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)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題 目: 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　初始條件：</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?/p>

2、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)＝20秒。</p><p>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）</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、T

3、i、Td、T及β的值；</p><p>　　3．計(jì)算機(jī)仿真被控對(duì)象，編寫(xiě)仿真程序；</p><p>　　4．通過(guò)數(shù)據(jù)分析β改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)超調(diào)量的影響。</p><p>　　5. 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括：設(shè)計(jì)任務(wù)及要求；方案比較及認(rèn)證；系統(tǒng)濾波原理、硬件原理，電路圖，采用器件的功能說(shuō)明；軟件思想，流程，源程序；調(diào)試記錄及結(jié)果分析；參考資料；附錄：芯片資料，

4、程序清單；總結(jié)。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　6月22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23日—6月24日完成硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　6月25日—6月26日編寫(xiě)調(diào)試程序</p><p>　　6月29日—6月30日

5、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　7月1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 </p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b&

6、gt;</p><p>　　溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。對(duì)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。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)的功能也不斷增強(qiáng)，許多高性能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來(lái)。</p><p>　　本文主要介紹了利用8051為主控制電路實(shí)現(xiàn)的爐溫調(diào)節(jié)

7、控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的功能，硬件組成以及軟件設(shè)計(jì)，利用熱電偶采集溫度信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化后與給定信號(hào)送入微機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)分析控制算法，信號(hào)再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后控制調(diào)節(jié)可控硅控制器來(lái)改變爐內(nèi)的溫度。</p><p>　　關(guān)鍵字：8051； PID；二階系統(tǒng)；積分分離；仿真目錄</p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1</p><p>　　2 方案比較論證2<

8、/p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)4</p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件的選擇4</p><p>　　3.3 系統(tǒng)硬件連接圖5</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><p

9、>　　4.2 程序控制算法介紹7</p><p><b>　　5 系統(tǒng)仿真10</b></p><p>　　6 心得與體會(huì)13</p><p><b>　　參考資料14</b></p><p>　　附錄1芯片資料15</p><p>　　附錄2 程序清單16

10、</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)及要求</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

11、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)＝20秒。</p><p><b>　　要求完成的主要任務(wù)</b></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>

12、　　(3)計(jì)算機(jī)仿真被控對(duì)象，編寫(xiě)仿真程序；</p><p>　　(4)通過(guò)數(shù)據(jù)分析β改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)超調(diào)量的影響。</p><p><b>　　2 方案比較論證</b></p><p>　　用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)爐的溫度，將爐溫轉(zhuǎn)變成毫伏級(jí)的電壓信號(hào)，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。由電阻網(wǎng)絡(luò)講電流信號(hào)變成電壓信號(hào)，送入A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)采樣和模數(shù)

13、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，并與β進(jìn)行比較，從而確定算法。計(jì)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(dá)到調(diào)壓的目的，是電阻絲兩端的電壓增大或較小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。</p><p>　　方案一：熱電偶溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。 方案二：數(shù)字溫度傳感器溫度控制系統(tǒng)。</p><p>　　這兩個(gè)方案都是采

14、用單片機(jī)控制，兩個(gè)方案的比較部分為溫度檢測(cè)部分。</p><p>　　方案一溫度檢測(cè)部分檢測(cè)部分采用熱電偶，它需要冷端補(bǔ)償電路與其配套，并且熱電偶輸出電壓只有幾毫負(fù)，必須經(jīng)過(guò)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(hào)放大到5伏左右。由于熱電偶屬于非線性器件，因此每個(gè)溫度值都必須通過(guò)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

15、度。這種系統(tǒng)具有測(cè)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(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。但構(gòu)成系統(tǒng)復(fù)雜，抗干擾能力不強(qiáng)。</p><p>　　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(shí)別0.0625攝氏度的溫度。它具有直接輸出數(shù)字信號(hào)和數(shù)據(jù)處理，并且它和單片機(jī)接口只需要一位I/O口，因此由它構(gòu)成的系統(tǒng)簡(jiǎn)單使用，由于DS18B20，按照工業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)，抗干擾性能強(qiáng)。

16、但溫度測(cè)量范圍從。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，綜合考慮選擇方案一。</p><p>　　控制芯片采用8051，要求傳感器測(cè)量的電壓范圍和可控硅控制器的電壓在0-5℃，所以A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片采用ADC080和9DAC0832。爐溫控制在0－300℃內(nèi)，因此采用鎳鉻-銅鎳熱電偶，同時(shí)選用運(yùn)算放大器將信號(hào)放大。</p><p>　　由以上分析控制過(guò)程，可以得到

17、如圖1的設(shè)計(jì)框圖：</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</b></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de/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

18、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0-5

19、V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>　　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CP

20、U，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)據(jù)存儲(chǔ)器。 </p><p>　　熱電偶的選擇：本設(shè)

21、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，從而改變電阻絲兩端的電壓，使?fàn)t溫得到控制。</p><p>　　3.

22、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2所示：</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 確定程序流程</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

23、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

24、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

25、。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>

26、<p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求及所選硬件，程序流程如圖3所示：</p><p>　　圖3 程序的主流程圖</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，PID算法的表達(dá)為： </p><

27、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>　　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

28、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(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

29、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所示：</p><p>　　圖4 積分分離PID控制算法程序框圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)仿真</b></p><p><b>　　被控對(duì)象為：</b></p><p>　　采用simuli

30、nk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; %采樣時(shí)間2s</p

31、><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>　　kp=10;</b

32、></p><p><b>　　ki=0.25;</b></p><p><b>　　kd=5;</b></p><p>　　Simulink仿真圖如下：</p><p>　　圖6 Simulink仿真圖</p><p>　　經(jīng)仿真后，當(dāng)β=0.02時(shí)的仿真圖如下所示：

33、</p><p>　　圖7 β=0.02時(shí)的仿真圖</p><p>　　當(dāng)β=0.05時(shí)的仿真圖如下所示：</p><p>　　圖8 β=0.05時(shí)的仿真圖</p><p>　　當(dāng)β=1.0時(shí)的仿真圖如下所示：</p><p>　　圖9 β=1.0時(shí)的仿真圖</p><p>　　由以上可得，當(dāng)β

34、值過(guò)大時(shí)，達(dá)不到積分分離的目的，若β值過(guò)小，則一旦被控量無(wú)法跳出各積分分離區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會(huì)出現(xiàn)殘差。</p><p><b>　　6 心得與體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我了解了微機(jī)控制中PID積分分離法的基本概念及其對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)應(yīng)用，通過(guò)對(duì)初步知識(shí)的了解，對(duì)系統(tǒng)各種方案的比較，進(jìn)一步了解了微機(jī)控制系統(tǒng)的合理性和實(shí)用性。什么樣的課程設(shè)計(jì)都

35、離不開(kāi)理論與實(shí)際相結(jié)合的真理，設(shè)計(jì)過(guò)程中的方案選擇和參數(shù)設(shè)定使我進(jìn)一步深刻認(rèn)識(shí)到算法的控制對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的重要作用。一個(gè)細(xì)小的參數(shù)設(shè)定出現(xiàn)偏差，可能導(dǎo)致最后的性能指標(biāo)不和標(biāo)準(zhǔn)。所以選擇一個(gè)優(yōu)良的方案結(jié)于實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要。</p><p>　　我認(rèn)為，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該怎樣少走一些彎路，怎樣能夠非常透徹的理解系統(tǒng)并用簡(jiǎn)單方法設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)，我想這是這次課程設(shè)計(jì)最鍛煉人的地方。然而這也要求我們有相當(dāng)厚實(shí)的理論基礎(chǔ)，并能很好地

36、運(yùn)用到實(shí)際中去。這是我們學(xué)習(xí)和掌握好自控原理最重要的。我們運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真驗(yàn)證，這不僅對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)帶來(lái)了方便，也能很準(zhǔn)確地為我們改動(dòng)參數(shù)提供依據(jù)，同時(shí)也讓我們對(duì)Matlab軟件進(jìn)行了又一步的學(xué)習(xí)，也為我們?cè)俅问炀氝\(yùn)用Matlab打下了基礎(chǔ)。</p><p><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

37、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><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&g

38、t;　　[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></p><p>　　圖 ADC0809芯片</p><p>　　ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8

39、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)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）

40、。A、B、C：地址輸入線。</p><p>　　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)字量輸入線D7~D0（8條） </p><p>　?。?）控制線（5條） </p

41、><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:1µS</p><p>　?。?）線性度（在整個(gè)溫度范圍內(nèi)）8、9或10位<

42、;/p><p>　?。?）增益溫度系數(shù):0．0002％ FS/℃</p><p>　　（5）低功耗:20mW</p><p>　?。?）單一電源:+5 ~ +15V</p><p><b>　　附錄2 程序清單</b></p><p>　　積分分離PID控制算法子程序：</p>&

43、lt;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 56H,T</b></p><p><b>　　MOV

44、 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</b></p><p><b>　　MOV B,54H<

45、/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</p><p><b>　　MOV B,55H</b><

46、/p><p><b>　　MUL AB</b></p><p><b>　　MOV B,56H</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV 6AH,A</b></p><p>　　LOO

47、P0: 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)</p><p>　　MOVX A,@DPTR ；讀取ADC0809的

48、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 @DPTR,A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　LOO

49、P2: 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</p><p>　　MOV A,5CH ；計(jì)算ei，先取溫度

50、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ei的正負(fù)，如果為正，跳至AA0</p><p>　　CPL A

51、 ；ei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 ；|ei|-β</p><p>　　JNC AA1 ；|ei|>β跳至AA1</p><

52、p>　　SJMP AA2 ；|ei|<β跳至AA2</p><p>　　AA1: LCALL PD ；調(diào)用PD算法</p><p>　　AA2: LCALL PID ；調(diào)用PID算法</p><p>　　MOV A,7CH

53、 ；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><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY

54、 ；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</p><p>　　DL1: MOV R7,#FFH</p><p>　　

55、DL2: MOV R5,#FFH</p><p>　　DLS: DJNZ R5,DLS</p><p>　　DJNZ R7,DL2</p><p>　　DJNZ R6 DL1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY ENDP</p><p

56、>　　PID PROC NEAR</p><p>　　PID: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&

57、gt;　　JNC PID1 ；判斷ei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)

58、位置1</p><p><b>　　SJMP PID2</b></p><p>　　PID1:CLR 30H ；ei為正，符號(hào)位置0</p><p>　　PID2:MOV 6BH,A ；ei值存放在6BH單位元中</p><p>　　M

59、OV 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>　　MOV 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6CH

60、 ；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><p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p>&l

61、t;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><p><b>　　MOV 33H,C</b></p><p>　　MOV R1,6CH

62、 ；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 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6DH ；將ei-2的

63、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>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的減法子程序</p><p>　　

64、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><p><b>　　MOV 34H,C</b></p><p>　　MOV R1,6EH

65、 ；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><b>　　MOV 20H,C</b></p><p>　　MOV R2,6FH

66、 ；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</b></p><p>　　LCALL DJF ；調(diào)用單字節(jié)帶符號(hào)的

67、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 ；將差值（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）的符號(hào)位值送35H位</p><p><b>　　MOV 3

68、5H,C</b></p><p>　　MOV A,68H ；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)

69、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><p>　　MOV A,69H ；計(jì)算KI*ei，將KI值送A</p><

70、;p>　　MOV B,6BH ；將ei值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p><p>　　MOV 73H,B ；KI*ei值存73H，74H單元</p><p><b>　　MOV

71、 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 ；將（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）值送B</p><p>　　MUL AB

72、 ；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><p>　　MOV R1,71H

73、 ；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>　　MOV 23H,C</b&g

74、t;</p><p>　　MOV R3,73H ；將KI*ei值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,74H </p><p>　　MOV C,30H ；將KI*ei值的符號(hào)位懂24H位</p><p><b>　　MOV 2

75、4H,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*（ei-ei-1）+KI*ei值送77H，78H</p><p>　　MOV 78H,R6</p><p&

76、gt;　　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 R1,77H ；計(jì)算△Ui，將將Kp*（ei-ei-1）+KI*ei值送R1，R2</p><

77、;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</b></p><p>　　MOV R3,75H ；將KD*[（ei-ei

78、-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23H位</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p><p>

79、　　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 7AH,R6</p><p>　　MOV C,25H ；將△Ui值的符號(hào)位送37H<

80、;/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>　　MOV R2,7EH</p><p>　　CLR 23H ；Ui-1值的符號(hào)位值恒

81、為0</p><p>　　MOV R3,79H ；將△Ui值送R3，R4</p><p>　　MOV R4,7AH</p><p>　　MOV C,37H ；將△Ui值的符號(hào)位送24H</p><p><b>　　MOV 24H,C</b&g

82、t;</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><p>　　MOV 7BH,#00H ；如果是負(fù)數(shù)，則輸出電壓為0</p>&

83、lt;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7BH，7CH</p><p>　　MOV 7CH,R6</p><p>　　PID4:MOV 6DH

84、,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 ；Ui值送Ui-1存儲(chǔ)單元</p><p>　　MOV 7EH,7CH</p>

85、;<p><b>　　RET</b></p><p><b>　　PID ENDP</b></p><p>　　PD PROC NEAR</p><p>　　PD:MOV A,5CH ；計(jì)算ei，先取溫度給定值</p><p><b&g

86、t;　　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ei正負(fù)，如果為正，跳至PID1</p><p>　　CPL A ；ei為

87、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 PD2</b></p><p>　　PD1:CLR 30H ；ei

88、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，先將ei值，送R1</p><p>　　MOV C,30H ；將ei的符號(hào)位值送20

89、H位</p><p>　　MOV 20H,C；</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&g

90、t;</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</p><p>　　MOV C,22H ；將差值ei-ei-1的符號(hào)位送33H位&

91、lt;/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>　　MOV C,31H ；將ei-1符號(hào)位送20H位</p><p><

92、;b>　　MOV 20H,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><

93、;/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</p><p>　　MOV C,22H ；將差值ei-1-ei-2的符號(hào)位送34H

94、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</p><p>　　MOV C,33H ；將ei-ei-1符號(hào)位送20H位<

95、;/p><p><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

96、>　　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 ；將差值（ei-ei-1）-（ei-1-ei-2）送70H單元</p><p>　　MOV C,22H

97、 ；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

98、 ；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>

99、<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-ei-2）值送B</p><p>　　MUL AB ；兩數(shù)相乘</p>

100、;<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><p>　　MOV R1,71H ；計(jì)算Kp*（ei-ei-1）+KI*ei，將Kp*（ei-ei-1）

101、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>　　MOV 23H,C</b></p><p>　　MOV R3,75H

102、 ；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-ei-2）]值的符號(hào)位送24H位</p><p><b>　　MOV 24H,C</b></p&

103、gt;<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 7AH,R6</p><p>　　MOV C,25H ；

104、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>　　MOV R2,7EH</p><p>　　CLR 23H

105、 ；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 ；將△Ui值的符號(hào)位送24H</p><p><b>

106、;　　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 ；判斷計(jì)算結(jié)果是否為負(fù)</p><p>　　MOV 7BH,#00H ；如果是

107、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 ；否則，將計(jì)算得到的Ui值置7BH，7CH</p><p>　　MOV 7CH,R6</p>

108、<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><p>　　MOV 7DH,7BH ；Ui值送Ui-1存儲(chǔ)單元</p><p&g

109、t;　　MOV 7EH,7CH</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　PD ENDP</b></p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： </p><p>　　2009年