智能水温控制系统的设计

智能水温控制系统的设计摘要：近年来随着科技的飞速发展，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。本文给出了一个基于AT89C51单片机控制的水温智能控制系统。重点阐述了系统的硬件构成，各部分的主要作用及系统软件的设计过程。设计方案的核心部件是80C51，通过硬件及软件的合理设计，使系统能满足控制模型中不同阶段的要求。系统的采集模块采用了AD590温度传感器作为测温元件，而控制模块则通过控制可控硅的导通和截止，从而控制加热电压的通与断，使控制具有灵敏、可靠、抗干扰能力强等优点。水温直接由人工设定，并能在环境温度变化时实现自动调整以保持设定的温度基本不变，实测水温用十进制数码管显示输出。关键词：智能控制；水温控制；数据采集；温度传感器ADesignOfWaterTemperatureBrainpower

ControllingSystemAbstract：ThepapermaindesignabrainpowercontrollingsystemofwatertemperaturebasedonMCS-51.Itexpoundsemphaticallythehardwarestructureofthesystem,themainfunction,andtheprocessofthesystemsoftwaredesign.ThecoreofthedesignisMCS-51.Throughreasonabledesignofhardwareandsoftwaretomakethesystemmeetthedemandsofdifferentphasesofthecontrolmodel,thecollectionmoduleofthesystemusesAD590astheelementofthetemperaturemeasurement,andthecontrolmoduleusestheopticalshutter.Theheatingvoltageiscontrolledbyopticalshutter,thecontrolhastheadvantagesofsensitiveanddependableandstrongabilityofresistingdisturbance.Thewatertemperaturemaybesetatsomedegreebymanpowerandauto-adjustedasenvironmentiscool,sothewatertemperaturekeepsconstantlyandisdisplayedindecade.KeyWords:Brainpowercontrolling,watertemperaturecontrolling,datecollection,temperaturesensor目录摘要错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"绪论3\o"CurrentDocument"一、总体设计3\o"CurrentDocument"1.1电路实现的功能及特点3\o"CurrentDocument"1.2原理方框图及说明4\o"CurrentDocument"1.3总体方案论证5\o"CurrentDocument"二、硬件设计5\o"CurrentDocument"2.1电源模块5\o"CurrentDocument"2.2主机控制部分论证7\o"CurrentDocument"2.3温度采集模块论证7\o"CurrentDocument"2.4后向温度控制模块论证8\o"CurrentDocument"2.5键盘显示模块论证8三、软件设计错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"3.1主程序设计9\o"CurrentDocument"3.2温度设定、传送和显示子程序22\o"CurrentDocument"PWM电压输出子程序25\o"CurrentDocument"PID计算子程序27\o"CurrentDocument"四、设计总结36参考文献38致谢错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。绪论随着社会的发展和科技的进步以及测温仪器在各个领域的应用，智能化是现代温控系统发展的主流方向，特别是今年来，温度控制系统已应用到生活的各个方面，但是温度控制一直是一个未开发的领域，是与人们息息相关的一个问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景和实际意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一。温度常常是表征对象和过渡状态的重要物理量。各行各业对温度的要求越来越高，可见温度的测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。本文主要介绍单片机温度控制系统的设计过程，其中涉及系统结构设计、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。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变，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定性，避免了因个人设计经验不足而产生过多的系统缺陷。一、总体设计1.1电路实现的功能及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，范围：40—90°C，最小区分度为1°C，并能在环境温度变化时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变；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；该系统的特点是采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40°C提高到60°C）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，以保持设定的温度基本不变。1.2原理方框图及说明采用AT89C51单片机为核心，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。原理方框图如图1-1所示图1-1水温控制原理方框图1.3总体方案论证依据课题要求，提出三种方案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，反馈的温度值和设定值比较后，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。方案二此方案是传统的二位式模拟控制方案，其基本思想与方案一相同，但由于采用上下限比较电路，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。故选择方案三。二、硬件设计2.1电源模块在本设计中，用于控制和运算的单片机以及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±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，滤波电路和稳压电路四部分组成。其基本原理框图如图2-2：变压电路整流

电路滤波电路稳压电路TUWuT：~VCLTA缶LIN三LM78U5CT1枷F2MuFr：：w：-：HUSEMREEVDLTA3E■■■LIKE^CLTAGE图2-2变压电路整流

电路滤波电路稳压电路TUWuT：~VCLTA缶LIN三LM78U5CT1枷F2MuFr：：w：-：HUSEMREEVDLTA3E■■■LIKE^CLTAGE如图2-2所示直流电源的输入为220V的电网电压，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压。再通过整流电路将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下是可以将交流分量全部滤掉，但是因为受负载影响，加之滤波电路并不能达到理想效果。还需要加入稳压电路，使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响。2.2主机控制部分论证方案1：采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，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。比较这3种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案3。2.3温度采集模块论证方案1：采用热敏电阻，可满足35°C--95°C的测量范围，但热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差，对于检测精度小于1°C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范围一55C〜+125C，在-10〜+85C时精度为±0.5C。可编程的分辨率为9〜12位，对应的可分辨温度分别为0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625C，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。其测量范围在-50C--+150C，满刻度范围误差为±0.3C，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1%时，误差只有土0.01C，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。经上述比较，方案3明显优于方案1和2选用方案3。

+J2VGNDIMU1MM<XJI+J2VGNDIMU1MM<XJIUH2—DBI&B&.GNDRDWR[NTRCLKRDB7CtXINDRfiDR5DB4VINADB3VtN-DB2DB1VkEF/2DAflAGNDDGND20TGND.ADCIJS04LCN2.4后向温度控制模块论证20TGND.ADCIJS04LCN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，以及电路的简洁，简单.作为工控产品好.方案2：温控电路要由光电耦合器MOC3041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2.2.5键盘显示模块论证方案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，平面直角显示以及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，信息量比较少，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较多，而且其成本也比较高。方案2：采用可编程控制器8279与传统数码管及地址译码器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，能够方便的进行控制单片机的输出。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74LS164的译码器接受片机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及显示，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，价格便宜的特点。对比两种方案可知，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成本和电路整体的性能，我们采用方案3。三、软件设计3.1软件设计主要完成以下的几部分任务:初始化，设定各参数的初始值，设定各中断及定时器。⑴⑵接收/发射数据此部分程序主要完成数据的控制及显示，其主要通过89C51单片机的全双工串行口完成和键盘部分的双向通信。温度采集和数值转换子程序，此部分程序主要完成将AD590中传送过来的数据进行各种数值的转换及数值的运算(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)。PID和PWM子程序，此部分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

图4-1总流程图ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINT0ORG0030HMAIN:MOVSP,#70H;置初值CLRP1.7MOVR0,#40HSETBPSW.4SETBPSW.3SETBIT0SETBEASETBEX0MOVTMOD,#20H;波特率9600MOVTH1,#0FDHMOVTL1,#0FDHSETBTR1MOVSCON,#50HSETBTICLR30HCLR01HSETBP1.7CLRP1.6CLRP1.5MOVDPTR,#0BFFFHMOVA,#00HMOV2EH,#0MOV2DH,#0ORGMAIN:MOV2CH,#0MOV2BH,#0MOV2AH,#0MOV29H,#0MOV62H,#0LOOP:MOVDPTR,#0BFFFHMOVX@DPTR,A;启动A/D转换CLR00HWAIT:LCALLXUANCHAXUN:JNBP1.3,LOOP1;调整JNBP1.4,LOOP2JNB00H,GG;判断是否再启动LJMPLOOPGG:LJMPWAIT===========上限温度调整===========LOOP1:CLREX0LCALLDELAY1JNBP1.3,$MOV62H,2EHMOV61H,2DHMOV60H,2CHJBP1.2,M2MOVA,2EHADDA,#01DAAMOV2EH,ACJNEA,#10H,M1MOV2EH,#00M1:JNBP1.2,$

M2:JBP1.1,M4MOVA,2DHADDA,#01HDAAMOV2DH,ACJNEA,#10H,M3MOV2DH,#00M3:JNBP1.1,$M4:JBP1.0,M5MOVA,2CHADDA,#01DAAMOV2CH,ACJNEA,#10H,M5MOV2CH,#00M5:JNBP1.0,$SETB30H;是否显示第一位的标志位MOV63H,#11H;显示“上”MOV62H,2EHMOV61H,2DHMOV60H,2CHLCALLDELAYJNBP1.3,TUI;再次中断时，退出LJMPLOOP1==========下限温度调整===========LOOP2:CLREX0JNBP1.3,$MOV62H,2BHMOV61H,2AH

L1:L2:L3:L4:L5:MOV60H,29HJBP1.2,L2MOVA,2BHADDA,#01DAAMOV2BH,ACJNEA,#10H,L1L1:L2:L3:L4:L5:JNBP1.2,$JBP1.1,L4MOVA,2AHADDA,#01HDAAMOV2AH,ACJNEA,#10H,L3MOV2AH,#00JNBP1.1,$JBP1.0,L5MOVA,29HADDA,#01DAAMOV29H,ACJNEA,#10H,L5MOV29H,#00JNBP1.0,$SETB30H;是否显示第一位的标示位MOV63H,#0FH;显示“下”MOV62H,2BHMOV61H,2AH

MOV60H,29HLCALLDELAYJNBP1.4,TUI;再次中断时，退出LJMPLOOP2TUI:MOVA,2BHCLRCCJNEA,2EH,AA;比较上限是否低于下限MOVA,2AHCJNEA,2DH,AAMOVA,29HCJNEA,2CH,AALJMPXXX;正常AA:JNCERRO;上限低于下限，跳转XXX:SETBEX0MOVA,@R0LCALLXUANLJMPWAITERROR:MOV63H,#0EH;显示“ERROR“MOV62H,#15HMOV61H,#15HMOV60H,#0HSETB30HSETB01HEEEE:LCALLDELAYJNBP1.3,XX1;是否重新调整JNBP1.4,XX2LJMPEEEEXX1:LJMPLOOP1XX2:LJMPLOOP2；==========显示数据转换=========Xian:MOVA,@R0MOVB,#100MULABMOVR3,AMOVA,BMOVB,#10DIVABMOVR1,#62HMOV@R1,ADECR1MOV@R1,BMOVA,R3MOVB,#10MULABDECR1MOV@R1,BCLR30HACALLDELAYMOVA,2EHCJNEA,62H,E1MOVA,2DHCJNEA,61H,E1MOVA,2CHCJNEA,60H,E1LJMPE2E1:JCSHANG_BAOLJMPE2；======超上限温度======SHANG_BAO:SETBP1.7SETBP1.6CLRP1.5LJMPX2E2:CLRP1.5CLRP1.6CLRP1.7X1:MOVA,2BHCJNEA,62H,E3MOVA,2AHCJNEA,61H,E3MOVA,29HCJNEA,60H,E3LJMPE4E3:JNCXIA_BAOLJMPE4;======低于下限温度======XIA_BAO:SETBP1.7SETBP1.5CLRP1.6LJMPX2E4:CLRP1.5CLRP1.6CLRP1.7X2:CLR30HACALLDELAY;========串口通信=========MOVR3,#30H;转ASCII码MOVA,62HADDA,R3DAAMLP3:JBCTI,MLP2;当TI为1时清0SJMPMLP3MLP2:MOVSBUF,AMOVA,61HADDA,R3DAAMLP5:JBCTI,MLP4SJMPMLP5MLP4:MOVSBUF,AMOVA,#46;小数点MLP8:JBCTI,MLP9SJMPMLP8MLP9:MOVSBUF,AMOVA,60HADDA,R3DAAMLP7:JBCTI,MLP6SJMPMLP7MLP6:MOVSBUF,AMOVA,#32MLP10:JBCTI,MLP11SJMPMLP10MLP11:MOVSBUF,ARET;=========二延时加显示=========

DELAY:MOVR3,#0A0HD00:ACALLDISPLAYDJNZR3,D00RETDISPLAY:JNB30H,DDMOV30H,#40MOVDPTR,#TAB0MOVA,63HMOVCA,@A+DPTRMOVDPTR,#0F8FFHD0:MOVX@DPTR,ADJNZ30H,D0;千位DD:MOV30H,#40MOVDPTR,#TAB0MOVA,62HMOVCA,@A+DPTRMOVDPTR,#0F9FFHD1:MOVX@DPTR,ADJNZ30H,D1;百位MOV30H,#40MOVDPTR,#TAB0MOVA,61HMOVCA,@A+DPTRJB01H,TTADDA,#80HTT:MOVDPTR,#0FAFFHD2:MOVX@DPTR,ADJNZ30H,D2;十位MOV30H,#40MOVDPTR,#TAB0MOVA,60HMOVCA,@A+DPTRMOVDPTR,#0FBFFHD3:MOVX@DPTR,ADJNZ30H,D3;个位RETTAB0:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,;012345677FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;89ABCDEFDB76H,78H,38H,6EH,00H,77H,;HKLY无RDELAY12:MOVR4,00HMOVR5,00HD3:X3:DJNZR4,$DJNZR5,X3RET;中断0服务程序INT0:PUSHAPUSHPSWMOVDPTR,#0BFFFHMOVXA,@DPTR;读A/D转换结果MOV2FH,#0FFHCLRCY;程序调整高低位RLCAJCN1CLR78H

N1:RLCAJCN2CLR79HN2:RLCAJCN3CLR7AHN3:RLCAJCN4CLR7BHN4:RLCAJCN5CLR7CHN5:RLCAJCN6CLR7DHN6:RLCAJCN7CLR7EHN7:RLCAJCN8CLR7FHN8:MOVA,2FHMOV@R0,ASETB00HPOPPSWPOPARETI=======延时=二=====DELAY1:MOVR6,#60DE1:MOVR7,#248MOVR7,$DJNZR6,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

图4-2温度设定程序流程图具体程序编写如下SW0:MOVR6#00HJNBP1.6XHJNBP1.7QHXH:MOVR7#07MOVDPTR#TABMOVA#00HXH1:MOVCAA+DPTRRLAMOVP3.0CDJNZR7HX1INCDPTRAJMPSW1QH:MOVA#00HCJNER6#00HQH1CLRP2.7CLRP2.6ADDA#01HMOVR6AAJMPXHQH1:CJNER6#01HQH2SETBP2.7CLRP2.6ADDA#01HMOVR6AAJMPXHQH2:CJNER6#02HQH3CLRP2.7SETBP2.6ADDA#01HMOVR6AAJMPXHQH3:CJNER6#03HSW0SETBP2.7SETBP2.6AJMPSW0TAB：C00F90A40B09992800F880983.3PWM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。事*复位outbit置位outbit图4-3自动可调宽度脉冲波输出流程图POUTEQUP1.0OUTBITEQU7FHORG0000HAJMPMAINORG000BHAJMPCTC_INTORG0030HMAIN:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBESETBET0WAIT:SJMPWAITCTC_INT:PUSHACCPUSHPSWCLRTR0JNBOUTBIT,OUT0SETBPOUTCLRCMOVA,#0FFHMOVA,#0FFHSETBTR0MOVTL0,AMOVA,#0FFHSUBBA,#0FHMOVTH0,ACLROUTBITSJMPCTC_OUTOUT0:CLRPOUTCLRCMOVA,#0FFHSUBBA,#0FFHMOVTL0,AMOVA,#0FFHSUBBA,#1FSUBBA,0FFHMOVTH0,AMOVA,TL0ADDA,#0FFHMOVTL0,AMOVA,TH0ADDCA,#0FHMOVTH0,ASETBOUTBITCTC_OUT:SETBTRPOPPSW0POPACCRETI3.4PID计算子程序PID调节规律的基本输入输出关系可用微分方程表示为：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"u()=Ke(t)+—/e(t)dt+T^^(4-1)PTDdt1-I0」式中e(t)为调节器的输入误差信号，且\o"CurrentDocument"e(t)=r(t)-C(t)(4-2)

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；T为积分时间常数;ITD微分时间常数。计算机只能处理数字信号，若采样周期为T第n次采样的输入误差为e〃,TOC\o"1-5"\h\z且e=r(n)=C(n)，输出为u(n)，PID算法用的微分空由差分%一％』代替，积ndtT分le(t)dt由£eKT代替，于是得到0u=Ke+—£T+Te—匕一1(4-3)nPnTDTLIi=0写成递推形式为/△u=u-u\o"CurrentDocument"一e)+—(£e-£e)+^-d(e—2e+e)nn-1TiiTnn-1-显然，PID计算△七只需要保留现时刻e.以及以前的两个偏差量e.1和匕2。初始化程序初值匕1=e.2=0通过采样并根据参数Kp、Kd、K以及e、e1和e计算△u。(4-3)=K(epTn-en-1)+Tn=K(epTn-en-1)+TnITe+手(e-2e+e)-e)+K—e

n-1pti一2en-1+en-2)K(ep+K(eD-2en-1+en-2)=Pp+P+Pd其中：P=K(eP-e-i)=Ke2en-1+en-2)=Kd(4-4)(4-5)(4-6)(4-7)根据输出控制增量△un，可求出本次控制输出为u-u+△u=u+P+P+P(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、妇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⑸，以减少独立变量的个数，令：T=0.1TUT=0.5TTd=0.125孔式中Tu称为临界周期⑹。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Tu⑺，则可以得到△u=Kpke-e1)+0.2e+1.25(e-2e】+e2)]=Kp(e-e1)+0.2Ke+1.25Kp(e-2e】+e2)=Kp(e-e1)+Ke+K。(e-2e】+e2)(4-9)式中K,=0.2Kp，Kd=1.25Kp[8]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、所有的数都变成定点纯小数进行处理。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C〃和给定值r都变成双字节16位进行计算，最后将运算结果取成高8位有效值输出。4、输出控制量七的限幅处理⑻。为了便于实现对晶闸管⑼的通断处理，PID的输出现在在0〜250之间。大于250或小于0的控制量七都是没有意义的，因在算法上对u进行限幅，即n5、uu<uminnminu=<uu<u<u(4-10)"ulax^^u皿PID的计算公式采用位置式算法，计算公式为u=u+K(e—e)+Ke+K(e—2e+e)=u+P+P+P(4-11)n—1PID图4-4PID计算程序的流程图参照流程图4-4编写程序，程序如下：MOVR5，31H

MOVR4,32HMOVR3,2AHMOVR2,#00HLACALLCPL1LCALLDSUMMOV39H，R7MOV3AH，R6MOVR5，35HMOVR4，36HMOVR0，#4AHLCALLMULT1MOVR5，39HMOVR4，3AHMOVR3，3BHMOVR2，3CHLCALLDSUMMOVR5，33HMOVR4，34HMOVR0，#46HLCALLMULT1MOVR5，49HMOVR4，48HMOVR3，4DHMOVR2，4CHLCALLDSUMMOV4AH，R7MOV4BHR6MOVR5，39HMOVR4，3AHMOVR3,3DHMOVR2,3EHLCALLDSUMMOVA,R7MOVR5，AMOVA，R6MOVR4，AMOVR3，3BHMOVR2，3CHLCALLDSUMMOVA，R7MOVR5，AMOVA，R6MOVR4，AMOVR3，3BHMOVR2，3CHLCALLDSUMMOVR5，37HMOVR4，38HMOVR0，#46HLCALLmultiMOVR5，49HMOVR4，48HMOVR3，4AHMOVR2，4BHLCALLDSUMMOVA，R7MOVR3，AMOVA，R6MOVR2，AMOVR5，2FHMOVR4，30HLCALLDSUMMOV2FH，R7MOV30H，R6MOV3DH，3BHMOV3EH，3CHMOV3BH，39HMOV3CH，3AHMOVA，2FHJNBACC.7CONt1MOV45H,#00HRETCONtl:MOVA,30HRLCAMOVA,2FHRLCAMOVR2,ASUBBA,#OFAHJNCCONt2MOV45H,R2RETCONt2：MOV45H,#0FAHRET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，#01HMOVR2，AMOVA，R3CPLAADDCA，#00HMOVR3，ARET+（R3R2）r（R7R6）。其子程序如下:双字节加法（R5R4）DSUM：MOVA，R4ADDA，R2MOVR6，AMOVA，R5ADDCA，R3MOVR7，ARET双字节无符号乘法子程序：入口（R7R6）二被乘数；（R5R4）二乘数。出口（R0）二乘积的4字节地址指针。工作寄存器R3，R2。竖式乘法过程表示为：TOC\o"1-5"\h\zR7R6x）R5R4H64L64jR6xR4H74L74jR7XR4H74L74jR5XR6+）H75L75（R0+3）（R0+2）（R0+1）ROj乘积存储单元MULT：MOVA，R6

MOVB，R4MULABMOV@RO,AMOVR3,BMOVA,R4MOVB，R7MULABADDA,R3MOVR3,A