電阻爐溫度控制系統(tǒng)

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 2\o"CurrentDocument"溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 3\o"CurrentDocument"設(shè)計任務(wù)及分析 3\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計任務(wù)和要求 3\o"CurrentDocument"1.2系統(tǒng)的分析 3\o"CurrentDocument"方案比較及論證 4\o"CurrentDocument"控制算法 6\o"CurrentDocument"PID控制算法 6\o"CurrentDocument"3.2積分分離PID控制算法 7\o"CurrentDocument"系統(tǒng)硬件設(shè)計 8\o"CurrentDocument"ADC0809芯片 8\o"CurrentDocument"DAC0832芯片 9\o"CurrentDocument"AT89C51單片機 11\o"CurrentDocument"系統(tǒng)濾波原理 12\o"CurrentDocument"系統(tǒng)仿真 13\o"CurrentDocument"simulink仿真 13\o"CurrentDocument"kp改變對系統(tǒng)的影響 14\o"CurrentDocument"5.3調(diào)試分析 15\o"CurrentDocument"心得與體會 16\o"CurrentDocument"參考文獻 17\o"CurrentDocument"附錄1 18附錄2 26摘要隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)囟瓤刂葡到y(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等要求越來越高，控制系統(tǒng)也千變?nèi)f化，溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。采用單片機進行爐溫控制，可大大地提高控制質(zhì)量和自動化水平，具有良好的經(jīng)濟效益和推廣價值。本文主要介紹了利用AT89C51為主控制電路實現(xiàn)的爐溫調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，詳細闡述了系統(tǒng)的功能，硬件組成以及軟件設(shè)計，利用熱電偶采集溫度信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化后與給定信號送入微機系統(tǒng)，系統(tǒng)分析控制算法，信號再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后控制調(diào)節(jié)可控硅控制器來改變爐內(nèi)的溫度。關(guān)鍵字：溫度控制自動化單片機轉(zhuǎn)換器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計任務(wù)及分析設(shè)計任務(wù)和要求被控對象為電爐，采用熱阻絲加熱，利用大功率可控硅控制器控制熱阻絲兩端所加的電壓大小，來改變流經(jīng)熱阻絲的電流，從而改變電爐爐內(nèi)的溫度?？煽毓杩刂破鬏斎霝??5伏時對應(yīng)電爐溫度0—300°C，溫度傳感器測量值對應(yīng)也為0?5伏，對象的特性為積分加慣性系統(tǒng)，慣性時間常數(shù)為Tl=40秒。要求完成的主要任務(wù)：1） 設(shè)計溫度控制系統(tǒng)的計算機硬件系統(tǒng)，畫出框圖；2） 編寫積分分離PID算法程序，從鍵盤接受Kp、Ti、Td、T及B的值；3） 計算機仿真被控對象，編寫仿真程序；4） 通過數(shù)據(jù)分析Kp改變時對系統(tǒng)超調(diào)量的影響。5） 撰寫設(shè)計說明書。系統(tǒng)的分析該系統(tǒng)利用單片機可以方便地實現(xiàn)對PID參數(shù)的選擇與設(shè)定，實現(xiàn)工業(yè)過程中PID控制。它采用溫度傳感器熱電偶將檢測到的實際爐溫進行A/D轉(zhuǎn)換，再送入計算機中，與設(shè)定值進行比較，得出偏差。對此偏差按PID規(guī)律進行調(diào)整，得出對應(yīng)的控制量來控制驅(qū)動電路，調(diào)節(jié)電爐的加熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。利用單片機實現(xiàn)溫度智能控制，能自動完成數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換、并進行PID控制和鍵盤終端處理（各參數(shù)數(shù)值的修正）及顯示。在設(shè)計中應(yīng)該注意，采樣周期不能太短，否則會使調(diào)節(jié)過程過于頻繁，這樣，不但執(zhí)行機構(gòu)不能反應(yīng)，而且計算機的利用率也大為降低；采樣周期不能太長，否則會使干擾無法及時消除，使調(diào)節(jié)品質(zhì)下降。方案比較及論證用溫度傳感器來檢測爐的溫度，將爐溫轉(zhuǎn)變成毫伏級的電壓信號，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號。由電阻網(wǎng)絡(luò)講電流信號變成電壓信號，送入A/D轉(zhuǎn)換器，通過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所檢測到的電壓信號和爐溫給定值的電壓信號送入計算機程序中作比較，得出給定值與實際值之間的偏差，并與B進行比較，從而確定算法。計算得到的控制量輸出給可控硅控制器，改變可控硅的導(dǎo)通角，達到調(diào)壓的目的，是電阻絲兩端的電壓增大或較小，進而實現(xiàn)對爐溫的控制。方案一：熱電偶溫度自動控制系統(tǒng)。方案二：數(shù)字溫度傳感器溫度控制系統(tǒng)。這兩個方案都是采用單片機控制，兩個方案的比較部分為溫度檢測部分。方案一溫度檢測部分檢測部分采用熱電偶，它需要冷端補償電路與其配套，并且熱電偶輸出電壓只有幾毫負，必須經(jīng)過放大處理才能A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換器接口，若采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0809則輸人端需采用儀用放大器，把幾毫伏的電壓信號放大到5伏左右。由于熱電偶屬于非線性器件，因此每個溫度值都必須通過分度表，查表才能獲得，這給軟件編程和數(shù)據(jù)處理增加了難度。這種系統(tǒng)具有測量溫度范圍可以從零下一百度到早上千攝氏度，而且有很多熱電偶精度非常高這是這種測量系統(tǒng)的優(yōu)點。但構(gòu)成系統(tǒng)復(fù)雜，抗干擾能力不強。方案二采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20,它的最高分辨率為12位，可識別0.0625攝氏度的溫度。它具有直接輸出數(shù)字信號和數(shù)據(jù)處理，并且它和單片機接口只需要一位I/O口，因此由它構(gòu)成的系統(tǒng)簡單使用，由于DS18B20,按照工業(yè)設(shè)計要求設(shè)計，抗干擾性能強。但溫度測量范圍從-55°C—-125°C。根據(jù)設(shè)計要求，綜合考慮選擇方案一。主要的控制芯片采用AT89C51，要求傳感器測量的電壓范圍和可控硅控制器的電壓在0-5C，所以A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片采用ADC0809和DAC0832。爐溫控制在0—300C內(nèi)，因此采用鎳鉻-銅鎳熱電偶，同時選用運算放大器將信號放大。在系統(tǒng)中，利用熱電偶測得電阻爐實際溫度并轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓信號。該電壓信號經(jīng)過溫度檢測電路轉(zhuǎn)換成與爐溫相對應(yīng)的數(shù)字信號進入單片機，單片機進行數(shù)據(jù)處理后，通過液晶顯示器顯示溫度，同時將溫度與設(shè)定溫度比較，根據(jù)設(shè)定計算出控制量，根據(jù)控制

量通過控制繼電器的導(dǎo)通和關(guān)閉從而控制電阻絲的導(dǎo)通時間，以實現(xiàn)對爐溫的控制。由以上分析控制過程，可以得到如圖1的設(shè)計框圖，程序流程圖如圖2所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖控制算法PID控制算法在PID調(diào)節(jié)中，比例控制能迅速反應(yīng)誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，Kp的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是：只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，因而，只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制可以使減小超調(diào)量，克服振蕩，提咼系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。將P、I、D三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，可以使系統(tǒng)既快速敏捷，又平穩(wěn)準確，只要三者強度配合適當(dāng)，便可獲得滿意的調(diào)節(jié)效果。模擬PID控制規(guī)律為：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"u(t)二K[e(t)+—Jte(t)dt+T ]PTo DdtI式中：e(t)二r(t)-y(t)稱為偏差值，可作為溫度調(diào)節(jié)器的輸入信號，其中r(t)為給定

值，y(t)為被測變量值；K為比例系數(shù)；T為積分時間常數(shù)；T為微分時間常數(shù)；u(t)為

p I D調(diào)節(jié)器的輸出控制電壓信號。因為計算機只能處理數(shù)字信號，故上述數(shù)字方程式必須加以變換。設(shè)采樣周期為T，第k次采樣得到的輸入偏差為e(k)，調(diào)節(jié)器的輸出為u(k)，作如下近似:de(t) e(k)一e(k一1)TOC\o"1-5"\h\zdt TJte(t)dt~為Te(i)0 i=1得到:\o"CurrentDocument"u(k)=K[e(k)+丄丈Te(i)+Te(k)一e(k一氣

p T DT得到:Ii=1其中，u(k)為調(diào)節(jié)器第k次輸出值；e(k)、e(k-1)分別為第k次和第k-1次采樣時刻的偏差值。由式可知：u(k)是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機構(gòu)的位置一一對應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項，而且輸出的控制量不僅與本次偏差有關(guān)，還與過去歷次采樣偏差有關(guān)，使得產(chǎn)生大幅度變化，這樣會引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以在實際中當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是其增量時，可采用增量型PID算法。因為要累加偏差e(i)，位置式控制不夠方便，不僅多占用較多存儲單元，且不便于編程。在實際控制中，增量型算法要比位置算法應(yīng)用更加廣泛。利用位置型PID控制算法，可得到增量型PID控制算法的遞推形式為：Au(k)=K[e(k)一e(k一1)]+Ke(k)+K[e(k)一2e(k一1)+e(k一2)]p I D式中，K為比例增益；K二KTT為積分系數(shù)；K二KTT為微分系數(shù)。p I pI D pD為了編程方便，整理成如下形式：Au(k)=qe(k)+qe(k一1)+qe(k一2)012式中：q二K(1+T+TD)opTTI2Tq=-K(1+—D)ptTq=K-Dp—積分分離PID控制算法在一般的PID控制中，當(dāng)有較大的擾動或大幅度改變給定值時，由于此時有較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，故在積分項的作用下，往往會產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時間的波動。特別對于溫度等變化緩慢的過程，這一現(xiàn)象更為嚴重，為此，可采用積分分離措施，即偏差e(k)較大時，取消積分作用；當(dāng)偏差較小時才將積分作用投入。亦即當(dāng)|e(k)|>0時，采用PD控制；當(dāng)|e(k)|<0時，采用PID控制。積分分離閾值0應(yīng)根據(jù)具體對象及控制要求。若0值過大時，則達不到積分分離的目的；若0值過小，則一旦被控量y(t)無法跳出個積分分離區(qū)，只進行PD控制，將會出現(xiàn)殘差，為了實現(xiàn)積分分離，編寫程序時必須從數(shù)字PID差分方程式中分離出積分項，進行特殊處理。系統(tǒng)硬件設(shè)計用熱電偶來檢測爐的溫度，將爐溫轉(zhuǎn)變成毫伏級的電壓信號，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號。由電阻網(wǎng)絡(luò)講電流信號變成電壓信號，送入A/D轉(zhuǎn)換器，通過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所檢測到的電壓信號和爐溫給定值的電壓信號都轉(zhuǎn)換成數(shù)質(zhì)量送入單片機進行比較，其差值即為實際爐溫和給定爐溫的偏差，以單片機為核心的數(shù)字PID控制器對偏差按照給定的方法運算，運算結(jié)果送DAC0832轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)功率放大器放大后送入晶閘管調(diào)壓器，觸發(fā)晶閘管并改變其導(dǎo)通角的大小，從而控制電阻爐的加溫電壓，起到爐溫調(diào)節(jié)的作用。爐溫信號T通過溫度檢測及變送，變成電信號，與溫度設(shè)定值進行比較，計算溫度偏差e和溫度的變化率de/dt，再由智能控制算法進行推理，并得控制量u,可控硅輸出部分根據(jù)調(diào)節(jié)電加熱爐的輸出功率，即改變可控硅管的接通時間，使電加熱爐輸出溫度達到理想的設(shè)定值。ADC0809芯片A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的期間或裝置，它是一種模擬系統(tǒng)和計算機之間的接口，它在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中，得到了廣泛的應(yīng)用，常用的A/D轉(zhuǎn)換器有ADC0809。它是一種帶有8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為lOOus左右，線性誤差為±1/2LSB，采用28腳雙立直插式封裝，ADC0809由8通道模擬開關(guān)、通道選擇邏輯、8位A/D轉(zhuǎn)換器及三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。1）8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯該部分的功能是實現(xiàn)8選1操作，通道選擇信號C、B、A與所選通道的關(guān)系如表1。表1選擇邏輯功能CBA輸出000Vin0001Vin1????????????111Vin7地址鎖存允許信號（ALE、正脈沖）用于通道選擇信號C、B、A的鎖存。加至C、B、A上的通道選擇信號在ALE的作用下送入通道選擇邏輯后，通道i上的模擬輸入被送至A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。

2）8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0B09262733ADDAADDBADDCALE2-1MSB102）8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0B09262733ADDAADDBADDCALE2-1MSB1011STARTEOCOUTPUTENABLECLOCKvice2-8LSBGND2524232220138~\l

n

n13VREFWVREF(-1圖3ADC0809引腳圖IN?IN為模擬信號的8個輸入通道。VREF、VREF為基準電壓的正極和負極。0 7 + -ADDA、ADDB和ADDC為模擬信號輸入通道的地址選擇線。ALE為地址鎖存信號，由低電平到高電平正跳變時講地址選擇線的狀態(tài)鎖存，一選通相應(yīng)的輸入通道。START為啟動信號，正脈沖的上升沿使內(nèi)部寄存器清零，從下降沿開始進行A/D轉(zhuǎn)換。OEC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，在START信號之后變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束為高電平，用來申請中斷。OE為輸出允許信號，有效時將輸出寄存器中的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上。2-8?2-1為數(shù)碼輸出端，2-8為最低有效位，2-1為最高有效位。DAC0832芯片D/A轉(zhuǎn)換器的功能是把二進制數(shù)字量電信號轉(zhuǎn)換為與其數(shù)值成正比的模擬量電信號。

常用D/A轉(zhuǎn)換器為DAC0832芯片。DAC0832工作在單緩沖寄存器方式，即當(dāng)CT信號來

時，D?D數(shù)據(jù)線送來的數(shù)據(jù)直通進行D/A轉(zhuǎn)換，當(dāng)IOW變高時，則此數(shù)據(jù)便被鎖存在0 7寄存器中，因此D/A轉(zhuǎn)換的輸出也保持不變。DAC0832將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成差動的電流輸出（I和I ），為了將其編程電壓輸出，必須經(jīng)過運算放大器，使其輸出0?5V（VOUT1 OUT2 REF為-5V）或0?10V（V為-10V），若要形成負電壓輸出，則V需接正的基準電壓。REF REFDAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。能完成數(shù)字量輸入到模擬量（電流）輸出的轉(zhuǎn)換。圖4為DAC0832的引腳圖。其主要參數(shù)如下：分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時間為1us，滿量程誤差為±1LSB，參考電壓為（+10/span>-10）V,供電電源為（+5?+15）V,邏輯電平輸入與TTL兼容。在DAC0832中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，它的允許鎖存信號為ILE,第二級鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號也稱為通道控制信號XFER。DAC08321ILECBY1/BY2)訓(xùn)R2DAC08321ILECBY1/BY2)訓(xùn)R2XFERDI4-DE9TdI0U12I0UT120

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I?16141312

TT圖4DAC0832引腳圖當(dāng)ILE為高電平，片選信號CS和寫信號WR1為低電平時，輸入寄存器控制信號為1,這種情況下，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。此后，當(dāng)WR1由低電平變高時，控制信號成為低電平，此時，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù)DB的變化而變化。對第二級鎖存來說，傳送控制信號XFER和寫信號WR2同時為低電平時，二級鎖存控制信號為高電平，8位的DAC寄存器的輸出隨輸入而變化，此后，當(dāng)WR2由低電平變高時,控制信號變?yōu)榈碗娖剑谑菍⑤斎爰拇嫫鞯男畔㈡i存到DAC寄存器中。其余各引腳的功能定義如下：DI0~DI7:8位的數(shù)據(jù)輸入端，DI7為最高位。IOUT1：模擬電流輸出端1,當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為1時，輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為0時，輸出電流為0。IOUT2:模擬電流輸出端2,I0UT2與IOUT1的和為一個常數(shù)。RFB：反饋電阻引出端，DAC0832內(nèi)部已有反饋電阻，所以RFB端可以直接接到外部運算放大器的輸出端，相當(dāng)于將一個反饋電阻接在運算放大器的輸出端和輸入端之間。VREF:參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定0至255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度，VREF范圍為+10V~-10V。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。VCC:芯片供電電壓，范圍為5V?15V。GND:模擬量地/數(shù)字量地，即模擬/數(shù)字電路接地端。AT89C51單片機AT89C51提供以下的功能標準：4K字節(jié)閃爍存儲器，128字節(jié)隨機存儲器，32個I/O口，2個16位定時/計數(shù)器，1個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。另外，AT89C51還可以進行0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式。8951單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，但封裝之后，只有引腳是面向用戶的，所以使用者需要熟悉各引腳的用途。常用的8951芯片是用雙列直插40腳封裝。卩口口卩』口PD.I.'P-DIP□那《?叱曲遼PD.t'P-DiPn.5.'u-D5PD.&^DGRSTPDT.'P-DT吃酬5P2.1JP3FSEMP2.^11ALE叮加2麗P2.5.ft13P2.T.W15P1B陽詠EP1.1卩旦1丿TX匸i"衛(wèi)Pli'lHTEP1RP3^IMT1P14P3.UTI]P1.5P3.5.'T1P1.6P3.61IIJRP1.7P3.T/ED1S1(]111213-T151723572_5￡7B3932022刃囚262?33怕圖5AT89C51引腳圖VCC:供電電壓。GND:接地。P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口:P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口:P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6,可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP:當(dāng)EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（OOOOH-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。系統(tǒng)濾波原理一般微機應(yīng)用系統(tǒng)的模擬輸入信號中，均含有種種噪音和干擾，它們來自信號源本身、傳感器、外界干擾等。噪音有兩大類:一類為周期性的，另一類為不規(guī)則的。前者可采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，有效地消除其影響。后者為隨機信號，可用數(shù)字濾波方法予以消除。算術(shù)平均值法式要按輸入的N個采樣為周期x.（i=1?N）,尋找這樣一個y,使y與各采樣值間的偏差的平方和為最小，使E二min[乙(y-x)2]由一元函數(shù)求值原理可得i=1

5系統(tǒng)仿真simulink仿真被控對象為:采用simulink仿真，1G(S)-S(1+40S)-1S+40S2通過simulink模塊實現(xiàn)積分分離PID控制算法。選擇合適的Kp,Ki,Kd是系統(tǒng)的仿真效果趨于理想狀態(tài)。MATLAB編寫程序如下:clearall;closeall;%米樣時間2s%米樣時間2s%設(shè)置函數(shù)G(s)%將sys離散化%求sys多項式模型參數(shù)sys二tf([l],[40,l,0]);dsys二c2d(sys,ts,'zoh');[num,den]=tfdata(dsys,'v');kp=0.4;ki=0;kd=7.5;Simulink仿真圖如下。圖6圖6Simulink仿真圖kp改變對系統(tǒng)的影響參數(shù)設(shè)定后，得到適合的kp=0.4時波形圖圖7所示。圖7kp=0.4時波形圖保持ki，kd不變，改變參數(shù)kp=0.1，數(shù)值過小時，波形圖如圖8所示。1.2■□ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100圖8kp=0.1時波形圖保持ki,kd不變，改變參數(shù)kp=0.8，數(shù)值過大時，波形圖如圖9所示。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100圖9kp=0.8時波形圖5.3調(diào)試分析首先只整定比例部分。即將比例系數(shù)由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)么眼靜差或者靜差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)曲線已屬滿意，那么只須用比例調(diào)節(jié)器即可。如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計要求，則須加入積分環(huán)節(jié)，整定時首先置積分時間Ti為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略為縮小，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分時間，以期得到滿意的控制過程與整定參數(shù)。若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但動態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。在整定時，可先置微分時間TD為零。在第二步整定基礎(chǔ)上，增大Td，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。6心得與體會經(jīng)過了一個學(xué)期的計算機控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，但是除了實驗外并沒有多少實際設(shè)計的機會，課程設(shè)計與理論課程和實驗有著很大的區(qū)別，它是一個綜合性很強的課程環(huán)節(jié)，也是我們所必須經(jīng)歷的一個學(xué)習(xí)階段。在課程設(shè)計中，我們在學(xué)會學(xué)會理論知識的同時，還會加深自己對這門課程的理解，在這門課程設(shè)計當(dāng)中，能學(xué)到一些軟件的運用，結(jié)合一些其他課程，如matlab等軟件，通過互相結(jié)合，相互滲透，來得到我們所需的數(shù)據(jù)、結(jié)論以及使我們掌握更多的知識。在此次課程設(shè)計中，很多東西以前都沒有實際了解到，比如芯片ADC0809，現(xiàn)在經(jīng)過課設(shè)，通過查閱資料，我拓寬了自己的知識面，在課設(shè)中學(xué)會了獨立思考和鍛煉了自己的實踐動手能力。這次電力電子課程設(shè)計過程中，我參考了很多資料，發(fā)現(xiàn)自己現(xiàn)在學(xué)到的只是很小的一部分，在設(shè)計上有一定的難度。就我設(shè)計的題目而言，平時在書上介紹的只是一些原理，并沒有實際的運用與操作，具體要怎么設(shè)計一個完整的架構(gòu)就需要我們對現(xiàn)有和過去學(xué)的知識有一個大概的了解。通過課程設(shè)計的學(xué)習(xí)工作，使我接觸了很多新的知識，比如相關(guān)軟件的拓展，也讓我對這門課有了更深的了解，培養(yǎng)了我們求真務(wù)實的態(tài)度。參考文獻于海生.計算機控制原理.北京:機械工業(yè)出版社,2007潘新民.王燕芳.微型計算機控制技術(shù).北京:高等教育出版社,2001何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000韓志軍，沈晉源，王振波.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:機械工業(yè)出版社,2005周航慈.單片機程序設(shè)計基礎(chǔ).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000

附錄1START：MOV68H,KPMOV54H,TI；分別將Kp,TI，TD，T,B送入指定的存儲單元MOV55H,TDMOV56H,TMOV57H,BMOVA,68H;計算KI=KP*T/TIMOVB,56HMULABMOVB,54HDIVABMOV69H,AMOVA,68H；計算KD=KP*TD/TLOOP0:MOVB,55HMULABMOVB,56HDIVABMOV6AH,AMOVDPTR#7FF0H；讀取預(yù)定溫度值，送ADC0809的IN0口地址MOV@DPTR,A;啟動A/D轉(zhuǎn)換LOOP1JBP3.3,LOOP1；等待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)MOVXA,@DPTR;讀取ADC0809的IN0口轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)MOV5CH,A；將預(yù)定值數(shù)據(jù)放入指定的存儲單元MOVDPTR,#7FF1H；讀取采樣溫度值，送ADC0809的IN1口地址MOVX@DPTR,A;啟動A/D轉(zhuǎn)換LOOP2:JBP3.3,LOOP2;等待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)MOVXA,@DPTR;讀取ADC0809的IN1口轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)MOV49H,A;將采樣值數(shù)據(jù)放入指定的存儲單元MOVA,5CH;計算ei，先取溫度給定值CLRCSUBBA,50H;溫度給定值-采樣值JNCAA0;判斷ei的正負，如果為正，跳至AA0CPLA;ei為負，下兩條指令求補AA0:ADDA,#01HMOVR0,57HSUBBA,57H;|ei|-BJNCAA1;|ei|>B跳至AA1SJMPAA2;|ei|<B跳至AA2AA1:LCALLPD;調(diào)用PD算法AA2:LCALLPID;調(diào)用PID算法MOVA,7CH;將通過DAC0832輸出MOVDPTR,#7FF2HMOVX@DPTR,A

INCDPTRMOVX@DPTR,ALCALLDELAY ;調(diào)用延時子程序，等待下一次采樣計算SJMPLOOP0 ;進入下一次控制計算DELAYPROCNEARDL0:MOVR6,#FFHDL1:DL2:MOVR7,#FFHMOVR5,#FFHDLS:DJNZR5,DLSDJNZR7,DL2DJNZR6DL1RETDELAYENDPPIDPROCNEARPID:MOVA,5CHCLRCSUBBA,50HJNCPID1CPLAADDA,#01HPIDPROCNEARPID:MOVA,5CHCLRCSUBBA,50HJNCPID1CPLAADDA,#01HSETB30HSJMPPID2PID1:CLR30HPID2:MOV6BH,AMOVR1,6BHMOVC,30HMOV20H,CMOVR2,6CHMOVC,31HMOV21H,CLCALLDJFMOV6EH,R3MOVC,22HMOV33H,CMOVR1,6CHMOVC,31HMOV20H,CMOVR2,6DHMOVC,32HMOV21H,CLCALLDJFMOV6FH,R3MOVC,22H;溫度給定值-溫度檢測值;判斷ej正負，如果為正，跳至PID1;ei為負,下兩條指令求補;ej為負，符號位置1;ei為正，符號位置0;ei值存放在6BH單位元中;計算ej-ei-1，先將ej值，送R1；將ej的符號位值送20H位;將e“值送R2；將ej-1的符號位值送21H位;調(diào)用單字節(jié)帶符號的減法子程序;將差值ej-ei1送6EH單元;將差值e「e“的符號位送33H位;計算ej-1-ei-2，先將ej-1值送R1;將ej-1符號位送20H位;將ej-2的值送R2；將ej-2的符號位值送21H位;調(diào)用單字節(jié)帶符號的減法子程序;將差值ej1-ej2送6FH單元;將差值ek1-ej-2的符號位送34H位

MOV34H,CMOVR1,6EHMOVC,33HMOV20H,CMOVR2,6FHMOVC,34HMOV21H,CLCALLDJFMOV70H,R3MOVC,22HMOV35H,CMOVA,68HMOVB,6EHMOV34H,CMOVR1,6EHMOVC,33HMOV20H,CMOVR2,6FHMOVC,34HMOV21H,CLCALLDJFMOV70H,R3MOVC,22HMOV35H,CMOVA,68HMOVB,6EHMULABMOV71H,BMOV72H.AMOVA,69HMOVB,6BHMULABMOV73H,BMOV74H,AMOVA,6AHMOVB,70HMULABMOV75H,BMOV76H,AMOVR1,71HMOVR2,72HMOVC,33HMOV23H,CMOVR3,73HMOVR4,74HMOVC,30HMOV24H,CLCALLSJFMOV77H,R5MOV78H,R6MOVC,25HMOV36H,CMOVR1,77HMOVR2,78HMOVC,36HMOV23H,CMOVR3,75HMOVR4,76H；將ei-ei-1符號位送20H位；將ei-1-ei-2值送R2；將ei-1-ei-2符號位送21H位；調(diào)用單字節(jié)帶符號的減法子程序;將差值（ei-ei1）-（ei1-ei2）送70H單元;將差值（e.ek1）-（ek1-ei-2）的符號位值送35H位;計算Kp*（ei-ei-1），將Kp值送A；將ei-ei-1值送B;兩數(shù)相乘;Kp*（ei-ei-1）值存71H，72H單元;計算KI*ei，將KI值送A;將ei值送B;兩數(shù)相乘;KI*ei值存73H，74H單元;計算KD*［（。嚴辺）-（e“-e卜2）］,將KD送A;將（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）值送B;兩數(shù)相乘;KD*［（ei-ei-1）-（e“-e卜2）］值存75H，76H單元；計算Kp*（ei-ei-1）+KI*ei，將Kp*（ei-ei-1）值送R1，R2;將Kp*（ei-ei-1）的符號位值送23H位;將KI*ei值送R3，R4;將KI*ei值的符號位懂24H位;調(diào)用雙字節(jié)帶符號加法子程序;將Kp*（e.-e「）+KI*e.值送77H，78Hii-1 i;將Kp*（e.-e）+KI*e.值的符號位送36H位ii-1 i;計算，將將Kp*（e.-e..）+KI*e.值送R1，R2...-1.;將Kp*（e.-e）+KI*e.值的符號位送23H位..-1.;將KD*［（e.-ei-1）-（e.-1-ei-2）］的值送R3，R4MOVC,35HMOV24H,CLCALLSJFMOV79H,R5MOV7AH,R6MOVC,25HMOV37H,CMOVR1,7DHMOVR2,7EHCLR23HMOVR3,79HMOVR4,7AHMOVC,37HMOV24H,CLCALLSJFJNB25H,PID3MOV7BH,#00HMOV7CH,#00HSJMPPID4PID3:MOV7BH,R5MOV7CH,R6PID4:MOV6DH,6CHMOV6CH,6BHMOV7DH,7BHMOV7EH,7CHRETPIDENDP;將KD*［（ei-ei-1）-（e“-e卜2）］的符號位送23H位;調(diào)用雙字節(jié)帶符號加法子程序;將值送79H,7AH；將值的符號位送37H；計算口，將Ui-1值送R1，R2；U“值的符號位值恒為0;將值送R3，R4；將值的符號位送24H;調(diào)用雙字節(jié)帶符號加法子程序;判斷計算結(jié)果是否為負;如果是負數(shù)，則輸出電壓為0；否則，將計算得到的Ui值置7BH，7CH;數(shù)據(jù)迭代，ei-1值送ei-2存儲單元；ei值送ei-1存儲單元；Ui值送ui-1存儲單元PDPROCNEARPD:MOVA,5CHCLRCSUBBA,50HJNCPD1CPLAADDA,#01HSETB30HSJMPPD2PD1:CLR30HPD2:MOV6BH,AMOVR1,6BHMOVC,30HMOV20H,C；MOVR2,6CHMOVC,31HMOV21H,C;計算ej，先取溫度給定值；溫度給定值-溫度檢測值;判斷ej正負，如果為正，跳至PID1；ei為負，下兩條指令求補；ei為負，符號位置1；ei為正，符號位置0；ei值存放在6BH單位元中;計算ej-ei-1，先將ej值，送R1；將ej的符號位值送20H位;將e“值送R2；將ej-1的符號位值送21H位LCALLDJFMOV6EH,R3MOVC,22HMOV33H,CMOVR1,6CHMOVC,31HMOV20H,CMOVR2,6DHMOVC,32HMOV21H,CLCALLDJFMOV6FH,R3MOVC,22HMOV34H,CMOVR1,6EHMOVC,33HMOV20H,CMOVR2,6FHMOVC,34HMOV21H,CLCALLDJFMOV70H,R3MOVC,22HMOV35H,CMOVA,68HMOVB,6EHMULABMOV71H,BMOV72H.AMOVA,6AHMOVB,70HMULABMOV75H,BMOV76H,AMOVR1,71H;調(diào)用單字節(jié)帶符號的減法子程序;將差值ei-ei1送6EH單元;將差值e「e“的符號位送33H位;計算ei-1-ei-2，先將ei-1值送R1；將ei-1符號位送20H位;將e卜2的值送R2；將e卜2的符號位值送21H位;調(diào)用單字節(jié)帶符號的減法子程序;將差值ei1-ei2送6FH單元;將差值ek1-ei-2的符號位送34H位；計算(。嚴辺)-(ei-1-ei-2)，將ei-ei-1值送R1；將ei-ei-1符號位送20H位;將ei-1-ei-2值送R2；將ei-1-ei-2符號位送21H位;調(diào)用單字節(jié)帶符號的減法子程序;將差值(e.-ej-(ei1-ei2)送70H單兀;將差值(e.-e.-1)-(ei-1-ei-2)的符號位值送35H位;計算Kp*(e.-ei-1),將Kp值送A;將e.-e.-1值送B;兩數(shù)相乘;Kp*(e.-ei-1)值存71H,72H單元;計算KD*[(e.-ei-1)-(e.-1-ei-2)],將KD送A;將(。嚴辺)-(ei-1-ei-2)值送B;兩數(shù)相乘;KD*[(e.-ei-1)-(e.-1-ei-2)]值存75H,76H單元；計算Kp*(e.-ei-1)+KI*e.，將Kp*(e.-ei-1)值送R1,R2MOVR2,72HMOVC,33HMOV23H,CMOVR3,75HMOVR4,76HMOVC,35HMOV24H,CLCALLSJFMOV79H,R5;將Kp*(e.-ei-1)的付號位值送23H位;將KD*[(e.-e.-1)-(e.-1-e.-2)]值送R3，R4;將KD*[(e.-ei-1)-(e.-1-ei-2)]值的付號位送24H位;調(diào)用雙字節(jié)帶符號加法子程序;將AU.值送79H,7AHMOV7AH,R6MOVC,25HMOV7AH,R6MOVC,25HMOV37H,CMOVR1,7DHMOVR2,7EHCLR23HMOVR3,79HMOVR4,7AHMOVC,37HMOV24H,CLCALLSJFJNB25H,PD3MOV7BH,#00HMOV7CH,#00HSJMPPID4PD3:MOV7BH,R5MOV7CH,R6PD4:MOV6DH,6CHMOV6CH,6BHMOV7DH,7BHMOV7EH,7CHRETPDENDPDJFPROCNEARDFJ:JB20H,DFJ4JB21H,DFJ2CLRCMOVA,R1SUBBA,R2MOVR3,AJCDFJ1CLR22HRETDJF1:MOVA,R3CPLAADDA,#01HMOVR3,ASETB22HRETDJF2:MOVA,R1ADDA,R2MOVR3,AJNCDFJ3MOVR3,#0FFH；將值的符號位送37H；計算口，將Ui-1值送R1，R2；U“值的符號