基于單片機(jī)飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：基于單片機(jī)飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)習(xí)中心： 年級專業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 導(dǎo)師單位： 論文完成時間： 2007 年 5 月 15 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 發(fā)給學(xué)員 1設(shè)計(論文)題目： 基于單片機(jī)飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 2學(xué)生完成設(shè)計(論文)期限2007年12月01日至2008年01月10日3設(shè)計(論文)課題要求：使用計算機(jī)仿真軟件對電路,系統(tǒng)進(jìn)行輔助分析,優(yōu)化電路.結(jié)合實(shí)例對系統(tǒng)的電子仿真實(shí)驗(yàn)的研究.本文主要用tsc-51-/196實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)來對程序進(jìn)行分析,設(shè)計系統(tǒng).主要從以下幾個方便介紹:(一) 了解實(shí)驗(yàn)原理.（二）熟悉tsc-

2、51-/196實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng) (三) 掌握和了解實(shí)驗(yàn)過程 (四) 能夠編出程序 4實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容：(1)畫出原理圖 （2）寫出程序 （2）對程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析（3）tsc-51-/196實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng) 5文獻(xiàn)查閱要求：(1) 武慶生，仇梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用.電子科技大學(xué)出版，1998,12.(2) 朱定華.單片機(jī)原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社，2001,4. 6發(fā) 出 日 期 ： 年 月 日 7學(xué)員完成日期： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽 名: 摘 要在能源日益緊張的今天，電熱水器，飲水機(jī)，電飯煲之類的家用電器在保溫時，由于其簡單的溫控系統(tǒng)，利用溫敏電阻來實(shí)現(xiàn)溫控，因而會造成

3、很大的能源浪費(fèi)浪費(fèi)。 但是利用at89c51單片機(jī)為核心，配合溫度傳感器，信號處理電路，顯示電路，輸出控制電路，故障報警電路等組成，軟件選用匯編語言編程。單片機(jī)可將溫度傳感器檢測到的水溫模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，顯示于led顯示器上。該系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于操作，可靠性高，將會有更廣闊的開發(fā)前景。關(guān)鍵字：單片機(jī) 飲水機(jī) 水溫控制 傳感器 目 錄摘 要i目 錄ii第1章 前 言1第2章 飲水機(jī)概況22.1 飲水機(jī)功能介紹22.2 飲水機(jī)涉水管路系統(tǒng)圖3第3章 飲水機(jī)電氣原理剖析53.1 電氣原理圖53.2飲水機(jī)電氣控制走向6第4章 各種卡片使用及功能84.1 安裝卡84.2 用戶卡84.3 統(tǒng)計卡84.4

4、 清洗卡9第5章 使用注意事項(xiàng)10第6章單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計（一）11第7章單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計（二）167.1 整體方案設(shè)計167.2 系統(tǒng)程序設(shè)計25第8章 結(jié)論31致 謝33參考文獻(xiàn)34第1章 前 言能源問題已經(jīng)是當(dāng)前最為熱門的話題，離開能源的日子，世界將失去一切顏色，人們將寸步難行，雖然本設(shè)計是節(jié)省電能角度出發(fā)，而電能又是可再生能源，但是在今天還是有很多的電能是依靠火力，核電等一系列不可再生的自然資源所產(chǎn)生，一旦這些自然資源耗盡，我們將面臨電能資源的巨大的缺口，因而本設(shè)計從開源節(jié)流的截流角度出發(fā)，節(jié)省電能，保護(hù)環(huán)境。本篇將闡述設(shè)計一個水溫自動控制系統(tǒng)，控制對象為1升凈水，容器為搪瓷

5、器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實(shí)現(xiàn)自動控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。本設(shè)計主要內(nèi)容如下： （1）溫度設(shè)定范圍為4090，最小區(qū)分度為1，標(biāo)定溫度1。（2）環(huán)境溫度降低時溫度控制的靜態(tài)誤差1。（3）用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。（4）采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ?dāng)設(shè)定溫度突變（由40提高到60）時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。（5）溫度控制的靜態(tài)誤差0.2。第2章飲水機(jī)概況2.1飲水機(jī)功能介紹本機(jī)是公司最新研制ic卡智能型溫?zé)犸嬎畽C(jī)，采用了國際上成熟的ic卡智能控制、計費(fèi)技術(shù)，具有體積小，使用簡單，重量輕，無污染，低噪聲，省電耐用等優(yōu)點(diǎn)。 本機(jī)采用全新ic卡自動計費(fèi)系統(tǒng)，

6、有效地解決目前人們飲水難，管理難、收費(fèi)難等社會上存在的種種困擾，進(jìn)一步推動純凈飲用水健康、良性發(fā)展。本飲水機(jī)與水接觸的部件均采用進(jìn)口食品級無毒材料制成，效率高,壽命長，符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。2.2飲水機(jī)涉水管路系統(tǒng)圖圖2-11-儲水罐；2-出水口；3-入水管；4-氣管；5-排污口一 外部結(jié)構(gòu)圖圖2-2序號名稱序號名稱序號名稱1 水瓶抱箍5 水龍頭9 顯示屏2 水瓶箍鎖6 接水盒10 ic卡插口3 聰明座7 制熱指示燈11 電源線4 ic控制面板8 制熱開關(guān)12 固定架總成第3章 電氣原理圖3.1電氣原理圖圖3-132飲水機(jī)電氣控制走向a、功率板： 第4章 各種卡片使用及功能4.1 安裝卡：專門用來

7、啟動飲水機(jī)a安裝卡上存有機(jī)器收費(fèi)費(fèi)率。b插入安裝卡時，機(jī)器顯示屏上顯示“good”,表示安裝成功。c在使用ic卡飲水機(jī)之前，必須用安裝卡對機(jī)器進(jìn)行安裝。d當(dāng)機(jī)器收費(fèi)費(fèi)率需要修改時，請用修改后的安裝卡重新對機(jī)器進(jìn)行安裝。4.2 用戶卡：及用戶消費(fèi)卡a需要飲水時，將用戶卡插入卡口，顯示屏上顯示卡上所剩余額。同時放水閥打開。b出水口定量供水，當(dāng)需要再次喝水時，請將卡拔出，重復(fù)插入，即可獲得定量的飲用水。c用戶卡可反復(fù)充值。4.3 統(tǒng)計卡：專門用來統(tǒng)計銷售情況a、可統(tǒng)計出每臺機(jī)器每個階段的銷售額。b、插入統(tǒng)計卡，顯示屏上顯示“good”即可。c、每次統(tǒng)計完之后，將飲水機(jī)的銷售額清零。4.4 清洗卡：專

8、門用來清洗機(jī)器a、當(dāng)飲水機(jī)需要清洗時，插入清洗卡即可打開出水閥。b、插入清洗卡后，出水閥自動打開，同時顯示屏上顯示“good”，直到拔卡為止。第5章 使用注意事項(xiàng)1請先將固定架總成按圖紙安裝要求固定在墻上, 然后將飲水機(jī)平穩(wěn)地固定在固定架總成面上。2 飲水機(jī)應(yīng)置于人多、方便、干燥、陰涼通風(fēng)的地方，并避開可能有液體噴濺的地方，請勿靠近發(fā)電機(jī)或其他有強(qiáng)磁干擾的電器，以免影響整機(jī)正常工作。3飲水機(jī)在初次使用前用戶應(yīng)進(jìn)行消毒處理，具體方法是：用0.25公斤加有活化劑的clo2與5公斤純凈水混合配制成消毒液。將消毒液由聰明座注入飲水機(jī)持續(xù)消毒20分鐘后，松開底版下熱罐排水閥堵頭上的卡簧，拔掉堵頭，排空消

9、毒液，然后塞上堵頭，再用純凈水注入機(jī)內(nèi)進(jìn)行沖洗，直至排污管出水無氣味為止，最后塞緊堵頭，裝上卡簧。4將接水盒按前頁結(jié)構(gòu)圖中位置裝好。5不要改裝電源插頭，也不要加長電源線，以免導(dǎo)致過熱和火災(zāi)。第6章單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計（一）溫度是工業(yè) 控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在 冶金化 工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中 ，具有舉 足 重輕作用。對于不 同場所、 不同工 藝、所 需溫 度高低范圍不 同、精度不同， 則采用的測 溫元件 、測溫方法以及對溫度的控制 方法也將不 同；產(chǎn) 品工藝不同、控制溫度的精度 不同、時效不 同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的 控制算法也不同因而，對溫度的測控方法多種 多樣。

10、隨著 電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展， 微機(jī)測量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛 的應(yīng)用。利用微機(jī)對溫度進(jìn)行測控的技術(shù)，也便 隨之而生 ，并得到 日益發(fā)展和完善，越來越顯示 出其優(yōu)越性。本設(shè)計即用微機(jī)對溫度進(jìn)行實(shí)時檢 測與控制。 系統(tǒng)功能及 實(shí)現(xiàn)原理： 系統(tǒng)設(shè)計 目標(biāo) 用單片機(jī)對溫度進(jìn)行實(shí)時檢測和控制，以解決工業(yè)及 常生活中對溫度的及 時自動控制問題 ；用十進(jìn)制數(shù)碼顯示實(shí)際溫度值， 方便人工監(jiān)視；用鍵盤輸入溫度控制范圍值，便 于在不同應(yīng)用場所設(shè)置不同溫度范圍值。當(dāng)實(shí)際 溫度值不在該范圍時，系統(tǒng)能 自動調(diào)節(jié)溫度，以 保持設(shè)定的溫度基本不變，達(dá)到自動控制的目的。 系統(tǒng)的溫度最小區(qū)分度為 1。在環(huán)

11、境溫度變化 時，溫度控制的靜態(tài)誤差小于等于05。 系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn) 在達(dá)到對溫度的檢測和 控制的基礎(chǔ)上，達(dá)到一定的測控精度，并盡量使 系統(tǒng)的可靠性高、穩(wěn)定性好、性價 比高、速度快、 使用靈活、實(shí)現(xiàn)容易、便于擴(kuò)充。 設(shè)計原理 本設(shè)計采用 89(251單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，因 89c51在片內(nèi)含 4kb的 eeprom，不需外擴(kuò)展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 簡單。利用 89c51串行口輸出工作方式，使 89c51的利用率大大提高 ，外部電路得以簡化。89c51可直接對鍵盤進(jìn)行掃描讀數(shù)，可直接用串并轉(zhuǎn)換模塊 74ls104驅(qū)動 led顯示溫度值。因其利用率高負(fù)載重 ，后 向電路只需加一塊同向

12、驅(qū)動器即可正常工作。在 串行 傳輸數(shù)據(jù)時，頻率可達(dá)到 1mhz對溫度的顯示完全達(dá)到測控精度要求。 具體方案 硬件電路由單片機(jī)、撥碼開關(guān)顯示器、溫度采集電路、執(zhí)行部件等構(gòu)成，框圖見圖6-1。 系統(tǒng)硬件電路的元器件選擇及其工作原理 本系統(tǒng)硬件包括：溫度采集器件、ad轉(zhuǎn)換器件 、單片機(jī)、io設(shè)備、鍵盤輸入、控制執(zhí)行器件等，各實(shí)現(xiàn)部分的元器件選擇如下。 溫度采集器件選擇 采用集成溫度傳感器ad590，其具有較高的精度和重復(fù)性，不需輔助電源 ，線性好 ，使用方便，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量，便于微機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程測控。 ad590是美 國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫傳感器 ，可以顯示正負(fù)溫度數(shù)值，只需要一個直流電

13、壓源 (4v30v)，功率的需求 比較低 (15mw，5v)。其輸出是高阻抗 (710mg2)電流 ，因而長線上 的電阻對器件工作影響不大。 ad590是 已作過校正 的，共有 i、j、k、lm五擋 ，m擋精度最高。k擋精度居中，測溫精度為 03，測溫重復(fù)性優(yōu)于 01，經(jīng)非線性補(bǔ)償 ，精度可達(dá) 01。 放大器件選擇 微機(jī)測控系統(tǒng)中用到的放大器件品種繁多，功能各異，在此選用低失調(diào)電壓運(yùn)放 op07，工 作原理見圖 6-2。因信號采集電路輸出的電壓較小 ，一般為幾百毫伏 ，故對失調(diào)電壓要求較嚴(yán) ，為保證精度，采用該高精度運(yùn)放。也可考慮用單片集成測量放大器。低失調(diào)運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂和輸入失調(diào)電流

14、溫漂都很小，輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流也很小，因而這類運(yùn)放精度較高。op07采用超高工藝和齊納微調(diào)技術(shù)，使其溫漂很小，廣泛用于精密加法、檢波、微弱信號精密放大。其要求雙電源供電，使用溫度范圍 070c。一般不需調(diào)零，如要調(diào)零 ，可采用調(diào)零電位器調(diào)整，阻值可選 200ki2。使用時，先將輸入端接地，進(jìn)行調(diào)零調(diào)零后，接一輸入電壓，調(diào)節(jié)反饋精密可調(diào)電阻使輸出為輸入的 50倍，即得增益為 50。 adc的選擇及其與 cpu的接口電路 現(xiàn)階段 生產(chǎn)的 adc具有模塊化、與微機(jī)總線兼容等特 點(diǎn)，在選擇 adc芯片時，除需要滿足用戶的各種 技術(shù)要求外，還須注意：數(shù)字輸出的方式； 對啟動信號的要求；轉(zhuǎn)換精度和

15、轉(zhuǎn)換時問； 穩(wěn)定性及抗干擾性 。 逐次逼近式 adc具有較高的轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換 程序固定和精度高的特點(diǎn)，適用于快速 自動檢測 系統(tǒng)與多回路的快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般是轉(zhuǎn)換 速度小于 lms的場合。 日常生活中溫度變化范圍不會太大，本系統(tǒng) 要求最小溫度分辨率為 1，假使溫度變化范圍為 100，整個系統(tǒng)的溫度采集點(diǎn)應(yīng)為 1002=200 個，8位轉(zhuǎn)換器分辨率為 1256，完全滿足轉(zhuǎn)換精 度要求，故本系統(tǒng)采用 8位逐次逼近式 a_d轉(zhuǎn)換 器 adc0809，其為雙列直插式封裝，28只管腳。 cpu與 adc的輸入輸 出接 口電路采用 8212， 它是典型的通用 io接口。輸入信號 usr來 自采樣 保持

16、電路的輸出，先由 cpu輸出一條指令控制啟 動，而轉(zhuǎn)換總是需要一定時問才能完成，轉(zhuǎn)換結(jié) 束后，adc給出一個 donebusy的狀態(tài)信息詳見 圖 6-3。 io設(shè)備 單片機(jī)是通過 io口線 與外部 電 路連接的，io口即可作輸人口又可作輸出口，即可工作在串行方式下，又可以并行方式工作。常用的 io擴(kuò)展芯片有 8155、8212、8255、鍵盤顯 示接口8279等。本系統(tǒng)利用 8951串行口輸出工作方式 ，可直接驅(qū)動數(shù)碼管、發(fā)光二極管，直接掃 描鍵盤，充分利用資源，簡化系統(tǒng)電路。 25 控制執(zhí)行器件 用鍵盤輸入溫度控制范圍值，此處選用 1o線撥碼開關(guān)，其簡單易行，方便直觀，而陣列式鍵盤或撥碼盤結(jié)

17、構(gòu)復(fù)雜，使用不靈活 。 用共 陽極數(shù)碼 管 led顯示溫度值。 輸出控制部分在此只用各種顏色發(fā)光二極管的亮滅進(jìn)行各溫度狀態(tài)下系統(tǒng)對溫度的調(diào)節(jié)方式的模擬演 示。在實(shí)現(xiàn)過程中只要在相應(yīng)電路中通過繼電器驅(qū)動電爐、電扇等加溫降溫執(zhí)行部件即可 。圖 6-1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案原理示意圖圖 6-2 op07工作原理圖圖6-3 cpu與 adc接 口電路第7章單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計（二）7.1 整體方案設(shè)計單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以msp430單片機(jī)為控制核心。整個系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)、a/d轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、i/o設(shè)備、控制執(zhí)行系統(tǒng)等。單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)控制框圖如下所示：圖7-1控制系統(tǒng)

18、框圖溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號后，將電壓信號放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，經(jīng)過低通濾波，濾掉干擾信號送入單片機(jī)。在單片機(jī)中對信號進(jìn)行采樣，為進(jìn)一步提高測量精度，采樣后對信號再進(jìn)行數(shù)字濾波。單片機(jī)將檢測到的溫度信息與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果不相符，數(shù)字調(diào)節(jié)程序根據(jù)給定值與測得值的差值按pid控制算法設(shè)計控制量，觸發(fā)程序根據(jù)控制量控制執(zhí)行單元。如果檢測值高于設(shè)定值，則啟動制冷系統(tǒng)，降低環(huán)境溫度；如果檢測值低于設(shè)定值，則啟動加熱系統(tǒng)，提高環(huán)境溫度，達(dá)到控制溫度的目的。 溫度信號檢測：本系統(tǒng)中對檢測精度要求不是很高，室溫下即可，所以選用高精度熱敏電阻作為溫度傳感器。熱敏電阻具有靈敏度較高、穩(wěn)定

19、性強(qiáng)、互換精度高的特點(diǎn)?？墒狗糯笃麟娐窐O為簡單, 又免去了互換補(bǔ)償?shù)穆闊?熱敏電阻具有負(fù)的電阻溫度特性,當(dāng)溫度升高時,電阻值減小,它的阻值溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線,非線性度較大。而對于本設(shè)計，因?yàn)闇囟纫蟛桓?，是在室溫環(huán)境下，熱敏電阻的阻值與環(huán)境溫度基本呈線性關(guān)系2，這樣可以通過電阻分壓簡單地將溫度值轉(zhuǎn)化為電壓值。 給熱敏電阻通以恒定的電流，可得到電阻兩端的電壓，根據(jù)與熱敏電阻特性有關(guān)的溫度參數(shù)t0 以及特性系數(shù)k，可得下式tt0-kv(t) (1)式中t為被測溫度。根據(jù)上式，可以把電阻值隨溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓值隨溫度變化的關(guān)系,由于熱敏電阻的電信號一般都是毫伏級，必須經(jīng)過放大，將熱敏

20、電阻測量到的電信號轉(zhuǎn)化為03.6之間，才能在單片機(jī)中使用。下圖為放大電路原理圖。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為1.5v。圖7-2放大電路原理圖由于傳感器輸出微弱的模擬信號，當(dāng)信號中存在環(huán)境干擾時，干擾信號也被同時放大，影響檢測的精度，需用濾波電路對先對模擬信號進(jìn)行處理，以提高信號的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用巴特沃斯二階有源低通濾波電路。選取該巴特沃斯二階有源低通濾波電路的截止頻率fh=10 khz 。 控制系統(tǒng)設(shè)計： 軟件設(shè)計： 單片機(jī)溫度控制器控制溫度范圍100到400，采用通斷控制，通過改變給定控制周期內(nèi)加熱和制冷設(shè)備的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，來提高和降低溫度，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。 軟件設(shè)計中選取控制周期tc 為

21、200(t1c) ，導(dǎo)通時間取pn t1c ，其中pn 為輸出的控制量，pn值介于0200之間， t1 為定時器定時的時間，c為常數(shù)。由上兩式可看出，通過改變t1 定時時間或常數(shù)c，就可改變控制周期tc 的大小。溫度控制器控制的最高溫度為400，當(dāng)給定溫度超過400時以400計算。圖6-3為采樣中斷流程圖。圖7-3采樣中斷流程圖數(shù)模轉(zhuǎn)換部分使用單片機(jī)自帶的12位a/d轉(zhuǎn)換器，能同時實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換和控制，免去使用專用的轉(zhuǎn)換芯片，使系統(tǒng)處理速度更快，精度更高，使電路簡化。采樣周期為500 s ，當(dāng)采集完16個點(diǎn)的數(shù)據(jù)以后，設(shè)置標(biāo)志“nadcflag =1”，通知主程序采集完16個點(diǎn)的數(shù)據(jù)，主程序從全

22、局緩沖區(qū)里讀出數(shù)據(jù)。 為進(jìn)一步減小隨機(jī)信號對系統(tǒng)精度的影響，a/d轉(zhuǎn)換后，用平均值法對采樣值進(jìn)行數(shù)字濾波。每16個采樣點(diǎn)取一次平均值。然后將計算到的平均值作為測量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。同時，按照pid算法，對溫度采樣值和給定值之間的偏差進(jìn)行控制，得到控制量。采樣全過程完成后就可屏蔽采樣中斷，同時啟動t1定時3，進(jìn)入控制過程。 溫度值和熱敏電阻的測量值在整個溫度采樣區(qū)間內(nèi)基本呈線性變化，因此在程序中不需要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性校正。msp430的t1定時器中斷作為控制中斷，溫度采樣過程和控制輸出過程采用了互鎖結(jié)構(gòu)，即在進(jìn)行溫度采樣，溫度值處理和運(yùn)算等過程時t1不定時，待采樣全過程進(jìn)行完時再啟動t1定時并同時

23、屏蔽采樣中斷。t1定時開始就進(jìn)入控制過程，在整個控制過程中都不采樣，直到200(t1c) 定時時間到，要開始新一輪的控制周期。在啟動采樣的同時屏蔽t1中斷。圖6-4為t1定時中斷流程圖。圖7-4定時器中斷流程圖圖中，m代表定時器控制周期計數(shù)值，n則表示由調(diào)節(jié)器計算出的控制量。首先判斷控制周期tc是否己經(jīng)結(jié)束。若控制周期tc已結(jié)束(即m=0)，則屏蔽t1定時器中斷，進(jìn)行新一輪溫度采樣；若控制周期tc還未結(jié)束即m0 ，則開始判斷導(dǎo)通時間是否結(jié)束。若導(dǎo)通時間己結(jié)束(即n=0)，則置輸出控制信號為低，并重新賦常數(shù)c值，啟動定時器定時，同時退出中斷服務(wù)程序；若導(dǎo)通時間還未結(jié)束(即n 0 )，則置輸出控制

24、信號為高，控制執(zhí)行其間繼續(xù)導(dǎo)通，重新賦常數(shù)c值，啟動定時器定時，同時退出中斷服務(wù)程序。數(shù)字pid：本文控制算法采用數(shù)字pid 控制，數(shù)字pid 算法表達(dá)式如下所示：其中，kp 為比例系數(shù)；ki=kpt/ti 為積分系數(shù)；t 為采樣周期，ti 為積分時間系數(shù)；kd=kptd/t 為微分系數(shù)，td 為微分時間系數(shù)。u(k) 為調(diào)節(jié)器第k次輸出， e(k) 為第k 次給定與反饋偏差。 對于pid 調(diào)節(jié)器，當(dāng)偏差值輸出較大時，輸出值會很大，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以在實(shí)際中，需要對調(diào)節(jié)器的輸出限幅4，即當(dāng)|u|umax 時，令u=umax 或u=-umax ，或根據(jù)具體情況確定。圖7-5pid子程序 溫

25、度調(diào)節(jié)： pi 控制器根據(jù)溫度給定值和測量值之間的偏差調(diào)節(jié)，給出調(diào)節(jié)量，再通過單片機(jī)輸出pwm 波，調(diào)節(jié)可控硅的觸發(fā)相位的相位角，以此來控制執(zhí)行部件的關(guān)斷和開啟時間，達(dá)到使溫度升高或降低的目的。隨后整個系統(tǒng)再通過檢測前一階段控制后的溫度，進(jìn)行近一步的控制修正，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度監(jiān)控目的。結(jié)論： 本設(shè)計利用單片機(jī)低功耗、處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使用單片機(jī)作為主控制器，對室內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控。其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性較高，具有一定的實(shí)用價值和發(fā)展前景。7.2系統(tǒng)程序設(shè)計主程序如下：org 0000h ajmp start ;主程序 org 000bh ajmp tim0 ;t0中斷子程序 org 0023h

26、ajmp rt ;串口中斷接受子程序 org 0100hstart:mov 50h,#00h ;初始化設(shè)定溫度 mov 51h,#00h mov 52h,#00h mov 53h,#00h mov 54h,#0c6h ;發(fā)送第5個數(shù)碼管字形碼“c” mov tmod,#01h ;t0工作在mode1 mov th0,#0ech ;晶振12m，50ms中斷一次 mov tl0,#78h setb tr0 mov tmod,#20h ;t1工作在mode2 mov th1,#0e6h ;設(shè)波特率 mov tl1,#0e6h setb tr1 mov scon,#50h mov ie,#92h ;允

27、許t0,ri中斷 mov r6,#04h ;初始要接收的數(shù)據(jù)個數(shù) mov r1,#50h ;初始要接收數(shù)據(jù)的起始地址 mov r4,#00h rey: mov a,53h cjne a,#00h,yes sjmp reyyes: mov r3,#00hyes1: clr p2.0 ;開始ad轉(zhuǎn)換 clr p3.6 setb p3.6 acall delayj1: movx a,r0 acall sjcl ;調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序 acall disp djnz r3,mm acall fs ;調(diào)用串口發(fā)送子程序 ajmp yesmm: ajmp yes1sjcl:mov b,#60 mul ab

28、mov 61h,a mov a,b add a,#35 acall l10 mov 60h,r5 ;存十進(jìn)制高八位 （個位和十位） mov a,61h mov b,#9 mul ab mov 61h,b ;存十進(jìn)制低八位 （小數(shù)點(diǎn)） retl10: clr c mov r5,#00h ;初始化十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的地位寄存器 mov r4,#08h ;調(diào)整次數(shù)next:rlc a mov r2,a mov a,r5 addc a,r5 da a mov r5,a mov a,r2 djnz r4,next retdisp: mov a,60h anl a,#0f0h ;取d2的顯示數(shù)據(jù)存入70h swa

29、p a mov 70h,a mov a,60h anl a,#0fh ;取d1的顯示數(shù)據(jù)存入71h mov 71h,a mov 72h,61h ;取d0的顯示數(shù)據(jù)存入72h mov r0,#70h ;取相應(yīng)的字形碼分別存入55-57h mov dptr,#tab mov a,r0 movc a,a+dptr mov 55h,a inc r0 mov a,r0 movc a,a+dptr mov 56h,a inc r0 mov a,r0 movc a,a+dptr mov 57h,a mov a,56h add a,#80h ;在d1字形碼上加小數(shù)點(diǎn) mov 56h,a retfs: mov

30、a,r0 push acc mov tmod,#20h mov th1,#0e6h mov tl1,#0e6h setb tr1 mov scon,#50h mov r0,#54h ;設(shè)定發(fā)送起始地址 mov r7,#04hloop:mov sbuf,r0 jnb ti,$ clr ti inc r0 djnz r7,loop pop acc mov r0,a ret ;串口中斷接受子程序 rt: push acc push psw clr et0 clr es sj: mov r1,sbuf inc r1 cjne r4,#03h,move sjmp move1 move :inc r4 c

31、lr ri jnb ri, $move1:djnz r6,sj mov r4,#00h mov r1,#50h ;重置接收起始地址 mov r6,#04h ;重置接收個數(shù) setb et0 setb es pop psw pop acc reti;t0中斷子程序tim0: push acc push psw mov th0,#0ech ;重設(shè)中斷時間 mov tl0,#78h clr c ;acall js mov a,51h cjne a,70h,q1 ;最高位比 sjmp q2q1: jc off sjmp onq2: mov a,52h cjne a,71h,q3q3: jc offon

32、: clr p1.4 clr p1.2re: pop psw pop acc retioff: setb p1.4 setb p1.2 sjmp redelay:mov r7,#50 djnz r7,$ rettab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h第8章 結(jié)論首先，通過這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專業(yè)知識，也深刻了解寫一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過這樣的一次訓(xùn)練，相信在接下來的日子我們都會了，而且會做得更好。 我所寫的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)省能源的發(fā)展趨勢和國內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，采用了自動化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對水溫的自動檢測和控制。 系統(tǒng)以單片機(jī)at89c52為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對水溫信號的采集、處理、顯示等功能;用protel軟件繪制電路原理圖和pcb電路印刷板圖，并在電路板廠制作控制主板;利用mcs51匯編語言編制,運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是: 1)適用性強(qiáng)，用戶只需對界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶水溫的要求，