計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)-溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題 目: 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　要求完成的主要任務(wù): 被控對(duì)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(lái)改變流經(jīng)熱阻絲的電流，從而改變

2、電爐爐內(nèi)的溫度。可控硅控制器輸入為0－5伏時(shí)對(duì)應(yīng)電爐溫度0－300℃，溫度傳感器測(cè)量值對(duì)應(yīng)也為0－5伏，對(duì)象的特性為二階慣性系統(tǒng)，慣性時(shí)間常數(shù)為T(mén)1＝20秒，滯后時(shí)間常數(shù)為τ＝10秒。</p><p>　　1）設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，畫(huà)出框圖；</p><p>　　2）編寫(xiě)積分分離PID算法程序，從鍵盤(pán)接受Kp、Ti、Td、T及β的值；</p><p>　

3、　3）通過(guò)數(shù)據(jù)分析Ti改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)超調(diào)量的影響。</p><p>　　4）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　6月9日 查閱和準(zhǔn)備相關(guān)技術(shù)資料，完成整體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　6月10日—6月12日完成硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　6月1

4、3日—6月15日編寫(xiě)調(diào)試程序</p><p>　　6月16日—6月17日撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　6月18日 提交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙、電子文檔</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名：

5、 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的題目是溫度控制系統(tǒng)。通過(guò)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，我將引入計(jì)算機(jī)，單片機(jī)，傳感器，以及PID算法來(lái)實(shí)現(xiàn)電爐溫度的自動(dòng)控制，完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制是機(jī)器和儀表的發(fā)展趨勢(shì)，它不僅解放了勞動(dòng)力，也比以往的人為監(jiān)控更準(zhǔn)確，更及時(shí)。一旦溫度發(fā)生變化，計(jì)算機(jī)

6、監(jiān)控系統(tǒng)可以立即檢測(cè)到并通過(guò)模擬量數(shù)字通道傳送到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)接收到信號(hào)后通過(guò)與給定值進(jìn)行比較后，計(jì)算出偏差，再通過(guò)PID控制算法給出下一步將要執(zhí)行的指令。最后通過(guò)模擬量輸出通道將指令傳送到生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)機(jī)器儀表的智能控制。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)用到了MATLAB這一軟件，通過(guò)編寫(xiě)程序，將被控系統(tǒng)離散化。再通過(guò)MATLAB中的simulink仿真功能，可以看到隨著Ki，Kp，Kd改變波形發(fā)生的改變，從

7、而可以通過(guò)波形直觀地看出PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。</p><p>　　關(guān)鍵字：溫度控制 A/D轉(zhuǎn)換 D/A轉(zhuǎn)換 Simulink仿真</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)及分析1</p><p><b>　　2.方案設(shè)計(jì)2</b>&l

8、t;/p><p>　　3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)3</p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件的選擇3</p><p>　　3.3 系統(tǒng)硬件連接圖4</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.1 確定程序流程6</p><

9、;p>　　4.2 程序控制算法介紹8</p><p>　　4.3 PID控制算法10</p><p><b>　　5系統(tǒng)仿真11</b></p><p>　　5.1 仿真程序及圖形設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　心得體會(huì)13</b></p><p>&

10、lt;b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p>　　附錄1芯片資料15</p><p>　　附錄2 程序清單17</p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表27</p><p><b>　　溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)

11、及分析</b></p><p>　　被控對(duì)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(lái)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(shí)對(duì)應(yīng)電爐溫度0－300℃，溫度傳感器測(cè)量值對(duì)應(yīng)也為0－5伏，對(duì)象的特性為二階慣性系統(tǒng)，慣性時(shí)間常數(shù)為T(mén)1＝20秒，滯后時(shí)間常數(shù)為τ＝10秒。</p><p>　　1）設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)的

12、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，畫(huà)出框圖；</p><p>　　2）編寫(xiě)積分分離PID算法程序，從鍵盤(pán)接受Kp、Ti、Td、T及β的值；</p><p>　　3）通過(guò)數(shù)據(jù)分析Ti改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)超調(diào)量的影響。</p><p>　　4）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是對(duì)電爐的溫度控制，而電爐的溫度是通過(guò)放在其中的熱阻絲來(lái)控制的，而熱阻絲的電流由可控

13、硅控制器控制熱阻絲兩端所加電壓來(lái)控制。對(duì)電爐溫度的控制是個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，不可能一下子就達(dá)到我們想要的溫度，需要用到一些儀器比如熱電偶來(lái)測(cè)量電路的溫度，通過(guò)傳感器將爐溫轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送入A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所檢測(cè)到的電壓信號(hào)和爐溫給定值的電壓信號(hào)送入計(jì)算機(jī)程序中作比較，得出給定值與實(shí)際值之間的偏差，單片機(jī)對(duì)偏差進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果送給晶閘管調(diào)壓器來(lái)調(diào)節(jié)熱阻絲的電流，以此來(lái)調(diào)節(jié)電電爐的溫度。</p><p&

14、gt;<b>　　2.方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電爐的溫度控制是個(gè)動(dòng)態(tài)的控制過(guò)程，需要借助計(jì)算機(jī)，單片機(jī)等很多器件的硬件連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。而電爐溫度的直接控制是通過(guò)熱阻絲的加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，熱阻絲的加熱是由流經(jīng)熱阻絲的電流來(lái)控制的，而熱阻絲的電流是通過(guò)可控硅控制器控制熱阻絲兩端所加電壓來(lái)控制，電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)可控制硅控制。需要用到熱電偶時(shí)刻監(jiān)測(cè)電爐的溫度，通過(guò)傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)

15、，而電壓信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到晶閘管來(lái)控制加到熱阻絲兩端的電壓，這樣達(dá)到調(diào)節(jié)電爐溫度的目的。</p><p>　　圖2-1 溫度控制系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　爐溫信號(hào)T通過(guò)溫度檢測(cè)及變送，變成電信號(hào)，與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，計(jì)算溫度偏差e和溫度的變化率d

16、e/dt，再由智能控制算法進(jìn)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(shí)間，使電加熱爐輸出溫度達(dá)到理想的設(shè)定值。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　ADC0809的INT0端口所連接的電阻起到給定預(yù)定值的作用，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器劃片的位置，改變INT0端口的電壓，該電壓通過(guò)0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字量被計(jì)算機(jī)讀取。將一個(gè)0-5V

17、的電壓表連接到可變電阻上，測(cè)量其電壓，再將其表盤(pán)改裝為溫度表盤(pán)，即將原來(lái)的0-5V的刻度均勻分為300份，每一份代表1℃，則可以讀取預(yù)定的溫度值。ADC0809的INT1端口與熱電偶相連。由8051構(gòu)成的核心控制器按智能控制算法進(jìn)行推算，得出所需要的控制量。由單片機(jī)的輸出通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅管的接通時(shí)間，改變電爐的輸出功率，起到調(diào)溫的作用 。 </p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件的選擇</p><p

18、>　　微型計(jì)算機(jī)的選擇：選擇8051單片機(jī)構(gòu)成爐溫控制系統(tǒng)。它具有8位CPU，3 2根I/O線，4 kB片內(nèi)ROM存儲(chǔ)器，128 kB的RAM存儲(chǔ)器。8051對(duì)溫度是通過(guò)可控硅調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中修改程序容易，可以大大縮短開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)，系統(tǒng)工作過(guò)程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，不受系統(tǒng)掉電或斷電等突發(fā)情況的影響。8051單片機(jī)內(nèi)部有128 B的RAM存儲(chǔ)器，不夠本系統(tǒng)使用，因此，采用6264(8 kB)的RAM作為外部數(shù)

19、據(jù)存儲(chǔ)器。 </p><p>　　熱電偶的選擇：本設(shè)計(jì)采用熱電偶--鎳絡(luò)-銅硅熱電偶(線性度較好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性較好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。鎳鉻-銅鎳熱電偶在300℃時(shí)的熱點(diǎn)勢(shì)21.033mV，為滿足0-5V的要求，需將其放大238倍，再通過(guò)0809將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量被計(jì)算機(jī)讀取，通過(guò)軟件程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理的結(jié)果經(jīng)0832輸出，輸出量控制可控硅控制器，從而改變電阻

20、絲兩端的電壓，使?fàn)t溫得到控制。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p>　　綜合以上分析，可以得出系統(tǒng)的硬件連接圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 確定程序流程<

21、;/p><p>　　在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的

22、幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。</p><p>　　在一般的PID控制中，當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí)，由于此時(shí)有較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，故在積分項(xiàng)的作用下，往往會(huì)產(chǎn)生較

23、大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。特別對(duì)于溫度等變化緩慢的過(guò)程，這一現(xiàn)象更為嚴(yán)重，為此，可采用積分分離措施，即偏差較大時(shí)，取消積分作用；當(dāng)偏差較小時(shí)才將積分作用投入。亦即</p><p>　　當(dāng)時(shí)，采用PD控制；</p><p>　　當(dāng)時(shí)，采用PID控制。</p><p>　　積分分離閾值應(yīng)根據(jù)具體對(duì)象及控制要求。若值過(guò)大時(shí)，則達(dá)不到積分分離的目的；若值過(guò)小，則一旦被控量無(wú)法

24、跳出個(gè)積分分離區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會(huì)出現(xiàn)殘差，為了實(shí)現(xiàn)積分分離，編寫(xiě)程序時(shí)必須從數(shù)字PID差分方程式中分離出積分項(xiàng)，進(jìn)行特殊處理。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求及所選硬件，程序流程如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 程序主流程圖</p><p>　　4.2 程序控制算法介紹</p><p>　　由以上分析，本次設(shè)計(jì)采用的是積

25、分分離PID控制算法，PID調(diào)節(jié)時(shí)連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)中最成熟的，應(yīng)用廣泛的一種調(diào)節(jié)控制方式。在模擬控制系統(tǒng)中，</p><p>　　PID算法的表達(dá)為： </p><p>　　u：調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；</p><p><b>　　e：偏差信號(hào)；</b></p><p>　　K：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；</p><

26、p>　　TI：調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間；</p><p>　　TD：調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間。</p><p>　　在計(jì)算機(jī)控制中，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，必須對(duì)式上式進(jìn)行離散化處理。用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程。設(shè)系統(tǒng)的采樣周期為T(mén)，在t=kT時(shí)刻進(jìn)行采樣，</p><p>　　式中e(k)：根據(jù)本次采樣值所得到的偏差；</p><p>　　e

27、(k-1)：由上次采樣所得到的偏差。</p><p><b>　　由以上可得：</b></p><p>　　式中，T為采樣時(shí)間，項(xiàng)為積分項(xiàng)的開(kāi)關(guān)系數(shù)</p><p>　　積分積分分離PID控制算法程序框圖如圖4-2所示：</p><p>　　Y N</p><p>　　圖4-2

28、 積分分離PID控制算法圖</p><p>　　4.3 PID控制算法</p><p>　　實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和理論的分析都表明，運(yùn)用這種控制規(guī)律對(duì)許多工業(yè)過(guò)程控制時(shí)，都能得到滿意的效果。不過(guò)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制，不是簡(jiǎn)單得把模擬PID控制規(guī)律數(shù)字化，而是進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)的邏輯判斷功能結(jié)合，使PID控制更加靈活，更能滿足生產(chǎn)過(guò)程提出的要求。</p><p>　　PID

29、算法推倒如下：</p><p>　　u：調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；</p><p><b>　　e：偏差信號(hào)；</b></p><p>　　K：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；</p><p>　　TI：調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間；</p><p>　　TD：調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間。</p><p>　　對(duì)應(yīng)的

30、模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) </p><p>　　其中為比例增益，與比例帶成倒數(shù)關(guān)系即=1/，TI為積分時(shí)間常數(shù)，TD為微分時(shí)間常數(shù)，u（t）為控制量，e（t）為偏差。</p><p>　　在計(jì)算機(jī)控制中，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，必須對(duì)式上式進(jìn)行離散化處理。用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程。設(shè)系統(tǒng)的采樣周期為T(mén)，在t=kT時(shí)刻進(jìn)行采樣，</p><p>　　式中

31、e(k)：根據(jù)本次采樣值所得到的偏差；</p><p>　　e(k-1)：由上次采樣所得到的偏差。</p><p><b>　　T為采樣周期</b></p><p><b>　　K為采樣序號(hào)</b></p><p><b>　　由以上可得：</b></p><

32、;p>　　式中，T為采樣時(shí)間，項(xiàng)為積分項(xiàng)的開(kāi)關(guān)系數(shù)</p><p><b>　　5系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　5.1 仿真程序及圖形設(shè)計(jì)</p><p><b>　　被控對(duì)象為：</b></p><p><b>　　G(S)= </b></p>&

33、lt;p>　　采用simulink仿真，通過(guò)simulink模塊實(shí)現(xiàn)積分分離PID控制算法。</p><p>　　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(xiě)程序如下：</p><p>　　clear all;</p><p>　　close all;</p><p>　　ts=2;

34、 %采樣時(shí)間2s</p><p>　　sys=tf([1],[400,40,1]);</p><p>　　dsys=c2d(sys,ts,'zoh'); %將sys離散化</p><p>　　[num,den]=tfdata(dsys,'v'); %求sys多項(xiàng)式模型參數(shù)</p><p><b

35、>　　kp=10;</b></p><p><b>　　ki=0.25;</b></p><p><b>　　kd=5;</b></p><p>　　Simulink仿真圖如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 simulink仿真圖</p><p>

36、;<b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　本次計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)我的題目是電爐溫度控制系統(tǒng)。</p><p>　　通過(guò)本學(xué)期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，我打算通過(guò)傳感器，單片機(jī)，計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)爐溫的自動(dòng)控制系統(tǒng)。最后通過(guò)simulink仿真波形，觀察PID參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)結(jié)果的影響，從而對(duì)計(jì)算機(jī)控在技術(shù)中的PID控制有更深刻的理解和認(rèn)識(shí)。</p><

37、p>　　拿到題目后，首先我綱舉目張地初步將我的整個(gè)報(bào)告完成過(guò)程分為了六個(gè)步驟：分析題目要求，列出報(bào)告提綱，查找資料，設(shè)計(jì)硬件和軟件，進(jìn)行Matlab仿真，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　通過(guò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)這門(mén)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的組成和原理有了初步認(rèn)識(shí)，所以題目理解起來(lái)并不困難，主要就是用到了A/D和D/A轉(zhuǎn)換，以及單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　接下來(lái)就

38、是查閱資料和列提綱了，這兩步基本是同時(shí)進(jìn)行。緊接著就是根據(jù)手頭上已有的課本和網(wǎng)絡(luò)上找到的資源進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，在理解了課本上的知識(shí)后，設(shè)計(jì)起來(lái)也并不復(fù)雜。整個(gè)爐溫控制系統(tǒng)大致工作流程是這樣的：采集當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與給定標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行偏差計(jì)算，通過(guò)控制算法給出下一步執(zhí)行決策，并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器送出至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)指令進(jìn)行人為或自動(dòng)控制處理，這樣整個(gè)控制流程就比較清晰了。</p><p&g

39、t;　　下一步是進(jìn)行simulink仿真。不得不說(shuō)對(duì)simulink的學(xué)習(xí)仍需加強(qiáng)，對(duì)整個(gè)軟件不是很了解的情況下就去做仿真的結(jié)果就是浪費(fèi)大量時(shí)間做無(wú)用功，而且還得不出結(jié)果。</p><p>　　最后是撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。其實(shí)這個(gè)過(guò)程考驗(yàn)的是自己的細(xì)心和耐心，格式方面的修改有時(shí)候確實(shí)讓人頭疼，但一旦你這一次做到了這些，下次再寫(xiě)報(bào)告的時(shí)候就會(huì)事半功倍，為人處世也會(huì)學(xué)著更加細(xì)致謹(jǐn)慎。</p><p&g

40、t;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001.</p><p>　　[2]潘新民.王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京:高等教育出版社,2001. </p><p>　　[3]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000.</p>

41、<p>　　[4]韓志軍,沈晉源,王振波.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[5]周航慈.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000.</p><p><b>　　附錄1芯片資料</b></p><p><b>　　ADC0809芯片</b></

42、p><p>　　圖 ADC0809芯片</p><p>　　ADC0809各腳功能如下： D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)

43、輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。DAC0832芯片：</p><p>　　圖 DAC0832芯片</p><p>　　DAC0832芯片為20引腳，雙列直插式封裝。其引腳排列如圖6所示。</p><p>　?。?）數(shù)字量輸

44、入線D7~D0（8條） </p><p>　?。?）控制線（5條） </p><p>　?。?）輸出線（3條） </p><p>　?。?）電源線（4條）</p><p>　　DAC0832的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　?。?）分辨率:8位</p><p>　?。?）電流建立時(shí)間:1

45、1;S</p><p>　　（3）線性度（在整個(gè)溫度范圍內(nèi)）8、9或10位</p><p>　?。?）增益溫度系數(shù):0．0002％ FS/℃</p><p>　?。?）低功耗:20mW</p><p>　　（6）單一電源：+5 ~ +15V</p><p><b>　　附錄2 程序清單</b>

46、</p><p>　　積分分離PID控制算法子程序：</p><p>　　START：MOV 68H,KP ；分別將KP ，TI ，TD， T，β送入指定的存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV 54H,TI</p><p>　　MOV 55H,TD</p><p><b>　　MOV

47、 56H,T</b></p><p><b>　　MOV 57H,β</b></p><p>　　MOV A,68H ；計(jì)算KI=KP*T/TI</p><p><b>　　MOV B,56H</b></p><p><b>　　MUL AB<

48、/b></p><p><b>　　MOV B,54H</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV 69H,A</b></p><p>　　MOV A,68H ；計(jì)算KD=KP*TD/T<

49、/p><p><b>　　MOV B,55H</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p><b>　　MOV B,56H</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b

50、>　　MOV 6AH,A</b></p><p>　　LOOP0: MOV DPTR #7FF0H ；讀取預(yù)定溫度值，送ADC0809的IN0口地址</p><p>　　MOV @DPTR,A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　LOOP1 JB P3.3,LOOP1 ；等待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)</

51、p><p>　　MOVX A,@DPTR ；讀取ADC0809的IN0口轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV 5CH,A ；將預(yù)定值數(shù)據(jù)放入指定的存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV DPTR,#7FF1H ；讀取采樣溫度值，送ADC0809的IN1口地址</p><p>　　MOVX

52、@DPTR,A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　LOOP2: JB P3.3,LOOP2 ；等待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)</p><p>　　MOVX A,@DPTR ；讀取ADC0809的IN1口轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV 49H,A ；將采樣值數(shù)據(jù)放入指定的存儲(chǔ)單元</

53、p><p>　　MOV A,5CH ；計(jì)算e(i)，先取溫度給定值</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,50H ；溫度給定值-采樣值</p><p>　　JNC AA0 ；判斷e(i)的正負(fù)，如果

54、為正，跳至AA0</p><p>　　CPL A ；e(i)為負(fù)，下兩條指令求補(bǔ)</p><p>　　ADD A,#01H</p><p>　　AA0: MOV R0,57H</p><p>　　SUBB A,57H ；|e(i)|-β</p><p&g

55、t;　　JNC AA1 ；|e(i)|>β跳至AA1</p><p>　　SJMP AA2 ；|e(i)|<β跳至AA2</p><p>　　AA1: LCALL PD ；調(diào)用PD算法</p><p>　　AA2: LCALL PID

56、 ；調(diào)用PID算法</p><p>　　MOV A,7CH ；將△Ui通過(guò)DAC0832輸出</p><p>　　MOV DPTR,#7FF2H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><

57、p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序，等待下一次采樣計(jì)算</p><p>　　SJMP LOOP0 ；進(jìn)入下一次控制計(jì)算</p><p>　　DELAY PROC NEAR</p><p>　　DL0: MOV R6,#FFH

58、</p><p>　　DL1: MOV R7,#FFH</p><p>　　DL2: MOV R5,#FFH</p><p>　　DLS: DJNZ R5,DLS</p><p>　　DJNZ R7,DL2</p><p>　　DJNZ R6 DL1</p><p><b>　　

59、RET</b></p><p>　　DELAY ENDP</p><p>　　PID PROC NEAR</p><p>　　PID:MOV A,5CH ；計(jì)算e(i)，先取溫度給定值</p><p><b>　　CLR C</b></p><p&g

60、t;　　SUBB A,50H ；溫度給定值-溫度檢測(cè)值</p><p>　　JNC PID1 ；判斷e（i）正負(fù)，如果為正，跳至PID1</p><p>　　CPL A ；e（i）為負(fù)，下兩條指令求補(bǔ)</p><p>　　ADD

61、A,#01H</p><p>　　SETB 30H ；e（i）為負(fù)，符號(hào)位置1</p><p><b>　　SJMP PID2</b></p><p>　　PID1:CLR 30H ；e（i）為正，符號(hào)位置0</p><p>　　

62、PID2:MOV 6BH,A ；e（i）值存放在6BH單位元中</p><p>　　MOV R1,6BH ；計(jì)算ei-ei-1，先將ei值，送R1</p><p>　　MOV C,30H ；將ei的符號(hào)位值送20H位</p><p><b&

63、gt;　　MOV 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6CH ；將ei-1值送R2</p><p>　　MOV C,31H ；將 ei-1的符號(hào)位值送21H位</p><p><b>　　MOV 21H,C</b></p>

64、;<p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　MOV 6EH,R3 ；將差值ei-ei-1送6EH單元</p><p>　　MOV C,22H ；將差值ei-ei-1的符號(hào)位送33H位</p>&l

65、t;p><b>　　MOV 33H,C</b></p><p>　　MOV R1,6CH ；計(jì)算ei-1-ei-2，先將ei-1值送R1</p><p>　　MOV C,31H ；將ei-1符號(hào)位送20H位</p><p><b>　　MOV 2

66、0H,C</b></p><p>　　MOV R2,6DH ；將ei-2的值送R2</p><p>　　MOV C,32H ；將 ei-2的符號(hào)位值送21H位</p><p><b>　　MOV 21H,C</b></p><p&

67、gt;　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　MOV 6FH,R3 ；將差值ei-1-ei-2送6FH單元</p><p>　　MOV C,22H ；將差值ei-1-ei-2的符號(hào)位送34H位</p><

68、p><b>　　MOV 34H,C</b></p><p>　　MOV R1,6EH ；計(jì)算（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2），將ei-ei-1值送R1</p><p>　　MOV C,33H ；將ei-ei-1符號(hào)位送20H位</p><p>

69、;<b>　　MOV 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6FH ；將ei-1-ei-2值送R2</p><p>　　MOV C,34H ；將ei-1-ei-2符號(hào)位送21H位</p><p><b>　　MOV 21H,C&l

70、t;/b></p><p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　MOV 70H,R3 ；將差值（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）送70H單元</p><p>　　MOV C,22H

71、 ；將差值（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）的符號(hào)位值送35H位</p><p><b>　　MOV 35H,C</b></p><p>　　MOV A,68H ；計(jì)算Kp*（ei-ei-1），將Kp值送A</p><p>　　MOV B,6EH

72、 ；將ei-ei-1值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p><p>　　MOV 71H,B ；Kp*（ei-ei-1）值存71H，72H單元</p><p><b>　　MOV 72H.A</b></p>

73、<p>　　MOV A,69H ；計(jì)算KI*ei，將KI值送A</p><p>　　MOV B,6BH ；將ei值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p><p>　　MOV 73H,B

74、 ；KI*ei值存73H，74H單元</p><p><b>　　MOV 74H,A</b></p><p>　　MOV A,6AH ；計(jì)算KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]，將KD送A</p><p>　　MOV B,70H

75、 ；將（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p><p>　　MOV 75H,B ；KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]值存75H，76H單元</p><p&g

76、t;<b>　　MOV 76H,A</b></p><p>　　MOV R1,71H ；計(jì)算Kp*（ei-ei-1）+KI*ei，將Kp*（ei-ei-1）值送R1，R2</p><p>　　MOV R2,72H</p><p>　　MOV C,33H

77、 ；將Kp*（ei-ei-1）的符號(hào)位值送23H位</p><p><b>　　MOV 23H,C</b></p><p>　　MOV R3,73H ；將KI*ei值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,74H </p><p>　　MOV C,30H

78、 ；將KI*ei值的符號(hào)位懂24H位</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p><p>　　LCALL SJF ；調(diào)用雙字節(jié)帶符號(hào)加法子程序</p><p>　　MOV 77H,R5 ；將Kp*

79、（ei-ei-1）+KI*ei值送77H，78H</p><p>　　MOV 78H,R6</p><p>　　MOV C,25H ；將Kp*（ei-ei-1）+KI*ei值的符號(hào)位送36H位</p><p><b>　　MOV 36H,C</b></p><p>　　MOV R

80、1,77H ；計(jì)算△Ui，將將Kp*（ei-ei-1）+KI*ei值送R1，R2</p><p>　　MOV R2,78H </p><p>　　MOV C,36H ；將Kp*（ei-ei-1）+KI*ei值的符號(hào)位送23H位</p><p><b>　　MOV 23H,C&

81、lt;/b></p><p>　　MOV R3,75H ；將KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]的值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,76H</p><p>　　MOV C,35H ；將KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]的符號(hào)位送2

82、3H位</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p><p>　　LCALL SJF ；調(diào)用雙字節(jié)帶符號(hào)加法子程序</p><p>　　MOV 79H,R5 ；將△Ui值送79H，7AH</p><p>　　MOV 7A

83、H,R6</p><p>　　MOV C,25H ；將△Ui值的符號(hào)位送37H</p><p><b>　　MOV 37H,C</b></p><p>　　MOV R1,7DH ；計(jì)算Ui，將Ui-1值送R1，R2</p><p>　　MO

84、V R2,7EH</p><p>　　CLR 23H ；Ui-1值的符號(hào)位值恒為0</p><p>　　MOV R3,79H ；將△Ui值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,7AH</p><p>　　MOV C,37H

85、 ；將△Ui值的符號(hào)位送24H</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p><p>　　LCALL SJF ；調(diào)用雙字節(jié)帶符號(hào)加法子程序</p><p>　　JNB 25H,PID3 ；判斷計(jì)算結(jié)果是否為負(fù)</p

86、><p>　　MOV 7BH,#00H ；如果是負(fù)數(shù)，則輸出電壓為0</p><p>　　MOV 7CH,#00H</p><p><b>　　SJMP PID4</b></p><p>　　PID3:MOV 7BH,R5 ；否則，將計(jì)算得到的Ui值置

87、7BH，7CH</p><p>　　MOV 7CH,R6</p><p>　　PID4:MOV 6DH,6CH ；數(shù)據(jù)迭代，ei-1值送ei-2存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV 6CH,6BH ；ei值送ei-1存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV 7DH,7BH

88、 ；Ui值送Ui-1存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV 7EH,7CH</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　PID ENDP</b></p><p>　　PD PROC NEAR</p><p>　　P

89、D:MOV A,5CH ；計(jì)算ei，先取溫度給定值</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,50H ；溫度給定值-溫度檢測(cè)值</p><p>　　JNC PD1 ；判斷e

90、i正負(fù)，如果為正，跳至PID1</p><p>　　CPL A ；ei為負(fù)，下兩條指令求補(bǔ)</p><p>　　ADD A,#01H</p><p>　　SETB 30H ；ei為負(fù)，符號(hào)位置1</p><p><b>　　SJMP

91、PD2</b></p><p>　　PD1:CLR 30H ；ei為正，符號(hào)位置0</p><p>　　PD2:MOV 6BH,A ；ei值存放在6BH單位元中</p><p>　　MOV R1,6BH ；計(jì)算ei-ei-1，

92、先將ei值，送R1</p><p>　　MOV C,30H ；將ei的符號(hào)位值送20H位</p><p>　　MOV 20H,C；</p><p>　　MOV R2,6CH ；將ei-1值送R2</p><p>　　MOV C,31H

93、 ；將 ei-1的符號(hào)位值送21H位</p><p><b>　　MOV 21H,C</b></p><p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　MOV 6EH,R3 ；將差值ei-ei-1送6EH單元&

94、lt;/p><p>　　MOV C,22H ；將差值ei-ei-1的符號(hào)位送33H位</p><p><b>　　MOV 33H,C</b></p><p>　　MOV R1,6CH ；計(jì)算ei-1-ei-2，先將ei-1值送R1</p><p&

95、gt;　　MOV C,31H ；將ei-1符號(hào)位送20H位</p><p><b>　　MOV 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6DH ；將ei-2的值送R2</p><p>　　MOV C,32H

96、 ；將 ei-2的符號(hào)位值送21H位</p><p><b>　　MOV 21H,C</b></p><p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　MOV 6FH,R3 ；將差值ei-1-ei-2送6FH單元&l

97、t;/p><p>　　MOV C,22H ；將差值ei-1-ei-2的符號(hào)位送34H位</p><p><b>　　MOV 34H,C</b></p><p>　　MOV R1,6EH ；計(jì)算（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2），將ei-ei-1值送R1&

98、lt;/p><p>　　MOV C,33H ；將ei-ei-1符號(hào)位送20H位</p><p><b>　　MOV 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6FH ；將ei-1-ei-2值送R2</p><p>　　MOV

99、 C,34H ；將ei-1-ei-2符號(hào)位送21H位</p><p><b>　　MOV 21H,C</b></p><p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　MOV 70H,R3

100、 ；將差值（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）送70H單元</p><p>　　MOV C,22H ；將差值（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）的符號(hào)位值送35H位</p><p><b>　　MOV 35H,C</b></p><p>　　MOV A,68H

101、 ；計(jì)算Kp*（ei-ei-1），將Kp值送A</p><p>　　MOV B,6EH ；將ei-ei-1值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p><p>　　MOV 71H,B ；Kp*（ei-ei-1

102、）值存71H，72H單元</p><p><b>　　MOV 72H.A</b></p><p>　　MOV A,6AH ；計(jì)算KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]，將KD送A</p><p>　　MOV B,70H ；將（ei-ei-1）-（ei-1-

103、ei-2）值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p><p>　　MOV 75H,B ；KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]值存75H，76H單元</p><p><b>　　MOV 76H,A</b></p>&

104、lt;p>　　MOV R1,71H ；計(jì)算Kp*（ei-ei-1）+KI*ei，將Kp*（ei-ei-1）值送R1，R2</p><p>　　MOV R2,72H</p><p>　　MOV C,33H ；將Kp*（ei-ei-1）的符號(hào)位值送23H位</p><p><b&g

105、t;　　MOV 23H,C</b></p><p>　　MOV R3,75H ；將KD*[（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）]值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,76H </p><p>　　MOV C,35H ；將KD*[（ei-ei-1）-（ei-1

106、-ei-2）]值的符號(hào)位送24H位</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p><p>　　LCALL SJF ；調(diào)用雙字節(jié)帶符號(hào)加法子程序</p><p>　　MOV 79H,R5 ；將△Ui值送79H，7AH</p>&l

107、t;p>　　MOV 7AH,R6</p><p>　　MOV C,25H ；將△Ui值的符號(hào)位送37H</p><p><b>　　MOV 37H,C</b></p><p>　　MOV R1,7DH ；計(jì)算Ui，將Ui-1值送R1，R2</p&g

108、t;<p>　　MOV R2,7EH</p><p>　　CLR 23H ；Ui-1值的符號(hào)位值恒為0</p><p>　　MOV R3,79H ；將△Ui值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,7AH</p><p>　　M

109、OV C,37H ；將△Ui值的符號(hào)位送24H</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p><p>　　LCALL SJF ；調(diào)用雙字節(jié)帶符號(hào)加法子程序</p><p>　　JNB 25H,PD3

110、 ；判斷計(jì)算結(jié)果是否為負(fù)</p><p>　　MOV 7BH,#00H ；如果是負(fù)數(shù)，則輸出電壓為0</p><p>　　MOV 7CH,#00H</p><p><b>　　SJMP PID4</b></p><p>　　PD3:MOV 7BH,R5

111、 ；否則，將計(jì)算得到的Ui值置7BH，7CH</p><p>　　MOV 7CH,R6</p><p>　　PD4:MOV 6DH,6CH ；數(shù)據(jù)迭代，ei-1值送ei-2存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV 6CH,6BH ；ei值送ei-1存儲(chǔ)單元</p>