)碼管。sega-segdp口傳輸要顯示的數(shù)據(jù)

42、，利用其串/并轉(zhuǎn)換功能，送入數(shù)碼管顯示。在此外接了一個(gè) 10k 的排阻來(lái)保護(hù) led。數(shù)碼管顯示電路第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 程序框架結(jié)構(gòu)一個(gè)整體的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是由各個(gè)在系統(tǒng)里起著不同作用的模塊整合在一起，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的所要實(shí)現(xiàn)的功能。本系統(tǒng)硬件接口如下：第 21 頁(yè) 共 43 頁(yè)p1-ad；p00p07-ledaleddp.；p25p27-s1s3；p20p23-com1com3；此系統(tǒng)包括主控制程序， a/d 采樣數(shù)據(jù)處理程序， pid 算法程序， led 顯示及按鍵處理程序。結(jié)構(gòu)框架圖如圖24所示。程序結(jié)構(gòu)圖主程序模塊相當(dāng)于調(diào)度室，對(duì)子程序模塊的調(diào)用進(jìn)行管理，它主要負(fù)責(zé)初始化 io

43、 口；等待鍵盤(pán)的被按下，并調(diào)用相應(yīng)的模塊進(jìn)行處理；在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候接受 a/d 采樣的數(shù)據(jù)， 并與所設(shè)定的值進(jìn)行比較， 然后通過(guò)調(diào)用 pid 算法處理數(shù)據(jù)，處理后來(lái)控制繼電器的通斷，從而控制熱電管達(dá)到控制水溫的目的。4.2 程序流程圖及部分程序4.2.1 主程序模塊由于模塊化程序的設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)用程序即可實(shí)現(xiàn)所用功能，主程序流程圖如圖25 所示。第 22 頁(yè) 共 43 頁(yè)主程序流程圖主程序如下：/= /函數(shù): 主程序/語(yǔ)法： int main(void) /描述：鍵盤(pán)掃描、溫度控制/參數(shù)：無(wú)/返回：無(wú)/= int main(void) 第 23 頁(yè) 共 43 頁(yè) int keyvalue; stat

44、us = temperature_set; system_initial(); pid_initial(); /pid 初始化while(1) keyvalue = getch(); /鍵盤(pán)掃描、去抖動(dòng)處理、取鍵值key_value_process(keyvalue); /鍵值處理if(status = temperature_control) display_ad_temperature(); /測(cè)量溫度顯示、 pid 計(jì)算if(out0 x0255) k = 0.079; /確定溫度系數(shù)else k = 0.076; ft = adc_data * k; /換算成溫度值/將溫度值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)

45、制用于led 顯示guiled_value0 = (int)ft/10; guiled_value1 = (int)ft%10; guiled_value2 = (int)(ft*10)%10; stpid.proportion = 1; / 設(shè)置 pid 比例值stpid.integral = 0.5; / 設(shè)置 pid 積分值stpid.derivative = 0.0; / 設(shè)置 pid 微分值out = 100*pidcalc ( &stpid,(int)(ft*10) ); / pid 計(jì)算 第 28 頁(yè) 共 43 頁(yè)圖 29是數(shù)據(jù)采樣中斷服務(wù)程序的流程圖，此中斷程序采用的是

46、2hz 中斷定時(shí) 0.5 秒鐘采樣一次。數(shù)據(jù)采樣的中斷程序流程圖/= /函數(shù)： int adc_data_cmp() /語(yǔ)法： int adc_data_cmp() /描述： adc 采樣數(shù)據(jù)的均值處理，抗干擾作用/參數(shù)： 無(wú)/返回： 無(wú)/= int adc_data_cmp() int max; int min; int sum; int i; max = adc_datasave0; for(i=0;imax) max = adc_datasavei; /取出最大值 min = adc_datasavei; for(i=0;i10;i+) if(adc_datasaveimin) min

47、= adc_datasavei; /取出最小值 for(i=0;isetpoint*10 - nextpoint; / 偏差pp-sumerror += error; / 積分derror = pp-lasterror - pp-preverror; / 當(dāng)前微分pp-preverror = pp-lasterror; pp-lasterror = error; return (pp-proportion * error / 比例項(xiàng)+ pp-integral * pp-sumerror / 積分項(xiàng)+ pp-derivative * derror / 微分項(xiàng)); 4.2.6 繼電器控制繼電器是和

48、 at89s52單片機(jī)的 p25口相連的，它的開(kāi)斷完全取決于p25口的輸出，即 pid 計(jì)算的結(jié)果。當(dāng)輸出小于零說(shuō)明設(shè)定值小于實(shí)際輸出值，這是就要關(guān)閉電爐，同時(shí)關(guān)閉定時(shí)器的計(jì)時(shí)。如果輸出值大于設(shè)定值2 攝氏度時(shí)就可以開(kāi)電爐對(duì)水開(kāi)始加熱。 如果設(shè)定值與實(shí)際輸出值差值在2 攝氏度以內(nèi)時(shí)，我們就調(diào)用中斷程序定時(shí)加熱。圖 30是控制程序的中斷服務(wù)程序， 用來(lái)對(duì)繼電器定時(shí)加熱。 它利用中斷定時(shí)器 10ms確定加熱時(shí)間，當(dāng)加熱時(shí)間未到時(shí)，繼續(xù)時(shí)間累積，若加熱時(shí)間到時(shí)，就調(diào)用關(guān)定時(shí)器子程序，停止計(jì)時(shí)。第 32 頁(yè) 共 43 頁(yè)控制程序中斷程序流程圖/= /函數(shù): void active() /語(yǔ)法： voi

49、d active() /描述： pid 輸出值的處理/參數(shù)：無(wú)/返回：無(wú)/= void active() if(out30*stpid.proportion) /溫度低于設(shè)定值2 攝氏度第 33 頁(yè) 共 43 頁(yè)turn_on_relay(); /開(kāi)電爐加熱else turn_on_relay（）; sp_int_timeb （） ; /初始化定時(shí)器，開(kāi)始定時(shí)加熱 第 5 章 at89s52單片機(jī)簡(jiǎn)介at89s52是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes isp（in-system programmable ）的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000次的 flash只讀程序存儲(chǔ)器，器

50、件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51 指令系統(tǒng)及 80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。at89s52具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram ） ，32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ i/o）口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（ wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，at89s

51、52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。 空閑模式下， cpu 暫停工作，而 ram 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 ram 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp 和 plcc 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性：兼容 mcs-51 指令系統(tǒng)8k 可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次）isp flash rom 32 個(gè)雙向 i/o 口4.5-5.5v 工作電壓3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率 0-33mhz 第 34 頁(yè) 共 43 頁(yè)全雙工 uart 串行中斷口線256

52、x8bit 內(nèi)部 ram 2 個(gè)外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模式單片機(jī)最小系統(tǒng)就是一塊單片機(jī)芯片晶振電路復(fù)位電路，就是一塊at89s52 單片機(jī)外接一塊 12mhz 晶振所構(gòu)成的，機(jī)器周期為1 s 的單片機(jī)最小系統(tǒng)。在以單片機(jī)為控制核心的控制系統(tǒng)中，單片機(jī)擔(dān)負(fù)著接受外部信號(hào)，發(fā)出控制指令等重要作用，是構(gòu)建控制系統(tǒng)的前提，所以在開(kāi)始直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前必須首先搭建起一套能正常工作的單片機(jī)最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)最基本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的好壞決定了一個(gè)系統(tǒng)的好壞，所以說(shuō)最小系統(tǒng)是單片機(jī)里最基本的系統(tǒng)，也是重要的系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)第 6 章 系統(tǒng)安裝調(diào)試與測(cè)試6.1 串口調(diào)試通過(guò) rs232和 pc 進(jìn)行連接，利用 pc 調(diào)試助手進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中把單片機(jī)和 pc機(jī)的波特率設(shè)置為相同值（如9600bit/s） 。驗(yàn)證上位機(jī)和下位機(jī)接第 35 頁(yè) 共 43 頁(yè)收正常。6.2 繼電器測(cè)試（1）測(cè)觸點(diǎn)電阻用萬(wàn)能表的電