單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、、八 、亠前言微機(jī)控制技術(shù)、 傳感器在工業(yè)控制、 機(jī)電一體化、 智能儀表、 通信、家用電器等方面得到了廣泛使用，顯著提高了各種設(shè)備的 技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。因此對(duì)這些原理和結(jié)構(gòu)我們就需要很好 的了解并掌握。本設(shè)計(jì)是關(guān)于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中即用 到單片機(jī)、傳感器、微控技術(shù)，也用到了控制系統(tǒng)中的知識(shí)，可 以說(shuō)是我們所學(xué)知識(shí)的大綜合。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的硬件部分， 即有關(guān)常用芯片的介紹， 如 MCS98、8155、 DAC0832 等等。軟件介紹了數(shù)字調(diào)節(jié)器的 設(shè)計(jì)、 PID 參數(shù)的整定、 PID 算法程序清單、以及相關(guān)的程序； 最后介紹了系統(tǒng)特性的測(cè)量和識(shí)別。本設(shè)計(jì)在指導(dǎo)老師和同

2、學(xué)的指導(dǎo)幫助以及本人的努力下 完成了。但由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中尚有不妥之處，懇請(qǐng)批評(píng) 指正。編者2010 年 5 月一、任務(wù)二、工藝要求三、本系統(tǒng)的性能指標(biāo)四、系統(tǒng)組成和基本工作原理五、硬件設(shè)計(jì)六、調(diào)試步驟和方法七、調(diào)試結(jié)果及分析八、對(duì)象特性的測(cè)量和識(shí)別九、設(shè)計(jì)總結(jié)鍍鋅薄板鋅槽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、任務(wù)： 用單片機(jī)自動(dòng)控制為鍍鋅薄板鋅槽設(shè)計(jì)一個(gè)溫 度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。二、工藝要求：1系統(tǒng)應(yīng)具有良好的操作性能，為了滿(mǎn)足用戶(hù)使 用方便和操作人員維修， 系統(tǒng)控制的開(kāi)關(guān)要少 2通用性好，便于擴(kuò)充。3系統(tǒng)可靠性要高。三、本系統(tǒng)的性能指標(biāo)：控制容量： 20KW溫度設(shè)定：鍵盤(pán)溫度顯示：4位LED數(shù)碼管顯示

3、誤差： ±5°C控制溫度： 400°C控制過(guò)程：設(shè)定(1min)對(duì)爐內(nèi)測(cè)溫、控溫四、系統(tǒng)組成和基本工作原理：1. 確定系統(tǒng)總體控制方案。A. 初步選定系統(tǒng)用閉環(huán)控制，且采用單閉環(huán)控制 因?yàn)樗鶐ж?fù)載是阻性元件，其線(xiàn)性度比較好，溫度變化 不太高，但對(duì)控制精度有一定的要求。B. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用三相電熱絲，其發(fā)熱量隨電流的 變化而變化，我們采用控制電流的變化來(lái)控制溫度的變 化。C. 計(jì)算機(jī)部分起巡回檢測(cè)、閉環(huán)調(diào)節(jié)和計(jì)算推理 的作用。2. 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖：mi)五、硬件設(shè)計(jì):1、 MCS-9823456789101112131415161718192021222324PXD/

4、P2.1RESETnrD/P2.oETINT/P2.2HSI.0VpdHSI.1VrefjHSI.2/HSO.4ANGNDHSI.3/HSO.5ACH4/P0.4HSO.OACH5/P0.5ACH7/P0.7HSO.2ACH6/P0.6HSO.3EA廿罪 MCS-98 vccv'PP48 PINVssPWM/P2.5STALlWRDIP XTAL2忖CALE/AFVREADYRDA.D15/P4.7AD0/P3r0D14/P4.6AD1/P3.1AD13/P4.5AD2/P3.2Q 卽 P4.4AD3/P3.3AD11/P4.3AD4/P3.4A.D10/P4.2AD5/P3.5A.D

5、3/P4,1AD6/P3.6D8/P4.0AD7/P3.747464544434241403938373635343332313029282726258098是MCS-96系列單片機(jī)的一個(gè)子系列，它的外部數(shù)據(jù)總 線(xiàn)為8位，內(nèi)部CPU保持16位結(jié)構(gòu)。這類(lèi)單片機(jī)通常稱(chēng)為準(zhǔn)16 位單片機(jī)，類(lèi)似于8088微處理器。8098具有16位單片機(jī)的基本 功能，而價(jià)格接近8位機(jī)。8098單片機(jī)引腳功能：Vcc主電源（+5V）Vpd片內(nèi)RAM備用電源（大于3.6）Vref片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓（+5V）ANGNDA/D轉(zhuǎn)換器的模擬地Vpp片內(nèi)EPROM編程電壓XTAL1片內(nèi)振蕩器反相輸入端XTAL2片內(nèi)振蕩器反

6、相輸出端復(fù)位信號(hào)輸入端豆存儲(chǔ)器選擇輸入端，豆=1, CPU尋址是2000H3FFFH時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi) EPROM;広=0，訪(fǎng)問(wèn)片 外存儲(chǔ)器。此引腳內(nèi)部有下拉作用，若無(wú)外部驅(qū) 動(dòng)，則它總是保持低電平?？?地址鎖存允許（ALE ）或地址有效輸出（廠(chǎng)T）信 號(hào)，它們由SCR寄存器選擇。兩者都提供了一個(gè)鎖 存信號(hào)，以便把地址從地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)上分離出來(lái)。 當(dāng)選擇功能，在總線(xiàn)周期結(jié)束時(shí)，此引腳變高。'可作為外部存儲(chǔ)器的片選信號(hào)。一 JD：僅在外 部存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)期間才有效。麗對(duì)外部存儲(chǔ)器讀信號(hào)對(duì)外部存儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào)READY準(zhǔn)備就緒信號(hào)（輸出）。用來(lái)延長(zhǎng)對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)周期，以便芯片能夠和慢速存儲(chǔ)器或動(dòng)態(tài)存

7、儲(chǔ)器接 口；它也可用于總線(xiàn)共享，總線(xiàn)周期最多能延長(zhǎng)1 uS。HSI HSI.0, HSI.1, HSI.2, HSI.3共四個(gè)輸入引腳都是高 速輸入部件的輸入端，其中HIS.2, HIS.3和HSO部 件共用。HSO HSO.0, HSO.1, HSO.2, HSO.3, HSO.4, HSO.5 共 六個(gè)引腳都是高速輸出部件的輸出端，其中HS0.4,HSO.5于HIS部件共用。P0 口 ACH4 , ACH5 , ACH6 , ACH7是四位高阻抗輸入口， 這些引腳既可以用作A/D轉(zhuǎn)換器的輸入口，也可以 用作數(shù)字信號(hào)輸入口。P2 口 RXD/P2.1 , TXD/P2.0既可作串行接口，也可

8、作 I/O接口。PWM/P2.3既可用作脈寬調(diào)制控制器的輸出口， 亦可用作電平信號(hào)輸出口，以及EXTINT/P2.2等4位端口是多功能口。P3 口和P4 口具有漏極開(kāi)路輸出8位雙向口，這些引腳是復(fù)用信號(hào)線(xiàn)，既用作地址總線(xiàn)，又用作數(shù)據(jù)總線(xiàn)， 它們的內(nèi)部具有很強(qiáng)的上拉作用。2、鉑熱電阻:鉑熱電阻是電阻體采用鉑金屬的一種電阻，廣泛用作穩(wěn)定溫 度系數(shù)的電阻以及溫度傳感器，它和一般的金屬一樣，具有正的 溫度系數(shù)。鉑熱電阻的端子有不同的聯(lián)結(jié)方式，如圖（1）既2線(xiàn)式，3 線(xiàn)式和4線(xiàn)式。鉑熱電阻雖是一種阻值隨溫度改變的溫度傳感器， 但實(shí)際上使用時(shí)要把引線(xiàn)電阻記算在內(nèi)，既和鉑熱電阻本身阻值 相加。因此2線(xiàn)式適用

9、于傳感器在印制板上，既測(cè)量回路和傳感 器不太遠(yuǎn)情況下的接線(xiàn)方式。測(cè)量鉑熱電阻的阻值大致有二種方 法即恒壓法和恒流法。恒壓法就是加在鉑熱電阻兩端電壓保持恒 定，測(cè)量電流變化的方法；恒流法就是流經(jīng)鉑熱電阻的電流保持 恒定，測(cè)量其兩端電壓的方法。鉑熱電阻的不同接線(xiàn)方式（a） 2接線(xiàn)（b） 3接線(xiàn)（c） 4接線(xiàn)若有恒壓源（標(biāo)準(zhǔn)電池），恒壓法的電路就非常簡(jiǎn)單，另外, 組成橋就可進(jìn)行溫漂補(bǔ)償，因此，這種方法被廣泛使用。但電流 和鉑熱電阻的阻值變化成反比，用于很寬的溫測(cè)范圍，進(jìn)行線(xiàn)性 時(shí)要特別注意。對(duì)于恒流法，電流和鉑熱電阻的阻值變化成正比，而鉑熱電 阻兩端的電壓變化，因此，線(xiàn)性化簡(jiǎn)便，但要獲得準(zhǔn)確的恒流源

10、 時(shí)電路比較復(fù)雜。圖（2）是2線(xiàn)式的鉑熱電阻接線(xiàn)圖，它是一種檢測(cè)溫度的電 路。在電路中，RT采用100歐的鉑熱電阻，RT和R1串接到恒 壓源（+12V），RT中流經(jīng)約0.1mA的電流。這種接法屬于恒壓 法，但實(shí)際選用的R1阻值比RT高很多，因此RT阻值變化引起 的測(cè)量電流變化不大，獲得近似恒流的線(xiàn)性輸出。當(dāng)功率晶體管溫度低于430° C時(shí)，A1的同相輸出端電位（由 RP1, R2和R3分壓確定）低于反相輸入端，A1端輸出高電平；溫 度高于430° C時(shí)，則RT阻值增大到1236歐（10° C時(shí)為100歐）。 A1的反相輸入端電位高于同相輸入端，A1輸出變?yōu)榈停瑥亩?/p>

11、控制 有關(guān)電路進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。R4- 2J2M*3、模擬量輸入電路1） 81550/MTIMER INCEWALE樹(shù)RD云RESETPAj Ph<i=>PBtPB(jU APC7PCq<=>TIMER OUTMVrHrSV)%判)(a)內(nèi)部電路的邏輯結(jié)構(gòu)- -&EO12S45 黑一跺AL鶯ADAD囂ADAD%PC3PC4PC2TIMER INPCIRES£TTPCOPCSPB7TIMER OUTPB6PB5PB4PB3PB2PB1PBOPA7PA6PA5PA4PA3PA2 PAJPAO81554 Qi393837%遼第10292&_茄25 一対2

12、251-(b)引腳圖(a)中8155共有三個(gè)基本組成部分，第一部分為可編程 I/O 接口，共有三個(gè)口，其中二個(gè)口( A 口和B 口)為8位口，一個(gè) 口( C 口)為6位口；第二部分為256B的RAM第三部分為記數(shù) 纟吉構(gòu)的定時(shí)/計(jì)算器。主要接口信號(hào)：ADAD地址數(shù)據(jù)復(fù)用線(xiàn)ALE地址鎖存信號(hào)，它除進(jìn)行 ADAD的地址鎖存控制夕卜，還用于片選信號(hào)CE和八1等信號(hào)鎖存控制酉讀選通信號(hào):叮寫(xiě)選通信號(hào)CE片選信號(hào)-爲(wèi)匸I/O和RAM選擇信號(hào)，這是一個(gè)特殊信號(hào)，因?yàn)?155內(nèi)部的I/O接口和RAM是分開(kāi)編址的，因此要求用控 制信號(hào)進(jìn)行分區(qū)。I訃二對(duì)RAM進(jìn)行讀寫(xiě)，小二二對(duì)RAM4行讀寫(xiě)，：-對(duì)I/O 口進(jìn)

13、行讀寫(xiě)RESET復(fù)位信號(hào)，81A、B C 口均為輸55以600ns的正脈沖進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位后入方式4. 模擬量輸出電路a）引腳功能D 0 D7痕和XFERV ref數(shù)字量數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)，ILE為數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)，高 電平有效；CS為輸入寄存器選擇信號(hào)，低電平有 效。輸入寄存器的“寫(xiě)”選通信號(hào)，負(fù)脈沖有效，當(dāng)'、ILE=1、一 ：時(shí)，D的數(shù)據(jù)被鎖存至輸入器；為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制信號(hào)線(xiàn)，低電平有效其準(zhǔn)電壓輸入線(xiàn)RFb反饋信號(hào)輸入線(xiàn)，芯片內(nèi)已有反饋電阻I OUT和I OUT2 電流輸出線(xiàn)，I OUT"1和I OUT2的和為常數(shù)，I OUT隨DAC寄存器的內(nèi)容線(xiàn)性變化VCC工作電源，DGN為數(shù)字

14、地，AGN為模擬信號(hào)地，由于D/A轉(zhuǎn)換芯片輸入是數(shù)字量，輸出為模擬量， 模擬信電源和數(shù)字信號(hào)的干擾而引起波動(dòng)DACD832WR1XferWR2CSILEmsbD7DI 6VrefDI 5DI4Rfb013DI2lout2ToutlDll hbDIO13J5Td £19b）光電耦合輸出電路如下圖：工作狀況：（單片機(jī)輸出引腳為低電平）a. 光電耦合器的發(fā)光二極管承受正向電壓，導(dǎo)通，有電流流過(guò)， 發(fā)光b. 光電耦合器的光敏三極管受到光照，進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，其集電極 處于零電位c. 繼電器線(xiàn)圈得電，閉和，接通外部電路當(dāng)單片機(jī)引腳為高電平時(shí)，工作情況a. 光電耦合器的發(fā)光二極管承受反向電壓，截止，

15、無(wú)電流流過(guò)， 不發(fā)光b. 光電耦合的光敏二極管末受到光照，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，其集電極處于高電位c. 線(xiàn)電器線(xiàn)圈失電，斷開(kāi)外部電路5、PW喋成電路同相輪人OSCttdlCtRt9G1525b)15 Uccl14輸出II13 Ucc2T1HS(a)SG1525是一種16腳的雙列直插式IC電路，其外形管腳布置及管 腳名稱(chēng)示圖1 (b),其內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)框圖如圖1 (a)所示。內(nèi)部 由基準(zhǔn)電壓調(diào)整器URe、振蕩器OSC誤差放大器EA比較器DC 及PW鎖存器、觸發(fā)器FF、欠電壓鎖定器、輸出級(jí)、軟起動(dòng)及關(guān) 閉電路等組成。(1) 輸入電壓UCC和基準(zhǔn)電壓調(diào)整器 Uef輸入電壓UCci可以在 835V范圍變化，通常

16、可用+15V。URef是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三 端穩(wěn)壓器，有溫度補(bǔ)償，精度可達(dá) 5.1V+/-1%。它既可 供片內(nèi)使用，也可由16腳為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電 源，輸出電流可達(dá)40mA有過(guò)電流保護(hù)功能。(2) 振蕩器OSC由一個(gè)雙門(mén)限比較器、一個(gè)恒流電源及電容充放電電路（6腳和5腳分別對(duì)地接上一個(gè)電阻RT和 電容G, 5腳和7腳間接電阻R）構(gòu)成，G恒流充電， 產(chǎn)生一鋸齒波電壓，鋸齒波的峰點(diǎn)電平為3.3V，谷點(diǎn)電平為0.9V，鋸齒波的上升邊對(duì)應(yīng)CT充電，充電時(shí)間 ti （參見(jiàn)圖2）決定了 FTG;鋸齒波下降邊對(duì)應(yīng)CT放電, 放電時(shí)間t2決定于RG。鋸齒波的頻率由下式?jīng)Q定：f=1/(t1+t2)=1/CT(0

17、.67RT+1.3RD)由于雙門(mén)限比較器門(mén)限電平由基準(zhǔn)電壓分壓取得，并且CT充電的恒流源對(duì)電壓及溫度變化的穩(wěn)定性好，故 UCci在835V范圍變化 時(shí)，鋸齒波的頻率穩(wěn)定度可達(dá)1%當(dāng)溫度在-55+125 C范圍內(nèi) 變化時(shí)，其頻率穩(wěn)定度為 3%。振蕩器對(duì)應(yīng)于鋸齒波下降邊輸出一 時(shí)鐘信號(hào)(CP脈沖)，其寬度為t2,故調(diào)節(jié)RD即可調(diào)節(jié)CP脈沖寬 度。這個(gè)CP脈沖決定于兩個(gè)輸出口 I、 U輸出脈沖之間最小的時(shí) 間間隔，既死區(qū)td。所以調(diào)節(jié)RD就可調(diào)節(jié)死區(qū)td, Rb越大，死區(qū) t d 越大。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端 3 腳。在 3 腳加直流或高于 振蕩器頻率的 脈沖信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩器的外同步。(3)

18、誤差放大器EA其直流開(kāi)環(huán)增益為70dB,同相輸入端 接基準(zhǔn)電壓或其分壓值，反饋電壓信號(hào)接反相輸入端。根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、 靜態(tài)特性的要求， 可在 9腳和 1 腳之間 接入適當(dāng)?shù)姆答侂娐肪W(wǎng)絡(luò)，如比例積分電路等。(4) 比較器DC和PW鎖存器，誤差放大器輸出電壓U加至 比較器DC反相端，振蕩器輸出的鋸齒波電壓 U+加于同 相端，比較器DC輸出一 PW信號(hào)，該P(yáng)W信號(hào)經(jīng)鎖存 器(RS寄存器)鎖存，以保證在鋸齒波的一個(gè)周期內(nèi) 只輸出一個(gè)PWI脈沖信號(hào)。比較器DC的反相輸入端還 設(shè)有軟起動(dòng)及關(guān)閉PWI信號(hào)的電路。在8腳和地之間接 一數(shù)微法電容， 即可在起動(dòng)時(shí)使輸出端的脈沖由窄逐步 變寬，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)功能。在 1

19、0腳可加各種故障保護(hù)信號(hào)，如過(guò)電流、過(guò)電壓、 短路、接地等故障信號(hào)， 故障信號(hào)輸入時(shí)使內(nèi)部晶體管 導(dǎo)通，從而封鎖輸出。(5) 觸發(fā)器FF每輸入一個(gè)CP脈沖則Q和Q翻轉(zhuǎn)一次。所 以，F(xiàn)F的輸出是一個(gè)方波信號(hào)，其頻率為鋸齒波頻率的 1/2 。此( 6) 方波信號(hào)加至輸出級(jí)兩組門(mén)電路的輸入端 B。(7)欠電壓鎖定器 當(dāng)電源電壓UCcW 7V時(shí)，欠電壓鎖定 器輸出一高電平，加至輸出級(jí)門(mén)電路的輸入端 A,同時(shí) 也加到關(guān)閉電路的輸入端，以封鎖輸出。( 8) 級(jí) 兩組輸出結(jié)構(gòu)相同，每一組上側(cè)為“或非”門(mén)下側(cè)為“或”門(mén)。有A、B、C、D四個(gè)輸入端，D端 輸入PWM脈沖信號(hào)，B端輸入觸發(fā)器輸出的Q (或Q) 信

20、號(hào)，C端輸入CP脈沖，A端輸入欠電壓鎖定信號(hào)，設(shè) 輸出信號(hào)為 P和P；貝U P=A+B+C+DP =A+B+C+D P和 P分別驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)上、下兩個(gè)晶體管 V V2 (Vb、V4)， 兩個(gè)晶體管組成圖騰柱結(jié)構(gòu)， 使輸出級(jí)既可向負(fù)載提供 電流，又可吸收負(fù)載電流。SG1525各點(diǎn)波形如圖2所示，比較器反相輸入端U的電平 越高，則輸出脈沖U】、U的占空比越大；反之，則越小。因此， 改變U的電平，就可以調(diào)節(jié)占空比a，從而調(diào)節(jié)PWM變換器輸出 直流平均電壓Ud。圖2h中表示的輸出口 I、U并聯(lián)使用的波形， 其頻率和鋸齒波頻率相同。輸出脈沖 U】、Un的下降沿則對(duì)應(yīng)電壓 U于鋸齒波電壓U上升邊的交點(diǎn)，因次

21、，即使 U的電平上升到和 鋸齒波峰點(diǎn)電平相等，Ui、Un兩脈沖也不可能連到一起，它們之 間存在一個(gè)寬度等于CP脈沖寬的“死區(qū)”。這樣，在輸出端口 I、 n并聯(lián)使用情況下，占空比a的值也不可能等于 1。6. 鍵盤(pán)和顯示電路(1) 4X 4鍵盤(pán)工作原理27yz/z/yVY4Y3Y2Y1由圖可見(jiàn)：16個(gè)鍵分兩部分，十個(gè)數(shù)字鍵09;六個(gè)命令鍵AF。對(duì)安鍵的識(shí)別由軟件來(lái)完成。用兩個(gè)并行 I/O接口電路， 采用步進(jìn)行掃描法。CPU每次通過(guò)接口對(duì)某一行Xi輸出掃描信號(hào)0,列線(xiàn)Yj的狀態(tài)來(lái)確定鍵閉合的位置。列線(xiàn) Y接+5v/無(wú)安鍵時(shí)， 行X和列丫線(xiàn)斷開(kāi)，列線(xiàn)丫1丫4呈現(xiàn)高電平。當(dāng)某一按鍵閉合 時(shí)，該鍵所在行、

22、列線(xiàn)短接。若該行線(xiàn)輸出為 0,則該列線(xiàn)電平 被拉成0（其余3根列線(xiàn)仍為1），此時(shí)CPU可判斷出按鍵閉合所 在行、列及鍵號(hào)。若掃描從第一行有效開(kāi)始，則CPU輸出X4X3X2X1=1110,以 下類(lèi)推：第二行為X4X3X2X1=1101，第三行為1011,行為0111。 設(shè)：4號(hào)鍵按下閉合，代表4號(hào)鍵閉合的特征信號(hào)為：列信號(hào)：X4X3X2X1=0111,第四列有效。行信號(hào)：X4X3X2X1=1011，第三行有效。為了便于CPU處理。將行、列信號(hào)拼裝成一個(gè)字節(jié)，然后求 反得到4號(hào)鍵對(duì)應(yīng)的“特征字”，也叫鍵值。即：列線(xiàn)丫行線(xiàn)XCPU操作時(shí)，先輸出行有效信號(hào)，再輸入列信號(hào)，經(jīng)過(guò)拼裝、 求反得到鍵值，由于

23、這種對(duì)應(yīng)是唯一的，所以可用來(lái)識(shí)別鍵盤(pán)上 所有的鍵，根據(jù)上述關(guān)系可求出其他鍵值如下：鍵盤(pán) 上的 字符0123456789ABCDEF鍵值81H82H42H22H84H44H24H88H48H28H18H14H12H11H21H41HCPU在得到鍵值后，用一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器通過(guò)鍵值表，很容易判斷 按鍵閉合號(hào)碼。不同的接線(xiàn)方式，得到鍵值可能不同，但鍵號(hào)和 鍵值的對(duì)應(yīng)關(guān)系是唯一的。（2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式所謂動(dòng)態(tài)顯示就是用掃描方式輪流點(diǎn)亮LED顯示器的各個(gè)位。特點(diǎn)：將多個(gè)7段LED顯示器同名端的段選線(xiàn)復(fù)接在一起，只用一個(gè)8位I/O控制各個(gè)LED顯示器的公共陰極輪流接地， 逐一掃描點(diǎn)亮，使每位LED顯示該位

24、應(yīng)當(dāng)顯示的字符。恰當(dāng)?shù)剡x 擇點(diǎn)亮LED的時(shí)間間隔（1ms5ms）,會(huì)個(gè)人一種視覺(jué)暫停效應(yīng)， 似乎多位LED都在“同時(shí)”顯示。在圖中，控制每個(gè)LED顯示位輪流接地點(diǎn)亮的代碼稱(chēng)為“位選碼”。由I/O （2） 口輸出8位代碼控制。特點(diǎn)是，每次輸 出只有一位是0 （點(diǎn)亮），其余7位均為1 （熄滅），因?yàn)槊恳晃?LED都有一個(gè)唯一的8位“位選碼”。按圖從左向右輪流顯示 8 位LED的位選碼為嚴(yán) 7FH f BFHf DFH fEFHfF7Hf FBIFDHf FEIt-i循環(huán)用8031右移循環(huán)指令可實(shí)現(xiàn):MOVA，#7FHLOOP: MOVXDPTR，ARRALCALLDELAYLJMPLOOP;點(diǎn)亮左

25、1LED的選碼;從I/O （2） 口輸出位選碼;右移一位，指向下一個(gè)LED 位;調(diào)延時(shí)3ms子程序;返回顯示下一位LED動(dòng)態(tài)顯示的操作由軟件完成。每次由I/O（ 1） 口輸出段 選碼、再由I/O（2）口輸出位選碼，經(jīng)過(guò)延時(shí)，以獲得穩(wěn)定的顯 示效果。以上述分析的顯示原理可知，為了顯示數(shù)字和字母，最終需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段選碼。這種轉(zhuǎn)換可以通過(guò)譯碼器或軟件譯 碼完成。六、調(diào)試步驟和方法（一）、單元的調(diào)試1.鉑電阻及其信號(hào)放大電路的調(diào)試*按照“鉑電阻及其信號(hào)放大線(xiàn)路圖”接線(xiàn);*利用電阻箱代表鉑電阻R;*調(diào)放大倍數(shù)Ki。適當(dāng)調(diào)整R1的值，分別測(cè)試放大器在空載和帶負(fù)載時(shí)的特性曲 線(xiàn)。空載時(shí)Rto=1OO.O

26、OQ （OoC時(shí)的鉑電阻值）U出"0伏Rt=197.76 Q （256oC時(shí)的鉑電阻值）U出"5伏帶負(fù)載時(shí)，見(jiàn)表3-2。表3-2R/Q100110120130140150160170180190200U/V0.02-0.46-0.96-1.47-1.96-2.46-2.96-3.45-3.93-4.41-4.892模擬量輸入電路的調(diào)試*按照?qǐng)D1-6接好線(xiàn)；*改變輸入信號(hào)（鉑電阻放大信號(hào)），用邏輯學(xué)習(xí)機(jī)上的發(fā)光二機(jī) 管測(cè)量輸出的數(shù)字量。使模擬/數(shù)字量的轉(zhuǎn)換如下：模擬量/V012345數(shù)字量00：32：6193CAFF3. 模擬量輸出電路的調(diào)試*按照?qǐng)D3-9接好線(xiàn)。注意DAC-

27、0832的電源電壓為+5伏，K1, K2放大器的電源電壓為土 15伏。*輸入的數(shù)字量可以由邏輯學(xué)習(xí)機(jī)上的開(kāi)關(guān)信號(hào)提供，也可由計(jì)算機(jī)提供。*調(diào)整放大器虧得 W值，使其輸入輸出關(guān)系如表3-3:表3-3數(shù)宇凱輸入00OF'IF'2F3F4F-5兀6F'7F圍瞳的輸出小訕0.47'0.82,L1.5211.83-2.1811492.85數(shù)宇童的輸入8F '9F'AFBF-CFDFEFFF-模僱的輸出八11213.423.69-'4.05-4.28燦4.95,4314. 驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試5. 按圖3-10接好線(xiàn)。按下列順序分別調(diào)好死區(qū)補(bǔ)償電路、PWM

28、和SSR電路。*死區(qū)補(bǔ)償電路：在輸入端（M點(diǎn)）加上一個(gè)可調(diào)的直流電壓（0 S 5伏），改變電位器 W1和W2的阻值，使死區(qū)補(bǔ)償電路輸出端（0點(diǎn)）電壓為1s3.5伏。W2用來(lái)改變輸出電壓的斜率， Wi用 來(lái)改變輸出電壓（0點(diǎn)）的起始值。*PWM電路：在SG3524N的輸入端（管腳2）加上一個(gè)可調(diào)的直 流電壓（0s5伏），用示波器觀察PWM的輸出端（3524管腳11） 的波形，看其波形是否是一串方波，且方波的占空比是否隨輸入 電壓大小改變而改變（輸入電壓在1Vs3.5伏時(shí)）。當(dāng)輸入電壓小 于1V時(shí)，輸出端為零電平。當(dāng)輸入電壓大于 3.5V時(shí)，輸出為一 高電平。調(diào)整電位器 W3的數(shù)值，可以改變脈沖的

29、工作頻率。*SSR電路：在受控端加交流電源（通過(guò)負(fù)載），在輸入端（圖3-10P 點(diǎn)）加一個(gè)5V直流電壓，用示波器觀察負(fù)載電阻上是否有電壓 降，或者用交流電流表串接在負(fù)載中，觀察是否有電流流過(guò)，且 其電流值是否符合歐姆定律。然后把輸入端電壓降到零電平，用 同樣的方法觀察負(fù)載電阻上的波形，此時(shí)應(yīng)當(dāng)沒(méi)有電壓降。*把三個(gè)電路按照?qǐng)D3-10連接好。在輸入端（M點(diǎn)）加上一個(gè)Os5V的直流電壓，觀察負(fù)載電阻上 的波形（或電流值）是否隨輸入電壓而相應(yīng)變化。二、程序的調(diào)試（程序已略）根據(jù)所編的程序，先用單步鍵分別調(diào)好主程序和各個(gè)子程序。用十進(jìn)制電阻箱代替鉑電阻并改變 Rt的數(shù)值，模擬爐溫的變化情 況,使PID

30、（或PD）控制算法的輸出值和溫度值的關(guān)系（穩(wěn)定時(shí)） 大致有表3-4的關(guān)系表 3-4P1001201231 -'J130，131132133134T/TC00324&4A4D-50525558PvdFEFEFEFT)EDDEC4B5Rt/O31%137138-139140-141142T/125A5D60存玉6568(5A(5DABgpSC7D726359注：上表中的T，Pk為十六進(jìn)制從上述數(shù)據(jù)中可以看出： 當(dāng)溫度值T由0 -48H時(shí)，輸出值一直為PE，既為自由生溫 段。 當(dāng)溫度值T由48- 4AH時(shí)，既為自由生溫段進(jìn)入PID調(diào)節(jié)時(shí)， 輸出值PK開(kāi)始變小，隨著T的逐漸增加，PK值

31、逐漸減小，也沒(méi) 有出現(xiàn)突變的現(xiàn)象。 在保溫值附近（T=64H ）輸出值PK和M值的大小相當(dāng)。（三）系統(tǒng)的調(diào)試在單元和程序調(diào)試的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)原理圖及接線(xiàn)圖（圖3-7） 連接各單元，組成電阻爐爐溫控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到 工藝要求。七、調(diào)試結(jié)果及分析如按正常情況本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行是可以滿(mǎn)足工藝提出的 各項(xiàng)指標(biāo)的要求?，F(xiàn)將實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一組爐溫變化曲線(xiàn)列表如下（表3-5）:結(jié)果分析：從調(diào)試過(guò)程和結(jié)果來(lái)看，所得結(jié)果雖然滿(mǎn)足了工藝的各項(xiàng)要求， 但為了調(diào)試的方便和進(jìn)一步改善品質(zhì)指標(biāo)，建議從以下幾個(gè)方面 著手。 進(jìn)入PD調(diào)節(jié)的溫度值Ta點(diǎn)（見(jiàn)圖3-22）的選擇要合適，當(dāng)T 小時(shí)，Ta值宜選擇

32、小一些，當(dāng)T值增大時(shí)Ta值宜選大些。本例 中Ta點(diǎn)選在70%80%To （保溫值）。Ta太小，將會(huì)使過(guò)度時(shí)間 增加。Ta太大將會(huì)使溫度的超調(diào)量增加，震蕩次數(shù)增多，當(dāng)然也 會(huì)使過(guò)度過(guò)程時(shí)間增加。 M值的選擇是根據(jù)平時(shí)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)估計(jì)而得來(lái)的，但也要選擇 適當(dāng)，太大或太小會(huì)增加系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。太大了，其誤差將是 正的（既溫度的實(shí)際值總是大于給定值），太小了，其誤差將是一 個(gè)負(fù)值。/'TOTa7/0t(3 22) KP選擇大了，容易使輸出溢出，使溫度值產(chǎn)生震蕩，增加過(guò) 度時(shí)間和靜態(tài)誤差，嚴(yán)重時(shí)使系統(tǒng)難以正常工作；太小了雖然減 少了超調(diào)量，但卻增加了過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。 Kd的選擇，對(duì)于帶純滯后的一階

33、慣性環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)， 可以改善系統(tǒng) 的指標(biāo)，且選擇偏大些為好。 為了改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)還可以采用其他的方法；如選用10位10位以上的A/D轉(zhuǎn)換芯片；引入積分環(huán)節(jié)；或選用如圖3-22的方法，既在進(jìn)入PID之前，把溫度值經(jīng) 過(guò)恒速生溫過(guò)程，以減少超調(diào)量。時(shí)間/ min溫度時(shí)間/rnin溫 K/T：01 37 010651 4? 51 0 41 02 28 010 11 53 28 51 01 0-2 04 59 09 92 55 39 59 93 06 81 0 09 33 57 71 0 59 94 06 61 1 09 94 59 81 2 010 05 01 0 41 3 010 15 51 o a1 4 010 0e o1 0 91 5 01 0 16 51 0 71 6 01 0 0表（35）八、對(duì)象特性的測(cè)量和識(shí)別1) 加熱爐的模型可以近似為一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后環(huán)節(jié)，其開(kāi)環(huán) 傳函為G( s)= Kde T s/TS+1加熱爐的模型參數(shù)為Kd=1.16放大系數(shù)=溫度變送器*功率放大器*晶閘管調(diào)壓器*電阻爐比例系數(shù)Td=680s 時(shí)間常數(shù)t =30s 滯