智能的水温控制系统设计毕业论文

1、CHANG SHA NORMAL COLLKGF（长沙聊范i#等专科学校）电子信息工程系智能电子 专业 09 级毕业论文设计题目：智能化水温控制系统设计某某段彬学号2009540630108指导教师签名某某师X学校毕业论文设计）诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的论文设计智能水温控制系统 的设计是在教师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论 文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承当相 应责任。毕业论文设计的研究成果归属学校所有学生（签名）:年 月 日某某师X学校毕业论文设计开题报告登记表学生某某黄羽翔学号2009540630111专业智能电子指导教师 姓名X博职称讲师工作

2、单 位系、 部、处、室电子信息工 程系论文设计、 作品题目智能化水温控制系统设计一、选题的目的、意义和必要性：总结大学期间所学的知识并利用所有学的知识点来进展实践操作， 利用所学的知识进展探索研究，是对自己三年大学的一个自我检测。一、研究的重点与计划：总体方案的选择、硬件设计、软件开发、调试、性价比根据设计任务与要求循序渐进的选择最优方案三、研究思路（写作提纲或研究路线）：确疋总体方案确疋系统功冃匕与性冃匕指标系统设计软硬件开发 联机调试一系统改良与功能扩展四、参考文献（专著、教材、论文10篇以上）：电子系统设计教程、电子制作杂志、信号与线性系统分析、开 关电源设计、单片机C语言程序设计、传感

3、器与检测技术、单 片机原理与开发技术、高等数学、模拟电路与数字电路、电子 线路CAD高级教程某某师X学校毕业论文设计内容摘要论文题目智能水温控制系统设计作者某某黄羽翔所属专业、级别电子信息工程09级指导教师某某X博字数20000定稿日期20111101内容摘要近年来随着科技的飞速开展，单片机的应用正在不断地走向深入，冋时带动传统控制检测日新月异更新。采用单片机AT89C51作为温度监控核心部件，结合 AD590传感器完成对水温的米样，通过数字滤波技术消除 系统的干扰复原当前的温度值，并且对采集到的温度值进 展比例积分微分运算处理，实现了一种水温监控系统的设 计。测试结果明确，该系统具有良好的温

4、控能力。首先米用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的 加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC根底上，用单片机实现了自适应控制，弥补了传统PID控制 结构在特定场合下性能下降的不足，设计了一套实用的温 度测控系统，使它在不冋时间常数下均可以达到技术指标。 此外还有效减少了输出继电器的开关次数，适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。关键词关键词：AT89C51水温控制；单片机；比例积分微分控制；模数沙师X学校毕业论文设计教师指导记录表此页由指导教师填写论文设计题目学生某某学号专业第次指导指导时间：指导内容：第次指导指导时间：指导内容：第次指导指导时间：指导内容：学生签名

5、：教师签名：某某师X学校毕业论文设计写作过程考核表此页由学生填写学生某某 段彬论文题目 智能水温控制系统的设计选题经过随着信息时代的到来，作为获取信息的手段一传感器技术得到了显著的进步，其应用领域 越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切，传感器技术已经成为衡量一个国家的 开学技术水平的重要标志之一。因此了解并掌握传感器的根本结构工作原理、与特性是非 常重要的，为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以与其用法 与用途，基于实用广泛的典型的原如此而设计了本系统调研与材料准备情况1、图书馆借阅有关单片机方面的书籍和资料2、图书馆借阅有关温度控制理论方面的书籍和资料3、向教师

6、请教有关温度控制理论方面的只是4、网上查找单片机硬件设计与软件设计相关的资料初稿写作成文时间：2011年11月1日第一次修改内容第二次修改内容第三次修改内容某某师X学校毕业论文设计评审登记表评价基元评价要素评价内涵总分为实评分选题质量20%目的明确、符合要求符合培养目标，表现学科、专业特点和教学计划的根本要求， 达到毕业论文设计综合训练的目的。6理论意义或实际价值符合本学科的理论开展，有一定的学术意义；对经济建设和社会开展的应用性研究中的某个理论或方法问题进展研究，具有一定的实践价值。7选题恰当选题X围恰当，难易适中；有一定的科学性。7写作 态度 与能 力水平25%检阅中外文献资料能力能独立检

7、阅中外相关文献资料，归纳总结本论文所涉与的有 关研究状况与成果。5综合运用 知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进展分析、整理和运用；能对其科学论点进展例证。5写作计划或提纲的撰写能力进度恰当，思路清晰，合理可行5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法与相关研究手段如计算机、实 验仪器设备等进展实验、实践并加工处理、整合信息。5写作态度写作态度认真、端正、虚心、严谨。5论文质量55%文题相符较好地完成论文选题的要求。5写作水平视角新颖；主题突岀；论点鲜明；论据充分；论证有力；结 构完整；条理清晰；语言流畅。40写作规X符合科学论文的根本要求。用语、格式、图表、数据、量和

8、单位，各种资料引用的规 X化符合标准。5论文篇幅文科4000字左右，理科 3500字左右。5指导教师评定成绩：实评总分成绩等级指导教师签名：说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、与格、不与格五个等级，实评总分90分含90分以上记为优秀,80分含80分以上为良好，70分含70分以上记为中等，60分含60分以上记为与格，60 分以下记为不与格。某某师X学校毕业论文设计辩论记录表答辩论主持人辩论小组成员亠辩辩论小组秘书辩论日期教师提问学生回答记1.录2.3.-kA亠辩论小组评语重点对学生陈述论文作品、设计、回答如下问题等情况进展评价：根据辩论情况，辩论小组同意其成绩评定为：辩论主持人签名： 年 月日近

9、年来随着科技的飞速开展，单片机的应用正在不断地走向深 入，同时带动传统控制检测日新月异更新。采用单片机AT89C51作为温度监控核心部件，结合 AD590传感 器完成对水温的采样，通过数字滤波技术消除系统的干扰复原当前的 温度值，并且对采集到的温度值进展比例积分微分运算处理，实现了一种水温监控系统的设计。测试结果明确，该系统具有良好的温控能 力。首先采用PID算法来控制PW波的产生，进而控制电炉的加热来 实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC根底上,用单片机实现了自适应控制，弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降 的不足,设计了一套实用的温度测控系统，使它在不同时间常数下均 可以

10、达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数，适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。关键词：AT89C51水温控制；单片机；比例积分微分控制；模数ABSTRACTIn rece nt years along with scie nee and tech no logy develop fast, theword applicati onof sin gleflat mach ine is moving towards thoroughcontinuously, at the same time drive traditional control detection day the b

11、en efit of new moon update.A water temperature monitor system is designed, which is based on MCU AT89C51, samples water temperature by using AD590 sensor, elimi natein terfere neevia digital filtertech no logyandprocesses the temperature data via proporti on al-in tegral-derivative controller (PID c

12、ontroller).The testing results indicate that the systemis of excellent ability in temperature control.First PID algorithm used to con trol the PWM wave gen erated, thereby control the electricfurnace heated to a temperature control.Then in themodel refere nee MRAC adaptive algorithm based on the use

13、 of the MCU adaptive control, make up the traditional PID controlstructure inspecific situations, the lack of decline, design a set of practical temperature mon itori ng system to make it in differe nt Time con sta nt can be achieved un der the tech ni cal in dicators. It is also effective in reduci

14、ng the output relay switching times, often applied to environmental parameters of small cha nges in water temperature con trol system.Keywords: AT89C51 ； Water temperature control ； MCU; PID algorithm ； A/D目 录摘要2绪论13一、总体设计14电路实现的功能与特点14原理方框图与说明1415二、硬件设计151516161717三、软件设计183.1主程序设计183.2 温度设定、传送和显示子程

15、序293.3 PWM电压输出子程序 323.4 PID计算子程序34四、设计总结42参考文献43致谢44附录45自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛开展， 以与自动控制理论和设计方法开展的推动下，国外温度控制系统开展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典 等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器与仪器仪 表，在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统与仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速开 展。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的 温度控制器来讲，总体开展水平仍然不高，同国外的

16、日本、美国、德国等先进国 家相比，仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。成熟产品主要以“点位控制与常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制， 而且适应 于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化 并广泛应用的控制仪表较少。现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定 的差距。随着嵌入式系统开发技术的快速开展与其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之一的单片机以其体积 小、价格低、可靠性高、适用X围大以与本身的指令系统等诸多优势，在各个领

17、域、各个行业都得到了广泛应用。本文主要介绍单片机温度控制系统的设计过程，其中涉与系统结构设计、元 器件的选取、程序的调试和系统参数的整定。在系统构建时选取了 AT89C51芯片 作为该控制系统的核心，温度信号由新型的可编程温度传感器 DS18B20提供。 通过软件实现对水温的控制，使用继电器作执行部件。水温可以在一定X围内由 人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度根本不变，具有较好的快速性与较小的超调。该系统为一实验系统，要求系统有控制能力， 实现对主要可变参数的实时监控。 使用软件编程既减少了系统设计的工作量， 又 提高了系统开发的速度，使用软件还可以提高所设计系统的稳

18、定性，防止了因个 人设计经验不足而产生过多的系统缺陷。亠、总体设计电路实现的功能与特点一个水温控制系统，对象为一升净水，加热器为1KW的电炉。设计拟达到的主要 要求：1水温由人工设定，X围：40 90C,最小区分度为1C,并能在环境温 度变化时实现自动调整，以保持设定的温度根本不变；2控制精度：温度控制的静态误差小于 1C；3用十进制数码显示实际水温；4能打印实测水温值。该系统的特点是采用适当的控制方法，当设定温度突变由40C提高到60C时，减小系统的调节时间和超调量。能在环境温度降低时实现自动调整， 以保持设定的温度根本不变。具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令， 或将结果传送到其他数

19、据设备，再打印输出。原理方框图与说明采用AT89C5仲片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路， 输出控制电路，打印接口电路等组成，软件选用汇编语言编程。单片机可将温度 传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于数码管上。与上位机进展通信， 打印实测水温。原理方框图如图1-1所示图1-1水温控制原理方框图依据课题要求，提出三种方案1方案一 此方案是传统的一位式模拟控制方案，选用模拟电路，用电 位器设定给定值，反应的温度值和设定值比拟后，决定加热或不回热。系统受环境影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用数码显示，不能用键盘设定。2方案二 此方案是传统的二位式模拟控制方案，其根本思想与

20、方案一 一样，但由于采用上下限比拟电路， 所以控制精提高。这种方法还是模拟控制方 式，因此也不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且仍不能用数码显示和键盘设定3方案三此方案采用89C51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、 自由度大，可用软件编程实现各种控制看法和逻辑控制。 可实现数码显示和键盘 设定等多种功能，系统电路框图如图 2-1所示：图2-1系统电路框图方案一和方案二是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂控制 规律，控制方案的修改也较麻烦。而方案三是采用以89C51为控制核心的单片机 控制系统，尤其对温度控制，它可达到模拟控制所达不到的控制效果，并且可实现显示、键盘设

21、定等多种功能，又易于扩展，大大提高了系统的智能化，也使得 系统所测结果精度大大提高。应当选择方案三。1、硬件设计在本设计中，用于控制和运算的单片机以与数码管显示器都需要在 +5V直流 电压下才能工作，运算放大电路需要在土 12V直流电压下工作。因此，这里需要 一个能输出+5V和土 12V的直流电压源。电压源的选择也有两个方案。方案一：直接用干电池供电。此方法不用焊接电路，简单方便，但是由于它 提供的4.5V的电压，电压不够，提供12V电压时需要8节干电池连接，而且供 电不稳定，带负载能力不强。因此，此方案不可取。方案二：自制一个直流稳压电源。直流稳压电源一般由电源变压器，整流电 路，滤波电路和

22、稳压电路四局部组成。其根本原理框图如图2-2 :图2-2直流稳压电源根本组成原理如图2-2所示，电源的变压电路局部主要是进展降压， 此时负边输出的仍然 是交流电，还不能直接用于电路。因此紧接着变压器是整流电路，它的作用是将 变压期副边的交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动 电压。脉动电压仍然含有大量的交流分量，会影响负载的正常工作。为了减小电压的脉动，需通过滤波电路进展滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流 分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而滤波电路为无源电路， 接入负载后势必影响其滤波效果。因此，在电路最后还需要参加稳压电路， 稳压电路的功能是使输

23、出直流电压根本不受电网电压波动和负载变化的影响，从而获得足够高的稳定性。综上所述，选择方案二，通过自制的稳压电源给系统供电。方案1:采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进展外部扩展，这 给电路增加了复杂度。方案2:本方案的CPU模块采用2051芯片，其内部有2KB单元的程序存储 器，不需外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的I/O 口，因此此芯片资源 不够用。方案3:采用AT89C51单片机，其内部有8KB单元的程序存储器，不需外部 扩展程序存储器，而且它的I/O 口也足够本次设计的要求。比拟这3种方案，综合考虑单片机的各局部资源，因此此次设计选用方案3。方案1:采用热敏电阻，可满足

24、35T-95 C的测量X围，但热敏电阻精度、 重复性和可靠性都比拟差，对于检测精度小于1C的温度信号是不适用的。方案2:采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温X围55C+ 125C，在-10+85C时精度为±CCCCC，可实 现高精度测温。在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分 辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。测量结果直接输出数字 温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU同时可传送CRC校验码，具有极强的 抗干扰纠错能力。但是由于其编写程序过程复杂，价格也较一般传感器昂贵，所以在这里

25、我们并不采用。方案3:采用温度传感器AD590 : AD590具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。其测量 X围在-50 C - +150C，满刻 度X围误差为±C,当电源电压在5 10V之间，稳定度为1 %时，误差只有±C, 其各方面特性都满足此系统的设计要求。此外 AD590是温度-电流传感器，对于 提高系统抗干扰能力有很大的帮助。经上述比拟，方案3明显优于方案1和2选用方案3。方案1:采用电磁式继电器驱动电路控制，它采用较小的电流去控制较大电 流，达到一种“自动开关在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器利用在线圈加上一定的电压，线圈中会流

26、过一定的电流，产生 电磁效应，衔铁就会在电磁力作用下对触点簧片吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的.其优点为抗干扰能力强，过压过流大，以与电路的简洁， 简单.作为工控产品好.方案2:温控电路要由光电耦合器 MOC304和双向可控硅BTA12组成.由于 可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性。采用脉宽调制输出 控制电炉与电源的接通和断开比例，以通断控制调压法控制电炉的输入功率。但由于采用继电器控制继电器的寿命比不上可控硅，而且电路过于简单，不能控制电炉的输入功率.因此采用方案2.方案1 :使用液晶显示屏显示水温。液晶显示屏LED具有轻薄短小，低 耗电量，无辐射危险，平面

27、直角显示以与影像稳定不闪烁等优势，可视面积大， 画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。但是由于只需显示温度这样的数 字，信息量比拟少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯 片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用比拟多，而且其本钱也比拟高。方案2:采用可编程控制器8279与传统数码管与地址译码器 74LS138组成， 可编程/显示器件8279实现对按键的扫描、消除抖动、提供 LED的显示信号，并 对LED显示控制。用8279和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进展控制单 片机的输出。方案3:采用单片机AT89C51与地址译码器74LS138组成控制和扫描系统， 并用74

28、 LS164的译码器承受片机 AT89C51通过串行口输出的BCD串行码经译码 输出为BCD码，这种方案既能很好的控制键盘与显示， 又为主单片机大大的减少 了程序的复杂性，而且具有体积小，价格廉价的特点。比照两种方案可知，方案2虽然也能很好的实现电路的要求， 但考虑到电路 设计的本钱和电路整体的性能，我们采用方案 3。三、软件设计软件设计主要完成以下的几局部任务：(1) 初始化，设定各参数的初始值，设定各中断与定时器。(2) 接收/发射数据此局部程序主要完成数据的控制与显示，其主要通过89C51单片机的全双工串行口完成和键盘局部的双向通信。(3) 温度采集和数值转换子程序，此局部程序主要完成将

29、AD590中传送过来的数据进展各种数值的转换与数值的运算(如十进制转换成十六进制、双字节与单 字节的除法运算等等)。(4) PID和PWM子程序，此局部程序主要完成控制电炉加温的作用。 本系统采用的是循环查询方式4，来显示和控制温度的。3.1主程序设计主程序流程图如图4-1所示。N调用PID计算模块图4-1总流程图ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP INT0ORG 0030HMAIN: MOV SP,#70H ;置初值MOV R0,#40HSETB IT0SETB EASETB EX0MOV TMOD,#20H ; 波特率 9600MOV TH1,#0FDHMOV

30、TL1,#0FDHSETB TR1MOV SCON,#50HSETB TICLR 30HCLR 01HMOV DPTR,#0BFFFHMOV A,#00HMOV 2EH,#0MOV 2DH,#0MOV 2CH,#0MOV 2BH,#0MOV 2AH,#0MOV 29H,#0MOV 62H,#0LOOP: MOV DPTR,#0BFFFHMOVX DPTR,A ; 启动 A/D 转换CLR 00HWAIT: LCALL XUANCHAXUN:JNB P1.3,LOOP1 ;调整JNB P1.4, LOOP2JNB 00H,GG ;判断是否再启动LJMP LOOPGG: LJMP WAIT;=上

31、限温度调整=LOOP1: CLR EX0LCALL DELAY1JNB P1.3,$MOV 62H,2EHMOV 61H,2DHMOV 60H,2CHP1.2,M2MOV A,2EHADD A,#01DA AMOV 2EH,ACJNE A,#10H,M1MOV 2EH,#00M1: JNB P1.2,$M2:P1.1,M4MOV A,2DHADD A,#01HDA AMOV 2DH,ACJNE A,#10H,M3MOV 2DH,#00M3: JNB P1.1,$M4:P1.0,M5MOV A,2CHADD A,#01DA AMOV 2CH,ACJNE A,#10H,M5MOV 2CH,#00M

32、5: JNB P1.0,$SETB 30H ;是否显示第一位的标志位MOV 63H,#11H ; 显示“上MOV 62H,2EHMOV 61H,2DHMOV 60H,2CHLCALL DELAYJNB P1.3,TUI ;再次中断时，退出LJMP LOOP1;=下 限温度调整=LOOP2: CLR EX0JNBP1.3,$MOV62H,2BHMOV61H,2AHMOV60H,29HP1.2 丄2MOV A,2BHADD A,#01DA AMOV 2BH,ACJNE A,#10H,L1MOV 2BH,#00L1: JNB P1.2,$L2:P1.1 ,L4MOV A,2AHADD A,#01HD

33、A AMOV 2AH,ACJNE A,#10H,L3MOV 2AH,#00L3: JNB P1.1,$L4:P1.0,L5MOV A,29HADD A,#01DA AMOV 29H,ACJNE A,#10H,L5MOV 29H,#00L5: JNB P1.0,$SETB 30H;MOV 63H,#0FH ;MOV 62H,2BHMOV 61H,2AHMOV 60H,29HLCALL DELAYJNB P1.4,TUI ;LJMP LOOP2TUI: MOV A,2BHCLR CCJNE A,2EH,AAMOV A,2AHCJNE A,2DH,AAMOV A,29HCJNE A,2CH,AALJ

34、MP XXX ;AA: JNC ERRO ;XXX: SETB EX0MOV A,R0LCALLXUANLJMP WAITERROR: MOV 63H,#0EHMOV 62H,#15HMOV 61H,#15HMOV 60H,#0H是否显示第一位的标示位显示“下再次中断时，退出比拟上限是否低于下限正常上限低于下限，跳转显示“ ERRORSETB 30HSETB 01HEEEE: LCALL DELAYJNB P1.3,XX1 ;是否重新调整JNB P1.4,XX2LJMP EEEEXX1: LJMP LOOP1XX2: LJMP LOOP2;=显示数据转换=Xia n: MOV A,R0MOVB

35、,#100MULABMOVR3,AMOVA,BMOVB,#10DIV ABMOVR1,#62HMOVR1,ADECR1MOVR1,BMOVA,R3MOVB,#10MULABDECR1MOVR1,BCLR30HACALL DELAYMOVA,2EHCJNEA,62H,E1MOVA,2DHCJNEA,61H,E1MOVA,2CHCJNE A,60H,E1LJMPE2E1: JCSHANG_BAOLJMPE2;=超上限温度=SHANG_BAO:LJMP X2X1: MOV A,2BHCJNE A,62H,E3MOV A,2AHCJNE A,61H,E3MOV A,29HCJNE A,60H,E3LJ

36、MP E4E3: JNC XIA_BAOLJMP E4;=低于下限温度=LJMP X2X2: CLR 30HACALL DELAY;=串口通信=MOV R3,#30H ; 转 ASCII 码MOV A,62HADD A,R3DA AMLP3: C TI,MLP2 ; 当 TI 为 1 时清 0SJMP MLP3MLP2: MOV SBUF,AMOV A,61HADD A,R3DA AMLP5: C TI,MLP4SJMP MLP5MLP4: MOV SBUF,AMOV A,#46; 小数点MLP8: C TI,MLP9SJMP MLP8MLP9: MOV SBUF,AMOV A,60HADD

37、A,R3DA AMLP7: C TI,MLP6SJMP MLP7MLP6: MOV SBUF,AMOV A,#32MLP10: C TI,MLP11SJMP MLP10MLP11: MOV SBUF,ARET;=延时加显示=DELAY: MOV R3,#0A0HD00: ACALL DISPLAYDJNZ R3,D00RETDISPLAY:JNB 30H,DDMOV 30H,#40MOV DPTR,#TAB0MOV A,63HMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#0F8FFHD0: MOVX DPTR,ADJNZ 30H,D0 ; 千位DD: MOV 30H,#40MOV DPTR,#

38、TAB0MOV A,62HMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#0F9FFHD1: MOVX DPTR,ADJNZ 30H,D1 ; 百位MOV 30H,#40MOV DPTR,#TAB0MOV A,61HMOVC A,A+DPTR01H,TTADD A,#80HTT: MOV DPTR,#0FAFFHD2: MOVX DPTR,ADJNZ 30H,D2;十位MOV 30H,#40MOV DPTR,#TAB0MOV A,60HMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#0FBFFHD3: MOVX DPTR,ADJNZ 30H,D3;个位RETTAB0:DB3FH,06H,5BH,4

39、FH,66H,6DH,7DH,07H,;0 1 2 3 4 5 6 77FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;8 9 A B C D E FDB 76H,78H,38H,6EH,00H ,77H,; H K L Y无 RDELAY12: MOV R4,00HMOV R5,00HX3: DJNZ R4,$DJNZ R5,X3RET；中断0服务程序INT0: PUSH APUSH PSWMOV DPTR,#OBFFFHMOVX A,DPTR ; 读A/D转换结果MOV 2FH,#0FFHCLR CY ;程序调整上下位RLC AJC N1CLR 78HN1: RLC AJC

40、N2CLR 79HN2: RLC AJC N3CLR 7AHN3: RLC AJC N4CLR 7BHN4: RLC AJC N5CLR 7CHN5: RLC AJC N6CLR 7DHN6: RLC AJC N7CLR 7EHN7: RLC AJC N8CLR 7FHN8: MOV A,2FHMOV R0,ASETB 00HPOP PSWPOP ARETI；=延时=DELAY1: MOV R6,#60DE1: MOV R7,#248MOV R7,$DJNZ R6,DE1RETEND;显示区地址分别为 63H, 62H, 61H, 60H;上限温度地址分别为2EH 2DH 2CH;下限温度地址

41、分别为2BH 2AH 29H;用到的位地址有 00H, 01H, 30H3.2 温度设定、传送和显示子程序 编程序，实现温度设定、传送和显示具体程序编写如下SWO: MOV R6 #00HJNB P1.6 XHJNB P1.7 QHXH: MOV R7 #07MOV DPTR #TABMOV A #00HXH1: MOVC A A+DPTRRL AMOV P3.0 CDJNZ R7 HX1INC DPTRAJMP SW1QH: MOV A #00HCJNE R6 #00H QH1ADD A #01HMOV R6 AAJMP XHQH1: CJNE R6 #01H QH2ADD A #01HMO

42、V R6 AAJMP XHQH2: CJNE R6 #02H QH3ADD A #01HMOV R6 AAJMP XHQH3: CJNE R6 #03H SW0AJMP SW0TAB CO 0F9 0A4 0B0 99 92 80 0F8 80 983.3 PWM电压输出子程序编写程序实现PWM电压自动可调宽度脉冲波输出图4-3自动可调宽度脉冲波输出流程图OUTBIT EQU 7FHORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP CTC_INTORG 0030HMAIN: MOV TMOD,#01HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HSETB ESETB ET0W

43、AIT:SJMP WAITCTC_INT:PUSH ACCPUSH PSWCLR TR0JNB OUTBIT,OUT0SETB POUTCLR CMOV A,#0FFHMOV A,#0FFHSETB TR0MOV TL0,AMOV A,#0FFHSUBB A,#0FHMOV TH0,ACLR OUTBITSJMP CTC_OUTOUT0: CLR POUTCLR CMOV A,#0FFHSUBB A,#0FFHMOV TL0,AMOV A,#0FFHSUBB A,#1FSUBB A,0FFHMOV TH0,AMOV A,TL0ADD A,#0FFHMOV TL0,AMOV A,TH0ADDC

44、A,#0FHMOV TH0,ASETB OUTBITCTC_OUT: SETB TR POP PSWOPOP ACCRETI3.4 PID计算子程序PID调节规律的根本输入输出关系可用微分方程表示为：4-14-2u(t) Kp e(t) 丄 e(t)dt Td de(t) Ti 0dt式中e(t)为调节器的输入误差信号，且e(t) r(t) C(t)其中：r(t)为给定值，C(t)为被控变量；u(t)为调节器的输出控制信号；Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；且 enr(n)Td微分时间常数。计算机只能处理数字信号，假如采样周期为T第n次采样的输入误差为en，C(n)，输出为u(n)，PID算

45、法用的微分兰由差分也丄dtT号,口代替，积t分e(t)dt由0ST代替，于是得到UnK P enTi ien en 1 TD-4-3写成递推形式为 Un UnUn 1=Kpen 1)Tin 1eji 0TD (en 2en 1 en 2)Kp(enen 1 )TdTiT(en2en 1en 2)KpGen 1 )Kp T enK P t (en2en 1en 2)1 ) K | 編KD(en2編 1en 2 )TiPpPlPd4-44-5其中：PpKpGen 1)Kp TenTIPdKp(enPiK I en4-62en 1en 2 ) K D (en2en 1 en 2 )4-7显然，PID

46、计算 Un只需要保存现时刻en以与以前的两个偏差量 寄1和匕2。 初始化程序初值en 1 en2 0通过采样并根据参数Kp、K°、K|以与e.、e. 1和 en 2 计算 Un。根据输出控制增量 Un，可求出本次控制输出为Un Unl+厶 Un=Unl Pp P|Pd 4-8由于电阻炉一般是属于一阶对象和滞后的一阶对象，所以式中KP、Kd、KI的选择取决于电阻炉的阶跃响应曲线和实际经验，工程上已经积累了不少行之的参数整定方法。本设计采用 Ziegler-Nichols 提出的PID归一调整法，调整参 数，主要是为了减少在线整定参数的数目，常常人为假定约束条件，以减少独立变量的个数，令

47、：T 0.1TU TI0.5Tu Td 0.125Tu式中Tu称为临界周期。在单纯比例作用下比例增益由小到大，是系统 产生等幅振荡的比例增益Ku，这时的工作周期为临界周期Tu，如此可以得到 Un = Kp(eneni)0.2en1.25(en2en1en2)=K P (enen 1 )0.2K Pen 1 .25 K P (en2en 1en 2 )= KpGen i)Kn a(en 2e. ien 2)4-9式中 KI KP，kd kJ®从而可以调节的参数只有一个。可设计一个调整子程序，通过键盘输入改变Kp值，改变运行参数，使系统满足要求。下面对PID运算加以说明：1、所有的数都变

48、成定点纯小数进展处理。2、 算式中的各项有正有负，以最高位作为符号位，最高位为0表示为正数，为 1表示负数。正负数都是补码表示，最后的计算以原码输出。3、 双精度运算，为了保证运算精度，把单字节8位输入采样值Cn和给定值rn都 变成双字节16位进展计算，最后将运算结果取成高 8位有效值输出。4、 输出控制量Un的限幅处理。为了便于实现对晶闸管的通断处理，PID的 输出现在在0250之间。大于250或小于0的控制量Un都是没有意义的， 因在算法上对Un进展限幅，即5、U minUn Uminu n = U nU min U n U max4-10U maxUn U maxPID的计算公式采用位置

49、式算法，计算公式为Un Uni+Kp(6nSi) K I enK D (en2en 1en 2)=Un iPpPiPd4-11图4-4 PID 计算程序的流程图参照流程图4-4编写程序，程序如下:MOVR5 31HMOVR432HMOVR32AHMOVR2#00HLACALLCPL1LCALLDSUMMOV39,R7MOV3AHR6MOVR535HMOVR436HMOVR0#4AHLCALLMULT1MOVR5 39HM0VR4 3AHM0VR3 3BHM0VR23CHLCALLDSUMM0VR5 33HM0VR4 34HMOVR0 #46HLCALLMULT1M0VR5 49HM0VR4 4

50、8HM0VR34DHM0VR24CHLCALLDSUMM0V4AHR7M0V4BHR6M0VR5 39HM0VR4 3AHM0VR33DHM0VR23EHLCALLDSUMM0VA R7M0VR5AM0VA R6M0VR4AM0VR33BHM0VR23CHLCALLDSUMM0VA R7M0VR5AM0VA R6M0VR4AM0VR33BHM0VR23CHLCALLDSUMM0VR5 37HM0VR4 38HMOVR0 #46HLCALLMULT1M0VR5 49HMOVR4 48HM0VR3 4AHM0VR24BHLCALLDSUMM0VA R7M0VR3AM0VA R6M0VR2AM0VR

51、52FHM0VR4 30HLCALLDSUMM0V2F, R7M0V3O, R6M0V3DH3BHM0V3EH3CHM0V3BH39HM0V3QH3AHM0VA2FHM0V45H,#00HRETC0Nt1:M0VA,30HRLCAM0VA,2FHRLCAM0VR2,ASUBBA,#OFAHJNCC0Nt2MOV45H,R2RETCONt2 MOV45H,#OFAHRET负数双字节-R3R2求补，结果仍存放于 R3R2中，其子程序如下:CPL1:MOVA,R2CPLAADDA #01HMOVR2AMOVA R3CPLAADDCA #00HMOVR3ARET双字节加法R5R4 + R3R2 R7R6。其子程序如下：DSUM MOVA R4ADDA R2MOVR6AMOVA R5ADDCA R3MOVR7 ARET双字节无符号乘法子程序：入口 R7R6 =被乘数；R5R4 =乘数。出口 R0= 乘积的4字节地址指针。工作存放