基于PLC的溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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基于PLC的溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：可編程邏輯控制器(PLC)被研制成大約在1968年。PLC是一種固態(tài)電子裝置，它利用已存入的程序來控制機(jī)器的運(yùn)行或工藝的工序。PLC通過輸入/輸出（I/O）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接受輸入信號(hào)。由于PLC綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，所以它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。本文所涉及到的溫度監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的溫度，并且能夠現(xiàn)場(chǎng)控制和通過計(jì)算機(jī)控制。

關(guān)鍵詞：PLC編程語言溫度

DesignofthetemperaturesupervisorysystembasedonPLC

Abstract:Theprogrammablelogiccontroller(PLC)wasdevelopedin1968.PLCisasolid-statedeviceusedtocontrolmachinemotionorprocessoperationbymeansofastaredprogram.ThePLCsendsoutputcontrolsignalsandreceivesinputsignalsthroughinput/out(I/O)devices.PLCdesignisforbadindustrialenvironmentaluse.Becauseofthecomprehensivecomputerandautomatictechnology，makeitsdevelopmentchangewitheachpassingday，exceedtheengineeringlevelwhileitappearsgreatly.Itcanfinishlogic，order，timing，count，digitaloperation，dataprocessing，etc.functionveryeasily，andcanestablishwithallkindsofconnectionwithanalogquantityofamountofmechanicalfigureproducedthroughtheinput-outputinterface，thusrealizetheautomaticcontroloftheproductionprocess.Especiallytherapiddevelopment，information，arrivalofcybertimesoftheverylargescaleintegration，expandedthefunctionofPLC，makesithaveverystrongnetworkingcommunicationability，thuswidelyapplytonumeroustradesevenmore.Thetemperaturesupervisorysystemthatthispaperisconcernedwithcanthetemperatureofmonitoringsend，andcanthecontrolon-the-spotwithcontrolthroughcomputer.Keywords：PLCProgramminglanguageTemperature

1引言

在生產(chǎn)過程，科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在機(jī)械設(shè)備的控制中，電氣控制也比其他的控制方法使用的更為普遍。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路問世和微處理技術(shù)的應(yīng)用，在1969年美國DEC公司研制出第一臺(tái)可編程控制器，用在GM公司生產(chǎn)線上的獲得成功。其后日本、德國等相續(xù)引入，可編程控制器迅速發(fā)展起來。可編程控制器（PLC），使電氣控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。因此可編程控制器廣泛應(yīng)用工業(yè)控制中，PLC系統(tǒng)能夠監(jiān)控反應(yīng)的溫度，就是PLC的一個(gè)典型應(yīng)用。

可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動(dòng)了PLC的發(fā)展，使的PLC的功能日益增強(qiáng)。如PLC可進(jìn)行模擬量控制、位置控制和PID控制等，易于實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)更使PLC如虎添翼。目前，在先進(jìn)國家中，PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)。PLC之所以應(yīng)用廣泛，是因?yàn)镻LC有很多優(yōu)點(diǎn)，本文涉及的溫度監(jiān)控系統(tǒng)是以PLC為核心的監(jiān)控系統(tǒng)。

本系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言——梯形語言，梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能、使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路。

溫度監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，要不斷地完善，適應(yīng)時(shí)代和市場(chǎng)的需要才能有所發(fā)展。

2.設(shè)計(jì)要求

①PLC系統(tǒng)能夠監(jiān)控反應(yīng)器的溫度。

②開始工作時(shí)全速加熱，到設(shè)定值時(shí)保溫40分鐘停止加熱。

③通過串行方式在LED上顯示3位溫度值。

④保溫過程中溫度過高/低時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警，聲報(bào)警能用按鈕手動(dòng)解除，光報(bào)警在正常時(shí)自動(dòng)解除。

⑤通過通信方式傳送給監(jiān)控電腦，監(jiān)控電腦能檢測(cè)對(duì)象的參數(shù)、狀態(tài)。

基于以上的要求，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須有以下結(jié)構(gòu)模塊：溫度傳感器單元、參數(shù)的LED串行顯示單元、PLC模擬量轉(zhuǎn)換單元、電腦監(jiān)測(cè)單元。

3.系的結(jié)構(gòu)

溫度監(jiān)控系統(tǒng)是將溫度通過溫度傳感器傳送到A/D模塊，A/D模塊將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再傳送到PLC。其傳送主要是通過PLC的指令，指令控制部分是接收外部各種控制信號(hào)，并完成對(duì)各種信息的處理以及完成對(duì)外部設(shè)備的控制。PLC與外部設(shè)備的連接主要是通過I/O口，其功能是接收輸入信號(hào)，傳出輸出信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)包括：PLC、A/D模塊、顯示電路。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

溫度傳感器

加熱單元

顯示電路

FP0

A21

電腦

圖1

3.1PLC類型的選擇

目前，各個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC其品種、規(guī)格及功能都各不相同。由于本設(shè)計(jì)的需要我選擇了日本松下電工公司的FP系列PLC，既FP0。FP0是超小型PLC，之所以選擇松下公司生產(chǎn)的PLC，是因?yàn)槠洚a(chǎn)品特點(diǎn)有以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）豐富的指令系統(tǒng)，有將近200條指令

（2）有強(qiáng)大通信功能。

（3）CPU處理速度快

3.2溫度傳感器

3.2.1溫度傳感器的類型

溫度傳感器有熱電偶和熱電阻兩種類型。

3.2.2類型的選擇

在選擇溫度傳感器時(shí)根據(jù)不同的場(chǎng)合選擇類型，本設(shè)計(jì)由于需要選用PT100溫度傳感器，鉑熱電阻PT100是國際溫標(biāo)ITS-90標(biāo)準(zhǔn)中的工業(yè)溫度測(cè)量元件之一，所以利用PT100溫度傳感器具有一定的典型性，有利于工作系統(tǒng)的穩(wěn)定。鉑熱電阻溫度傳感器是一種精度高，穩(wěn)定性好，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等。

3.2.3工作原理

鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時(shí)自身電阻值也隨之改變的特性測(cè)量溫度，顯示儀表將會(huì)指示出鉑電阻的電阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)存在溫度梯度時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。

3.2.4主要技術(shù)指標(biāo)

（1）絕緣電阻：常溫絕緣電阻的試驗(yàn)電壓可取直流10～100V，任意值。

（2）熱響應(yīng)時(shí)間：在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，熱電阻的電阻變化到相當(dāng)于該階躍變化的50%所需的時(shí)間，稱為熱響應(yīng)時(shí)間，用τ0.5表示。

（3）公稱壓力：一般是指在工作溫度下，保護(hù)管所能承受的靜外壓力而不破裂。

3.3A/D模塊及其溫度控制編程

與FP0配接的A/D混合模塊的型號(hào)為A21，在實(shí)際應(yīng)用中往往需要通過模擬量所采集的值，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

3.3.1A/D模塊的介紹

A21模塊有2個(gè)模擬量輸入通道：CH0、CH1。

占用I/O通道分別為：CH0WX2（模擬量輸入通道）；CH1WX3（模擬量輸入通道）

根據(jù)本系統(tǒng)的要求應(yīng)選擇CH0通道。

3.3.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

由于A21的輸出數(shù)據(jù)是十進(jìn)制的，也就是說DT0中的數(shù)據(jù)是十進(jìn)制的，那么必須將溫度25度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十進(jìn)制才可以比較，即數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問題。可通過以下計(jì)算思路，得出溫度與相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制值的關(guān)系。溫度傳感器的輸出信號(hào)為0～20mA的電流值，對(duì)應(yīng)于0度～100度的溫度，溫度與電流是線性的，則有：Y1=5x1+2

其中y1代表溫度值，x1代表電流值，根據(jù)以上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換圖表，當(dāng)輸入4—20mA時(shí)，溫度值與十進(jìn)制存在以下關(guān)系：k2=200x2—1000，且x2=20MA，k2=4000則有溫度值和十進(jìn)制的關(guān)系如下：

(Y1-2)/5=k2/200

其中y1和k2分別代表溫度值和十進(jìn)制值。

當(dāng)溫度值為40℃時(shí)，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制是1520，根據(jù)以上分析，我們可計(jì)算出任意模擬量輸出的物理量與計(jì)算機(jī)所能處理的十進(jìn)制之間甚至二進(jìn)制的關(guān)系，從而為計(jì)算機(jī)與物理量數(shù)據(jù)的交互提供了一個(gè)通道。在本文的應(yīng)用中，通過PLC模擬單元對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳遞，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)模擬值與需求值不斷比較，直到達(dá)到需求值時(shí)所應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。因此在程序中用K1520與DM0中的數(shù)據(jù)比較；用CMP指令實(shí)現(xiàn)，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)志。但在本文應(yīng)用中需要注意兩點(diǎn)：一是由于PLC采用的掃描工作方式，存在著掃描時(shí)間，因此所采集的值到執(zhí)行件執(zhí)行時(shí)模擬值已發(fā)生變化，同時(shí)，若我們用CMP指令時(shí)，取值一般是小于等于或大于等于這個(gè)結(jié)果，因?yàn)镻LC運(yùn)行時(shí)，CPU只能分時(shí)的一個(gè)一個(gè)操作地執(zhí)行，那么模擬值等于需求值同時(shí)又在執(zhí)行CMP的指令的概率就很小，極其容易導(dǎo)致死循環(huán)。因此我們用以上介紹的方法時(shí)，應(yīng)用在執(zhí)行元件取值的范圍允許大于PLC一個(gè)掃描周期內(nèi)模擬值變化的狀態(tài)。

3.3.3軟件編程的思路

在程序開始時(shí)，首先要將設(shè)定值寫入輸出通道，以便進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，用第一次循環(huán)標(biāo)志R9012執(zhí)行。PLC上電后，需要約100ms開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，為了使數(shù)據(jù)完全轉(zhuǎn)換，在程序開始時(shí)，延時(shí)200到300ms后再從通道中用MOVE指令讀出數(shù)據(jù)。

該指令用于從模擬I/O單元讀取數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)傳送至目的寄存器中。經(jīng)過A-21將溫度的值輸入PLC內(nèi)部后，可以通過DT0值執(zhí)行動(dòng)作。這里介紹一下在溫度為25度時(shí)停止加熱。為實(shí)現(xiàn)這樣的功能我們的思路是：溫度為25度作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，拿這個(gè)值與DT0中的值不斷的比較，直到DT0中的值等于25度，DT0中的值為25度產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)志，在R900B為ON后，表示溫度已達(dá)到設(shè)定值，可執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作處理。

3.4顯示電路

在工業(yè)控制、儀器儀表、圖形顯示和郵電及其它行業(yè)的窗口廣告顯示系統(tǒng)中，需要有一種LED顯示驅(qū)動(dòng)電路。從目前的LED顯示驅(qū)動(dòng)電路來看，普遍采用一種定時(shí)或中斷控制方式要占據(jù)一部分時(shí)間。然而對(duì)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的工控系統(tǒng)來說該方法就顯得不太合適。當(dāng)控制的回路數(shù)很多時(shí)，矛盾尤為突出。本系統(tǒng)的顯示部分采用PS7219顯示驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)镻S7219有很多優(yōu)點(diǎn)。

3.4.1PS7219簡(jiǎn)介

PS7219是Maxim公司生產(chǎn)的高性能，低價(jià)格的8位LED（或64只獨(dú)立的LED）顯示驅(qū)動(dòng)器，它采用同步串行外設(shè)接口（PS1）。僅需PLC的三個(gè)控制信號(hào)即可與任何一種單片機(jī)方便接口。實(shí)際上只要符合其接口邏輯。PA7219同樣可應(yīng)用PLC，不管顯示多少位數(shù)據(jù)。均只占用PLC三個(gè)接口，大大方便了顯示電路，從而大大節(jié)省了PLC的端口資源并可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使ＬＥＤ顯示電路簡(jiǎn)單化。

3.4.2PS7219的主要特點(diǎn)：

串行接口信號(hào)頻率可達(dá)１０ＭＨｚ。

可獨(dú)立控制ＬＥＤ各段。

可選擇編碼或非編碼方式。

在關(guān)斷方式下，顯示數(shù)據(jù)不改變，維持電流僅１５０μＡ。

可用數(shù)字和模擬兩種方式控制顯示亮度。

內(nèi)含８×８雙端口靜態(tài)ＲＡＭ。

可直接驅(qū)動(dòng)共陰極ＬＥＤ顯示器。

串行數(shù)據(jù)傳送格式

表1中，串行數(shù)據(jù)共有16位。其中Ｄ7～Ｄ0為數(shù)據(jù)位，Ｄ11～Ｄ8為要寫入該數(shù)據(jù)的寄存器地址，Ｄ15～Ｄ12是無關(guān)位(可為任意數(shù))。

表1

D15D14D13D12

D11D10D9D8

D7D6D5D4D3D2D1D0

無關(guān)位

地址

數(shù)據(jù)

3.4.4通訊時(shí)序圖

數(shù)據(jù)發(fā)送按由高到低的原則，首先發(fā)送Ｄ15，最后發(fā)送Ｄ0。發(fā)送到ＤＩＮ端的串行數(shù)據(jù)在每個(gè)ＣＬＫ的下降沿被移入到內(nèi)部16位寄存器中。在ＬＯＡＤ的上升沿，最后接收到的8位數(shù)據(jù)被鎖存到對(duì)應(yīng)地址的數(shù)字或控制寄存器中。ＬＯＡＤ必須在鎖存Ｄ0的時(shí)鐘下降沿同時(shí)或之后，但在下一個(gè)時(shí)鐘下降沿之前變高，否則數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。

3.4.5PS7219數(shù)字與控制寄存器

PS7219內(nèi)部共有統(tǒng)一編址的8位寄存器15個(gè)，分8個(gè)數(shù)字寄存器和7個(gè)控制寄存器，它們均可單獨(dú)直接尋址，這樣就可對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)或控制字進(jìn)行更新。

數(shù)字寄存器

地址01Ｈ～08Ｈ，對(duì)應(yīng)ＬＥＤ1～ＬＥＤ8。不譯碼時(shí)，Ｄ6～Ｄ0分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)7段顯示器的Ａ～Ｇ，正邏輯顯示。譯碼時(shí)，Ｄ3～Ｄ0為顯示數(shù)據(jù)的ＢＣＤ碼。無論譯碼與否，Ｄ7為1，則該位小數(shù)點(diǎn)顯示。

譯碼方式寄存器

地址09Ｈ，Ｄ0～Ｄ7對(duì)應(yīng)ＬＥＤ1～ＬＥＤ8，正邏輯譯碼。例如Ｄ0為1，則ＬＥＤ1工作在譯碼方式。

亮度控制寄存器

地址0ＡＨ，Ｄ3～Ｄ0分32檔控制亮度，0000Ｂ全熄，1111Ｂ最亮。Ｄ7～Ｄ4未用。

掃描界線寄存器

地址0ＢＨ，由Ｄ2～Ｄ0內(nèi)容設(shè)置所顯示數(shù)據(jù)的多少，可從1到8。例如111Ｂ控制8個(gè)ＬＥＤ全部顯示。

掉電模式寄存器

地址0ＡＨ，Ｄ0=0，ＰＳ7219工作于掉電模式，此時(shí)掃描振蕩器停止工作，ＣＯＮ引腳將置高，顯示器不顯示，功耗降到最低。在數(shù)據(jù)和控制寄存器中的數(shù)據(jù)保持不變。掉電模式可被任何控制功能取消。

閃爍控制寄存器

地址0ＤＨ，Ｄ0～Ｄ7對(duì)應(yīng)ＬＥＤ1～ＬＥＤ8，正邏輯閃爍(即為1時(shí)，對(duì)應(yīng)位閃爍)。

非工作寄存器

地址00Ｈ，用于ＰＳ7219級(jí)聯(lián)。此時(shí)把所有器件的ＬＯＡＤ輸入連接在一起，而把ＤＯＵＴ連接到相鄰ＰＳ7219的ＤＩＮ上。例如，如果要對(duì)第3片芯片寫入時(shí)，先發(fā)送所需的16位字，然后跟二個(gè)16位非工作代碼×0××Ｈ。當(dāng)ＬＯＡＤ變高時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存在所有器件中，前二個(gè)芯片接收的是非工作指令，而第3個(gè)芯片則接收到預(yù)期的數(shù)據(jù)。在起始上電時(shí)，所有控制寄存器被復(fù)位為00Ｈ，此時(shí)顯示器不顯示。因此用戶在初始化階段至少應(yīng)進(jìn)行譯碼、亮度及掃描線控制寄存器的編程，保證ＰＳ7219能正確顯示。

4.軟件編程

本系統(tǒng)采用調(diào)用子程序方式對(duì)ps7219進(jìn)行控制，傳送１６位數(shù)據(jù)的地址位和數(shù)據(jù)位。在主程序中對(duì)ps7219的初始化。包括：譯碼方式寄存器、顯示亮度寄存器、掃描個(gè)數(shù)寄存器等。顯示程序?qū)嶋H上就是在CLK和LOAD時(shí)序的配合下不斷通過DIN向ps7219的相應(yīng)控制寄存器和數(shù)據(jù)顯示寄存器寫入16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的過程。所以問題的關(guān)鍵在于編寫一個(gè)通用的寫入子程序?qū)PU的內(nèi)容從高位到低位在CLK的作用下依次移入到ps7219的移位寄存器，最后在LOAD的上升沿鎖存到相應(yīng)的內(nèi)部控制寄存器和數(shù)據(jù)顯示寄存器中。

5.報(bào)警電路

報(bào)警電路部分是為了方便對(duì)于本部分的硬件電路比較簡(jiǎn)單，主要是軟件的編程，其程序如下：

6.程序的結(jié)構(gòu)框圖

初始化

顯示溫度

是否到設(shè)定值

停止加熱

加熱

保溫階段

與設(shè)定值比較

報(bào)警

Y

N

N

低

系統(tǒng)的程序框圖如右圖所示。

7.結(jié)束語

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器（PLC）憑借其自身所具有的抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)量小等一系列特點(diǎn)，在現(xiàn)代控制領(lǐng)域占有越來越重要的地位。近年來，世界上各生產(chǎn)廠家相繼推出多種新型PLC，其主要特點(diǎn)是：功能強(qiáng)大，具有網(wǎng)絡(luò)功能，不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)順序和定時(shí)的閉環(huán)控制功能，并能組成分布控制系統(tǒng)等。然而PLC在對(duì)模擬量處理中雖然廠家推出了各種模擬采集模塊，但造價(jià)高、路數(shù)少、擴(kuò)展麻煩，在模擬量多的控制場(chǎng)合中應(yīng)用受到限制。本文利用PLC完善的功能與溫度傳感器，PS7219，LED，A/D轉(zhuǎn)換等相結(jié)合，有效而可靠地實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的自動(dòng)控制。實(shí)踐表明PLC抗干擾能力好，壽命長，可靠性高，非常適合工業(yè)控制系統(tǒng)及類似的生產(chǎn)線。

本設(shè)計(jì)既充分利用PLC的特點(diǎn)，又對(duì)PLC的控制功能進(jìn)行擴(kuò)充，使其具有顯示直觀，運(yùn)行可靠。

參考文獻(xiàn)

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測(cè)量平差程序設(shè)計(jì)

角度（度分秒）到弧度AngleToRadian

#definePI3.14159265

doubleAngleToRadian（doubleangle）

{

intD，M；

doubleS,radian,degree,angle,MS；

D=int（angle+0.3）；

MS=angle-D；

M=int（（MS）*100+0.3）；

S=（MS*100-M）*100;

degree=D+M/60.0+S/3600.0;

radian=degree*PI/180.0;

returnradian;

}

注意:防止數(shù)據(jù)溢出,要加個(gè)微小量,例如0.3.

弧度換角度(度分秒)RadianToAngle

#definePI3.14159265

doubleRadianToAngle(doubleradian)

{

intD,M;

doubleS,radian,degree,MS,angle;

degree=radian*180/PI;

D=int(degree);

MS=degree-D;

M=int(MS*60);

S=(MS*60-M)*60;

angle=D+M/100.0+S/10000.0;

returnangle;

}

已知兩點(diǎn)求坐標(biāo)方位角Azimuth

#include<math.h>

doubleAzimuth(doublexi,doubleyi,doublexj,doubleyj)

{

doubleDx,Dy,S,T;

Dx=xj-xi;

Dy=yj-yi;

S=sqrt(Dx*Dx+Dy*Dy);

if(S<1e-10)return0;

T=asin(Dy/S);

if(Dx<0)T=PI-T;

if(Dx>0&&(Dy<0)||T<0)T=2*PI+T;

returnT;

}

4.開辟二維數(shù)組的動(dòng)態(tài)空間的宏

#include<malloc.h>

#defineNewArray2D(type,A,i,n,m){A=(type**)malloc(n*sizeof(type*));\

for(i=0;i<m;i++)\

A[i]=(type*)malloc(m*sizeof(type));\

}

5.釋放開辟的二維數(shù)組的空間

#defineFreeSpace(A,i,m){for(i=0;i<m;i++)\

free(A[ i]);\

free(A);\

}

注意:釋放空間與開辟空間相反,釋放空間是先釋放列,后釋放行.

6.矩陣求轉(zhuǎn)置transformmatrix

voidtransformmatrix（double**A，double**B，inti,intj）

{

intm,n;

for(m=0;m<=i;m++)

for(n=0;n<=j;n++)

{

B[n][m]=A[m][n]:

}

}

7.矩陣相乘(mulmatrix)

voidmulmatrix(double**A,double**B,double**C,inti,intj,intk)

{

intm,n,p;

for(m=0;m<i;m++)

for(n=0;n<j;n++)

{

C[m][n]=0;

for(p=0;p<k;p++)

{

C[m][n]+=A[m][p]*B[p][n]:

}

}

}

8.矩陣求逆(countermatrix)

#include<math.h>

voidcountermatrix(double**T,double**s,double**r,double**Q,double**N,double**rt,intn)

{

for(i=0;i<n;i++)

{

s=N[i][i];

for(k=0;k<i;k++)

{

s-=T[k][i]*T[k][i];

}

T[i][i]=sqrt(s)

for(j=i+1;j<n;j++)

{

s=N[i][j];

for(k=0;k<i;k++)

{

s-=T[k][i]*T[k][j];

}

T[i][j]=s/T[i][i];

}

}

for(i=0;i<n;i++)

for(j=0;j<n;j++)

{

T[i][j]=0;

}

for(i=n-1;i>=0;i++)

{

r[i][i]=1/T[i][i];

for(j=i+1;j<n;j++)

{

s=0;

for(k=i;k<j-1;k++)

{

s-=r[i][k]*T[k][j];

}

r[i][j]=s/T[i][i];

}

}

for(i=0;i<n;i++)

for(j=0;j<n;j++)

{

r[i][j]=0;

}

transformmatrix(r,rt,n,n)

mulmatrix(r,rt,Q,n,n)

}

9.平差主程序之讀入數(shù)據(jù)

typedefstructPOINT

{

charname[8];

doublex,y;

inttype;

}POINT;

typedefstructREADVALUE

{

POINT*begin;

POINT*end;

doublevalue;

}READVALUE;

POINT*GETPOINT(char*name,POINT*pPoint,intnPoint)

{

inti;

for(i=0;i<nPoint;i++)

{

if(strcmp(pPoint[i].name,name)==0)

return(pPoint+i)

}

for(i=0;i<nPoint;i++)

{

if(pPoint[i]=NULL)

strcmp(pPoint[i].name,name);

pPoint[i].type=0;

return(pPoint+i);

}

}

doubleAngleToRadian（doubleangle）

{

intD，M；

doubleS,radian,degree,angle,MS；

D=int（angle+0.3）；

MS=angle-D；

M=int（（MS）*100+0.3）；

S=（MS*100-M）*100;

degree=D+M/60.0+S/3600.0;

radian=degree*PI/180.0;

returnradian;

}

main()

{

POINT*pPoint=NULL;

READVALUE*pDirect=NULL;

READVALUE*pDistance=NULL;

intnPoint,nKnownPoint,nDirect,nDistance,i;

doublemo,mf,ms;

charbegin[8],end[8];

FILE*fp=0;

fp=fopen(“c:\\dat\\t1.txt”,”r”)

fscanf(fp,”%d,%d,%d,%d\n”,&nPoint,&nKnowPoint,&nDirect,&nDistance)

if(nPoint>0)

pPoint=(POINT*)malloc(nDirect*sizeof(POINT));

if(nDirect>0)

pDirect=(READVALUE*)malloc(nDirect*sizeof(READVALUE));

if(nDistance>0)

pDistance=(READVALUE*)malloc(nDistance*sizeof(RAADVALUE));

fscanf(fp,”%lf,%lf,%lf\n”,&mo,&mf,&ms);

for(i=0;i<nKnownPoint;i++)

{

fscanf(fp,”%s,%lf,%lf\n”,pPoint[i].name,&pPoint[i].x,&pPoint[i].y);

type=1;

}

for(;i<nPoint;i++)

{

pPoint[i].name=NULL;

pPoint[i].x=0;

pPoint[i].y=0;

pPoint[i].type=0;

}

for(i=0;i<nDirect;i++)

{

fscanf(fp,”%s,%s,%lf\n”,begin,end,&pDirect[i].value);

pDirect[i].begin=GetPoint(begin,pPoint,nPoint);

pDirect[i].end=GetPoint(end,pPoint,nPoint);

}

for(i=0;i<nDistance;i++)

{

fscanf(fp,”%s,%s,%lf\n”,begin,end,&pDistance[i].value);

pDistance[i].begin=GetPoint(begin,pPoint,nPoint);

pDistance[i].end=GetPoint(end,pPoint,nPoint);

}

fclose(fp);

}

10.角度檢驗(yàn)（checkangle）

#include<math.h>

intcheckangle(doubleangle)

{

intM,S;

doubleMS;

if(angle>=0&&angle<360)

{

MS=angle-(int)(angle);

if(M<6)

{

S=(int)(MS*1000);

if(S%10<6)

{

return1;

}

}

}

return0;

}

11.前方交會(huì)

#definePI=3014159265

/***此處調(diào)用程序角度換弧度AngleToRadian***/

Qianfang(doubleXE,doubleYE,doubleXF,doubleYF,doubleDEG,doubleDEF,doubleDFG,doubleDFE,double*DFE,double*DFG)

{

doubleC,A,B;

C=DGE-DGF;

A=DEF-DEG;

B=DFG-DFE;

if((C<-PI&&C>-2*PI)||(C>0&&C<PI)

{

XG=(XE/tan(B)+XF/tan(A)-YE+YF)/(1/tan(A)+1/tan(B);

YG=(YE/tan(B)+YF/tan(A)+XE-XF)/(1/tan(A)+1/tan(B);

}

if((C>-PI&&C<0)||(C>PI&&C<2*PI))

{

XG=(XE/tan(B)+XF/tan(A)+YE-YF)/(1/tan(A)+1/tan(B);

YG=(YE/tan(B)+YF/tan(A)-XE+XF)/(1/tan(A)+1/tan(B);

}

}

12.坐標(biāo)概算全方向法

子函數(shù)取出觀測(cè)方向GetAllDirect

intGetAllDirect(char*name,intnDirect,READVALUE*pDirect,READVALUE*pStation)

{

inti,nCount=0;

for(i=0;i<nDirect;i++)

if(strcmp(pDirect[i].begin->name,name)==0))

{

pStation[nCount].begin=p(pDirect[nCount].begin;

pStation[nCount].end=p(pDirect[nCount].end;

pStation[nCount].value=p(pDirect[nCount].value;

nCount++;

}

returnnCount;

}

坐標(biāo)概算全方向法子程序?qū)崿F(xiàn)流程(coordinate)

coordinate(入口參數(shù)設(shè)置)

{

READVALUEpStation[50],pObject[50];

intnCount,i,j,k,m,n,p,nobject;

for(i=0;i<nPoint;i++)

{

nCount=GetAllDirect(pPoint[i].name,nDirect,pStation)

if((nCount>1)||(nCount=1))

{

for(j=0;j<nCount;j++)

{

if(pStation[j].end->type==1)

{

for(k=0;k<nCount;k++)

{

if(pStation[k].end->type==0)

nobject=GetAllDirect(pStation[j].end->name,nDirect,pDirect,pobject)

m=-1;

n=-1;

for(p=0;p<nobject;p++)

{

if(strcmp(pobject[p].end->name,pPoint[i].name)==0)

{

m=p;

}

if(strcmp(pobject[p].end->name,pStation[k].end->name)==0)

{

n=p;

}

if(m>=0&&n>=0)

{

pPoint[i]=pStation[k].end-pStation[j].end;

pStation[j].end=pObject[m].value-pObject[n].value;

{

Xe=pPoint[i].x;

Ye=pPoint[i].y;

Xf=pStation[j].end->x;

Yf=pStation[j].end->y;

Lef=pStation[j].value;

Leg=pStation[k].value;

Lfe=pObject[m].value;

Lfg=pObject[n].value;

Qianfang(Xe,Xf,Ye,Yf,Lef,Leg,Lfe,Lfg,*Xg,*Yg;)

pStation[k].end->x=*xg;

pStation[k].end->y=*yg;

pStation[k].end.type=2;

}

}

}

}

}

}

}

}

13.坐標(biāo)增量法(calcoordinate)

子函數(shù)由端點(diǎn)名稱得邊長值的函數(shù)GetDistance

doubleGetDistance(char*begin,char*end,intnDistance,READVALUE*pDistance)

{

inti;

for(i=0;i<nDistance;i++)

{ if((strcmp(pDistance[i].begin->name,begin)==0&&strcmp(pDistance[i].end->name,end==0)||(strcmp(pDistance[i].begin->name,end)==0&&strcmp(pDistance[i].end,begin)==0))

returnpDistance[i].value;

}

return-1;

}

/***函數(shù)取出觀測(cè)方向GetAllDirect***/

voidcalcoordinate(intnDirect,READVALUE*pDirect,intnDistace,READVALUE*pDistance,intnPoint,POINT*pPoint)

{

intnPoint,nCount,nDirect,nDistance;

intm=-1,i,j,k;

doublex1,y1,x2,y2,A0,A,S,dx,dy;

READVALUE*pDirect=NULL;

READVALUEpStation[50];

for(i=0;i<nPoint;i++)

{

if(pPoint[i].type>0)

{

nCount=GetAllDirect(pPoint[i].name,nDirect,pDirect,pStation[50]);

for(j=0;j<nCount;j++)

{

if(pStation[j].end->type>0)m=j;

if(m!=-1)

{

for(k=0;k<nCount;k++)

{

if(pStation[k].end->type==0)

{

x1=pPoint[i].x;

y1=pPoint[i].y;

x2=pStation[j].end->x;

y2=pStation[j].end->y;

A0=Bearing(x1,y1,x2,y2);

A=A0-(DMSToRAD(pStation[m].value)-DMSToRAD(pStation[k].value));

if(A<0)A=A+2*PI;

if(A>2*PI)A=A-2*PI;

S=GetDistance(pPoint[i],pStation[k].end,nDistance,pDistance);

if(S<0)continue;

else

{

dx=S*cos(A);

dy=S*sin(A);

pStation[k].end->x=pPoint[i].x+dx;

pStation[k].end->y=pPoint[i].y+dy;

pStation[k].end->type=2;}

}

}

}

}

}

}

}

14.高斯正反算

高斯正算：

#include<math.h>

#include<stdio.h>

#definePI3.14159265

doubleDMSToRAD（doubledDMS）

{

in