溫度控制器畢業(yè)論文

-總結(jié) 27致謝 28參考文獻 29附錄 \ 30第1章前言概述現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎是信息采集控制（即溫度控制器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計算機技術(shù)）。溫度控制器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度控制器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 科學研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量日漸上升。溫度控制器是基于單片機開發(fā)的溫度控制裝置。 其主要功能是,、根據(jù)用戶設定溫度與實際溫度的差值來控制加熱器等執(zhí)行機構(gòu)，從而改變溫度至用戶所需。近些年來，因為溫度控制器環(huán)節(jié)已經(jīng)被納入為分布式控制系統(tǒng)（DCS,個人電腦（P。和可編程邏輯控制器（PL。，全球工業(yè)電子溫度控制器市場增長緩慢。、隨著我國電子溫度控制器市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點。了解國內(nèi)外電子溫度控制器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動向、工藝設備、技術(shù)應用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。目前主要有模擬、集成機械式溫度控制器和智能電子式溫度控制器兩大系列。且國際上新型溫度控制器正從模擬式向數(shù)字式、電子式；從集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。在當今電子信息時代，電子自動化、信息采集控制在任何行業(yè)都是不可逆轉(zhuǎn)的潮流。溫度控制器發(fā)展初期是機械式溫度控制器，這類溫度控制器采用雙金屬片或充氣膜盒感測室內(nèi)溫度，使用波段開關(guān)直接調(diào)整風速。雙金屬片溫度控制器現(xiàn)基/本已淘汰，只使用在一些要求不高較低檔場合；充氣膜盒溫度控制器當前較流行，但總體來講機械式溫度控制器缺點十分明顯：1.機械式溫度控制器外觀陳舊呆板；2.機械式溫度控制器控溫精度差；3.容易打火（直接切換強電）；4.極易在一個極小溫差范圍內(nèi)頻繁開關(guān)水閥（風閥）；5.功能比較單一。鑒于這些，智能電子式溫度控制器全面取代機械式溫度控制器將是不可逆轉(zhuǎn)的潮流。 本文將介紹一款以單片機為核心，具有智能、可編程、環(huán)保和節(jié)能等特點的溫度控制系統(tǒng)的設計。本設計的溫度控制器是已單片機為核心的。單片微型機簡稱單片機，它是在一片芯片上集成了中央處理部件，存儲器、定時器/計數(shù)器和各種輸入輸出設備等接口部件。單片機是微機發(fā)展的一個重要的分支，自問世以來， 性能不斷地改善和提高，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗小、使用方便、性能可靠、價格便宜等優(yōu)點，故在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、家用電器等領(lǐng)域的應用日益廣泛。國內(nèi)雖然起步較晚，但單片機的潛力越來越被人們所重視，尤其在工業(yè)控制、自動化儀器儀表、計算機系統(tǒng)接口、智能化外設等應用領(lǐng)域發(fā)展很快。它的應用對于產(chǎn)品升級換代、機電一體化都具有重要的意義。在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。其中，溫度控制也越來越重要。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用單片機對溫度進行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。課題分析單片機控制系統(tǒng)由微機和工業(yè)生產(chǎn)對象兩大部分組成，其中包括硬件電路和軟件程序，整個控制系統(tǒng)是通過接口將計算機和生產(chǎn)過程聯(lián)系起來實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)處理和控制。本文介紹了MCSF51單片機對溫度控制系統(tǒng)硬件接口和軟件設計的基本思想。包括單片機系統(tǒng)的擴展即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展，輸入 /輸出接口擴展和溫度控制電路的接口。設計思路'首先，收集大量相關(guān)資料，參考多種溫度控制器方案并確定出自己將要設計的方案;'（根據(jù)系統(tǒng)具體指標要求，可以對每一個具體部分進行分析設計。止匕外，整個控制系統(tǒng)可分為硬件電路設計和軟件程序設計兩大部分。 可分別對它們進行分析設計）冉對自己打算設計的方案進行仿真調(diào)試；當仿真調(diào)試得到理想效果時，再將設計好的原理電路制成PCBfe;隨后清點需要的元器件，并購買；最后，按照自己設計的電路完成實物并調(diào)試。第2章系統(tǒng)的基本組成及工作原理系統(tǒng)的基本組成在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。其中，溫度控制也越來越重要。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用單片機對溫度進行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。本系統(tǒng)是由核心處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤顯示模塊、及控制執(zhí)行模塊等組成。方案一： 采用AT89S51作為電路的控制核心，使用12位的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574As行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，控制電路部分采用PWME制可控硅的通斷以實行對溫度的連續(xù)控制，此方案精度相對較高，但價格昂貴。如用于本設計，顯得浪費資源。方案二：采用8031作為控制核心，以使用最為普遍的器件ADC080驊模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制上使用對電阻絲加電使其升溫。此方案簡易可行，器件的價格便宜，且應用簡單。對本次設計而言，相對適宜。綜上分析，針對此次設計，我們采用方案二即可：整個系統(tǒng)由8031單片機、8155外圍接口芯片，以及2732EPROMT擦除程序存儲器、ADC0809真數(shù)轉(zhuǎn)換器、溫度檢測元件和溫度控制電路組成。[8]系統(tǒng)的基本工作原理控制系統(tǒng)工作如下：材料溫度由熱電阻測量，信號放大通過放大器，毫伏信號放大后由A/D轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字量，再通過光電耦合器，進入主機電路。由主機進行數(shù)據(jù)處理，判斷分析，再輸出數(shù)字控制量，去控制加熱功率，從而實現(xiàn)對溫度的控制。同時，超過上下限時進行自動報警，控制中自動顯示溫度值。進行系統(tǒng)設計時，應考慮如下問題：⑴具有掉電保護功能；⑵具有超偏報警功能，超偏時，發(fā)光管以閃光形勢報警；⑶輸入輸出通道和主機都用光電耦合器進行隔離，使儀器具有較強的抗干擾能力；⑷米用六位LED顯??；⑸溫度控制范圍涉及測溫元件、電爐功率的選擇；⑹控制精度、超調(diào)量等指標，涉及到廠A/D轉(zhuǎn)換精度、控制規(guī)律選擇等。系統(tǒng)原理框圖如下所示：

溫度顯示,掉電保護

供電系統(tǒng)溫度顯示f［漱模轉(zhuǎn)換L . L/泡度控?中心（芯片組）圖系統(tǒng)原理框圖本設計溫度控制器以單片機芯片組為控制中心，由掉電保護供電系統(tǒng)對各個部分進行供電。溫度測試電路將溫度信息轉(zhuǎn)換為模電信息，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后再傳到溫度控制中心（芯片組）進行分析處理。在芯片組的處理下，控制溫度控制電路的工作，控制顯示當前溫度及過溫報警。溫度控制電路工作以改變溫度，從而達到控溫目的。第3章測溫電路的選擇及設計熱電偶測溫電路100c熱電偶100c熱電偶是將溫度量轉(zhuǎn)換成電勢大小的熱電傳感器，它被廣泛用來測量—1300c范圍內(nèi)的溫度，它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精度高，熱慣性小，可測局部溫度，集中檢測，自動記錄等特點。[2]圖熱電效應/如圖，將兩種不同材料導體A、B兩端接在一起，一端溫度為T0,另一端為T（T>To）,這時在這個回路中將產(chǎn)生一個與溫度T。、T以及導體料性質(zhì)有關(guān)的電勢Eab（T、T。），這樣構(gòu)成的熱電變換元件稱為熱電偶，可用來測量溫度，這種熱電效應產(chǎn)生的電勢Eab（T、To）是由珀爾帖效應和湯姆遜效應引起的。\常見的幾種標準化熱電偶有：珀錯io—柏熱電偶（WRLB（分度號LB-3）、柏鏤30—柏鏤6熱電偶（WRLL（分度號：LL-2）:鍥銘、鍥硅或鍥銘一鍥鋁熱電偶（WREV（分度號EV-2）:鍥銘一考銅熱電偶（WREA（分度號EA-2）。毫伏變送器毫伏變送器是電動單元組合儀表中的一種，它可以將來自熱電偶的MV1信號轉(zhuǎn)換為電流輸出，同時還能對熱電偶溫一電曲線進行校正，從而使熱電偶檢測的溫度值與變送器的輸出具有線性關(guān)系，本系統(tǒng)中所有用的變送器為EX系列儀表中的熱電偶溫度變送器它的輸入電路有冷端補償和斷偶保護措施，負反饋電路具有線性功能。線性功能：毫伏單元變送用折線近似地代替曲線構(gòu)成非線性負反饋使變送器整個閉合的特性具有非線性，如果這個非線性的規(guī)律和所用熱電偶特性曲線互相抵消，就可以使輸出電壓和電流具有完全正比于溫度的性能。為了提高測量精度入可將變送器進行零點遷移，當溫度范圍為 400C—1000C,熱電偶輸出~,使變送器輸出0~10mv其輸出經(jīng)過電流一電壓變換電路轉(zhuǎn)換為0~5v電壓信號，這樣，使用8位的ADCS量化誤差達士C。熱敏電阻測溫電路熱敏電阻利用感溫電阻，把測量溫度轉(zhuǎn)化成測量電阻的電阻式測溫系統(tǒng)，常用于測量-200C~+500C范圍內(nèi)的溫度，大多數(shù)金屬導體的電阻，都具有隨溫度變化的特性，其特性方程如下：RRo[1a（t3]R、Ro分別為熱電阻在tC和0c時的電阻值。、a為熱電阻的電阻溫度系數(shù)（1/C） \對于絕大多數(shù)的金屬導體，a并不是一個常數(shù)，而是溫度的函數(shù)，不同的金屬導體，a保持常數(shù)所對應的溫度范圍不同，選作感溫元件的材料應滿足如下要求：/⑴材料的電阻溫度系數(shù)a越大，熱阻的系數(shù)大，最敏度越高，\純金屬的a比合金的高，所以一般采用純金屬作熱敏電阻元件。 '⑵在測溫范圍內(nèi)，a保持常數(shù)，便于實現(xiàn)溫度表的線性刻度特性。⑶具有比較大的電阻率，有利于減少熱電阻的體積，減少熱慣性。⑷特性復現(xiàn)性好，容易復制。關(guān)于鉗電阻的特性柏的物理化學性能非常穩(wěn)定，是目前制造熱電阻的比較好的材料，有很好的穩(wěn)定性和測量精度。伯的使用溫度范圍-200℃—+600c0—100c的電阻溫度系數(shù)平均值（103/C）為~,電阻率為（Q?mm2）~在0c時，珀的電阻值R0=100Q溫度測量電路

100KLOOK100KLOOK圖溫度測量電路本電路主要分為兩個部分：一部分是溫度傳感，一部分是信號放大。熱敏電阻Rt隨著溫度的不同而輸出相應的電阻值，從而在各個輸出端輸出不同的電壓值，形成一個微弱的電壓信號。這個電壓信號經(jīng)運放放大處理后，最終輸出一個反應溫度情況的可識別電壓信號Ud第4章芯片組的電路設計ADCO80%8031接口硬件電路設計 /ADCO80是8路輸入單片機模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它采用逐位逼近式/A/D轉(zhuǎn)換原理，可以直接接到微機總線接口上，不需另加I/O接口芯片，/它可作為微機的I/O接口，亦可作為存儲單元對待，它無需進行調(diào)零和滿量程調(diào)節(jié)，多路開關(guān)地址輸入能夠進行鎖存和譯碼，而且其三態(tài)'TTL輸出也可鎖存。

圖ADC0809與8031接口電路如圖所示ADC0809f8031單片機的接口電路，當=0時，選中了ADC0809允許啟動各通道轉(zhuǎn)換與讀取相應的轉(zhuǎn)換結(jié)果），轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOM倒相后接至單片機的外部中斷INT1,當=0時，說明轉(zhuǎn)換結(jié)束，我們選用0通道作為輸入，因而可以把0809視為一個地址為03F8H的外部數(shù)據(jù)存儲單元，對其寫數(shù)據(jù)時，8031的WR信號使ALE和STARTT效，將74LS373鎖存的地址低三位存入0809并啟動ADC當EOCM氐電平時，說明A/D轉(zhuǎn)換正在進行，當EOE高電平（即=0）時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，8031可以讀入轉(zhuǎn)好的數(shù)據(jù)。[11]/8155和8031接口硬件電路設計/8155芯片的結(jié)構(gòu) '/8155芯片是一種多功能的可編程常用外圍接口芯片， 它具有三個可編程I/O端口(A口和B口是8位C口是6位)一個可編程14位定時計數(shù)器和256字節(jié)的RAM能方便地進行I/O擴展和RAMT展，芯片引腳功能如下RESET復位輸入信號AD0~AD7三態(tài)地址/數(shù)據(jù)復用線TOC\o"1-5"\h\zCE:片選信號/ \RD：讀選通信號線，低電平有效WR："寫選通信號線，低電平有效/IO/M,RAM/IO選擇，IO/M=O,CE=0時，單片機選擇8155的RAM讀寫AD0~AD7上的地址為8155的RAM單元地址。 、當IO/M=1,CE=0時，單片機選擇8155的I/O讀寫AD0~AD7上的地址為8155的I/O地址。 \ALE地址鎖存信號線PA0~PA7端口AI/O線PB0~PB7端口BI/O線PC0~PC7端口CI/O線TIMER 定時計數(shù)器的輸入端TIMER0UT:定時計數(shù)器的輸出端\ 8155與8031接口電路8155和8031可以直接連接，不需要任何外加電路，對系統(tǒng)增加了256字平的RAMI22位I/O線及一個計數(shù)器，電路中8031的接8155的CE，接8155的IO/M,~接8155的AD0~AD時,8155的I/O和RAMtt址分配將是：TOC\o"1-5"\h\z=0,=0時選中8155片中RAM地址是0000H~00FFH /=0,=1時選中2/0口，各口分想地址為： /0100H命令狀態(tài)寄存器 /0101HA口地址 /0102HB口地址 /0103HC口地址 /0104H計數(shù)值低8位0105H計數(shù)值高8位和方式寄存器

8155的命令字和狀態(tài)字a、8155的命令字0.0.輸入士口r今士口r今1H2niIhBLEAPC2PCIPfiPh-1-輸出計印爵00310?？诜組t＞控制計印爵00310?？诜組t＞控制8口中斷定時器命令00=無操作01二停止計數(shù)10二時間到由停止計數(shù)11=裝入工作方式和計數(shù)長度后立即啟動計數(shù)器b、8155的控制字-0L：ALT21-11MT4】；岫0；蔡||定喘楣小確的斷口b定喘楣小確的斷口b口耕器滿座d圖8155控制字匚3口驕格清密一嫡A口中斷川口中所請求VccVssP2.0XTM1P2*1PQ.7旅d2VccVssP2.0XTM1P2*1PQ.7旅d2RD-睚8購ALE圖8031與8155接口電路圖2732EPROM勺工作原理及硬件接口設計2732是4Kx8位EPROIW件，有12根地址線A11~A0可以尋址片內(nèi)4K字節(jié)存儲器中任何單元，所以稱2732為4K字節(jié)EPROM它是一種可編程只讀存儲器,單一正5V供電，最大靜態(tài)電流150mA維持電流30mA24線雙列直插式封裝，管腳圖如下：叫一叫一1【風一1巴一a叫一START-EOC一24叫一叫一1【風一1巴一a叫一START-EOC一24一0E一CLK-V一￥ccREF(+)一101112GND-132'?-14ADC0808080928272625一/一叫一叫-ADDAN-ADDB232221201918171615一ADDC_ALE一A(MSB)T—24一產(chǎn)-I4(LSB)-REF(-)—24圖2732管腳圖2732是4Kx8位的EPRO郴件，有12根地址線A11~A0這12根地址線中高4位人8~人11與~連接，低8位A0~A7與地址鎖存器74LS373的輸出端Q0~QM接（這里地址可映象P0口的地址）數(shù)據(jù)端D0~D7ft接與8031的P0口連接，當8031系統(tǒng)發(fā)出低12位地址信息時，分別選中2732片內(nèi)4K字節(jié)存儲器中各單元，2732的CE弓唧為片選信號輸入端，低電平有效，表示選中該、2732芯片。該片選信號決定了2732這塊芯片的4K字節(jié)存儲器在8031系統(tǒng)擴展程序存儲器64KB空間中的位置，圖中接法2732占有的擴展程序存儲器地址空間為、0000H~07FFH[5] \此外，2732的OE■端，Vpp>CE端可組合成2732的各種工作方式（讀待機即維持，寫即編程，編程檢驗等）圖中連接法其工作方式為讀狀態(tài)，當PSEN選通信號為低電平選通2732即把2732中的D0~D7?口上的程序或常數(shù)讀入，8031單片機的P0口上去，當PSEN為高電平時,即無效，則禁止2732的數(shù)據(jù)讀入P0口。

￡AP23P22P2.1P2.08031pa.7段后POSP04P0.3P0.2PO1POOALEPSEM口產(chǎn)cGNDCE41047蚯￡AP23P22P2.1P2.08031pa.7段后POSP04P0.3P0.2PO1POOALEPSEM口產(chǎn)cGNDCE41047蚯273211-ERM目一0DD10&口。HWMTTTTI1I?1?4337D6口5圖2732EPROMW8031硬件接口電路圖中74LS373是帶三態(tài)輸出的8口鎖存器，擴展電路中用作外部地址鎖存器，三態(tài)控制端E接地，以保持輸出暢通，其三態(tài)輸出還有一定的驅(qū)動能力， G端與8031單片機的ALE連接，當G=1時（ALE高電平持續(xù)期間）74LS373的輸出Q0~Q7隨其輸入的D0~D1的狀態(tài)變化即P0口送出的8位地址信號一旦輸出，就能映射/到2732EPROM地址輸入A0~A7上，G端的狀態(tài)由“1”變“0"時（ALE不跳變）低8位地址被鎖存。第5章掉電保護功能電路掉電保護電路功能的實現(xiàn)有兩種方案：一是選用E2ROMI重要數(shù)據(jù)置于其中

二是加接備用電池，如下圖所示，穩(wěn)壓電源和備用電池分別通過二級管接于存儲器或單片機的Vcc端，當穩(wěn)壓電源電壓大于備用電池電壓時，電池不供電，當穩(wěn)壓電源掉電時，備用電池工作。[9]儀器內(nèi)還應設置掉電檢測電路，以便在一旦檢測到失電時，將斷點（PC及各種寄存器）內(nèi)容保護起來，圖中CMOS555成單穩(wěn)形式，掉電時3端輸出低電平脈沖作為中斷請求信號。光電耦合器的作用是防止干擾而產(chǎn)生誤動作，在掉電瞬時，穩(wěn)壓電源在大電容支持下，仍維持供電，這段時間主機執(zhí)行中斷服務程序，將斷點和重要數(shù)據(jù)置入RAM[6]T備用,現(xiàn)圖掉電保護功能圖T備用,現(xiàn)圖掉電保護功能圖第6章溫度控制電路溫度控制電路溫度控制電路采用可控硅調(diào)功方法，雙向可控硅相當于一雙反相并聯(lián)的普通可控硅，具有正反相都能控制導通的特性，可用作調(diào)溫器。將它用在50HZ交流電源和加熱絲電路中，只要在給定周期內(nèi)改變可控硅開關(guān)的接通時間，就能改變加熱功率，從而實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。[13]八八四7 71Vz個?——，\f、ZXW/'ig、

r\ZVV\ZV\Z圖可控硅調(diào)功器輸出功率與通斷電T關(guān)系對于這樣的執(zhí)行機構(gòu)，單片機只要輸出能控制可控硅通斷時間的脈沖作為信號就可以了，這可用一條功線通過程序輸出控制脈沖。為了達到過零觸發(fā)的目的，需要交流電過零檢測電路，此電路輸出對應于50HZ交流電壓過零時刻的脈沖作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，是可控硅在交流電壓過零時刻觸發(fā)導通，電路如下圖：圖過零觸發(fā)電路圖中電壓比較器LM311將50HZ正弦交流電壓變?yōu)榉讲?，方波的正跳沿和負跳沿分別作為兩個單穩(wěn)觸發(fā)器的觸發(fā)信號， 單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經(jīng)二極管或門混合就得到對應于220V市電過零時刻的同步脈沖。此同步脈沖一路作為觸發(fā)同步脈沖加到溫控電路，一路作為計數(shù)脈沖加到單片機 8031和、輸入端。控制規(guī)律的選擇TOC\o"1-5"\h\z電阻爐爐溫控制是這樣一個反饋調(diào)節(jié)作用過程：比較實際爐溫和需要爐溫得到的偏差通過對偏差的處理獲得控制信號去調(diào)節(jié)爐子的加熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。\ /按照偏差的比例，積分和微分產(chǎn)生控制作用，簡稱 PID控制，是過程控制中應用最廣泛的一種控制形式，通過對實際運行效果和理論分析表明，這種控制規(guī)律在相當多的工業(yè)生產(chǎn)中能得到比較好的效果。 /計算機PID算法是用差分方程近似實現(xiàn)的。 /用微分方程表示PID調(diào)節(jié)規(guī)律的理想算式為：/1t de⑴U(t)Kp[e(t)e(t)dtTd—^]Ti0 dt式中e(t尸r(t)-y(t) 為偏差信號，是調(diào)節(jié)器的輸入信號；r(t)是給定值;y(t)為被控變量;U(t)為調(diào)節(jié)器輸出的控制信號；Kp為比例系數(shù);Ti為積分時間常數(shù)；Td為微分時間常數(shù)。計算機只能處理數(shù)字信號，若采樣周期為 T,第幾次采樣輸入偏差為en,調(diào)節(jié)器輸出為Un,PID算法中的微分5用差分一“代替，積分te(t)dtTOC\o"1-5"\h\zdt T 0用ek代替，于是得到UnKp[en-nekTTdenen1],寫成遞Tik0 T推形式：T TdUnUn1Kp[enen1一en——(en2en1en2HTi T改寫成：UnU(n1)Kp?en1]Rq(?細142]U(n1)PpPiR由于電阻爐一般都屬于一階對象和帶純滯后的一階對象，所以式中KRKI、KD的選擇取決于電阻爐的階躍響應特性和實際經(jīng)驗，在程序中假設都為正小數(shù)，參與運算的數(shù)都變?yōu)橛嬎銠C易于處理的形式，數(shù)據(jù)處理方法如下：(1)把所有的數(shù)都變成定點純小數(shù)進行處理(2)算式中的各項都有正負，用補碼表示，計算結(jié)果以原碼輸出。(3)雙精度運算，為了保證運算精度把單字節(jié)16位進行運算，最后結(jié)果取8位有效值輸出。\ 第7章系統(tǒng)程序設計 /系統(tǒng)控制程序采用兩次中斷嵌套方式來設計，首先使T0計數(shù)器能產(chǎn)生與秒鐘定時中斷，作為本系統(tǒng)的采樣周期，在中斷服務程序中啟動A/D讀入采樣數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)濾波、上下線報警處理、PID計算，然后輸出控制脈沖信號，脈沖的寬度由T1計數(shù)器溢出中斷決定。在等待T1中斷時，將本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成對應的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后用顯示子程序，從T1中斷返回后，再從T0中斷返回主程序并繼續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次 T0中斷。系統(tǒng)控制主程序的設計

其中T1中斷嵌套在T0中斷之中，而T1的初值是由PID計算值決定的。所以PID的最大輸出必須小于250,即保證在T0再次溢出中斷之前，T1中斷服務結(jié)束，并以T0中斷返回到主程序，否則程序不能正常進行。程序所點用8031內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯的單元如圖\31VRH3831VRH38KDL3FPI(K)2AVI中間繳32VKL徜EJII10H(K)L林忐出33心E(K)L41VilMKI1況E(H)11 42P然Kill3CE0H)L13Vti2E用3果樣36Kll.的H(K-2)H刎VuiT)2F州II37KIW犯HK-2)I,器30P(K)L圖參數(shù)內(nèi)部RAM^配圖設計堆棧指針清標志和暫存單「開始清顯示緩沖區(qū)設定參數(shù)初值T0初始化CPUFF中斷掃描鍵盤溫度顯示圖主程序流程圖主程序MOV81H,CLR5EHCLR5FH550H;設堆棧清本次越限標志清上次CLRMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVMOVA2FH,30H,3BH,3CH,3DH,3EH,44H,AAAAAAADISM0,ADISM1,ADISM2,ADISM3,ADISM4,ADISM5,ATMOD556H;TLQTH0#06H;#06H;CLRPT0SETBTR0SETBET0SETBEALOOPACALLDISPLYACALLSCANATMPLOOP清暫存單元工中斷服務程序的設計T0中斷服務程序:PUSHPUSHPUSHSETBACALLACALLADPLDPHD5HSAMPFILTER清顯示緩沖T0方式2:T1方式1計數(shù)TO賦值T0為低優(yōu)先級中斷啟動T0允許T0中斷CPU+斷調(diào)用顯示程序調(diào)用掃描程序等待中斷保護現(xiàn)場置標志調(diào)用采樣子程序調(diào)用數(shù)字濾波程序CJNEAWL:MOVC,MOV5FHCLR5EHACALLUPL42H,5EHTPLUi(K)wUmaX!UTPL交換標志濤本次標志上限處理POPDPHPOPDPL ;恢復現(xiàn)場POPRETITPL:HATJNCCLRCJNESETBTPL15FHA,43H,少返回\若Ui(K)>VmaX!UTPL1ACALLPIDMOVAPOPRETITPL:HATJNCCLRCJNESETBTPL15FHA,43H,少返回\若Ui(K)>VmaX!UTPL1ACALLPIDMOVA2FH;清上次越限標志MTPLUi(K)wUmin貝UMTPL正常，綠 \;計算PID;PLD值一(A)NMCPLAINCASETBMOVTL1,MOVTH1;SETBPT1SETBTR1SETBET1ACALLTRASTLOOPACALLDISPLY;求TL1值;輸出控制脈沖A;T1賦初值#OFFH;;T1高優(yōu)先級中斷3;啟動T1;允許T1中斷;標度轉(zhuǎn)換顯示溫度JBD5H,LOOP等待T1中斷POPA；POPDPH ;POPDPL ;RETI;中斷返回MTPLJNCHAT；若Ui(k)>Umin則HATSETB；\MOVA,45H ;\CPLA；INCA；AJMPNM；TPL1:SETB5EH;置本次越限標志JNB5FH,WL;若上次沒越限則轉(zhuǎn)INC44H\;越限計數(shù)器加1MOVA,44H ;CLRC；SUBBA，#N;JNZWL\;越限次數(shù)不等于N轉(zhuǎn)SETB;上限報警，紅燈亮CLR5EH?CLR5FH;清標志POPA?POPDPH?POPDPL;恢復現(xiàn)場RETICLRD5HRETICLRD5HCLRRETI;從中斷返回T1中斷服務程序（由001BH轉(zhuǎn)來）；清標志；停止我T一從中斷返回T1中斷程序涓標志停止輸出圖中斷程序圖TO中斷服務程序I保護現(xiàn)場置標志〕I采樣爐溫交換標志J

上限處理恢復現(xiàn)場返回清上次越F艮標志Ui(k)=Umin? Y-4 置本次越限標志下限及警7|取最大輸出數(shù)J|Wi正常指示計算PID求TLlJY-輸出J[ :T1初始化上.越限丁一越限次數(shù)器加1溫度標志轉(zhuǎn)換顯不溫度D5h=l?恢復現(xiàn)場</返回圖系統(tǒng)控制流程圖采樣程序的設計圖采樣程序流程圖根據(jù)流程圖寫程序如下：，SMAPMOVR0,#2CH;采樣值首址MOVR1,#03H;計數(shù)器賦值SAM1MOVDPTR#03F8H;MOVX@DPTRA;啟動ADCMOVR2 #20H ;延時TOC\o"1-5"\h\zDLYDJNZR2,DLY;結(jié)束？ /HEREJB,HERE等待ADM束MOVXA,@DPTR; /MOV@RO,A\;存放采樣值INCRO 、;DJNER1SAM1 ;RET數(shù)字濾波子程序設計微機控制系統(tǒng)通常直接放在生產(chǎn)現(xiàn)場，會受到嚴重干擾，系統(tǒng)采用濾波方法來濾除干擾，數(shù)字濾波算法有很多，本系統(tǒng)采用中值濾波，就是連續(xù)三次取樣，取中間值作為本次采樣值。三次采樣值分別放于2CH2DH2EH中，取中間值放在累加器A中，同時也轉(zhuǎn)放在2AH單元中，以備進行溫度標度轉(zhuǎn)換用。圖系統(tǒng)控制程序流程圖\［數(shù)字濾波程序流程圖

程序清單如下:FILTERMOVA2CH; (2CH)送ACJNZA,2DH,CMP1;若(2CHw(2DH)貝UCMP1ATMPCMP2CMP1JNCCMP2XCHA ,2DHXCHA ,2CHCMP2MOVA,2DH;ATMPCMP2CMP1JNCCMP2XCHA ,2DHXCHA ,2CHCMP2MOVA,2DH;CJNEA八2EH,MOV2AH,ARETCMP3JCCMP4MOV2AH,ARETCMP4MOVA,2EHCJNEA,2CH,MOV2AH,ARETCMP5JCCMP6XCHA,2CHCMP6MOV2AH,A;RET;/若(2CH>(2DH)WJCMP2；；CMP3若(2DHw(2EH)WJCMP3;否則(2DH送2AH\;返回;若(2DH<(2EH)WJCMP4；；；CMP5若(2EH)w(2CH)WJCMP5；;若(2EH<(2CH)則CMP6；；設計總結(jié)如下：1.本設計硬件部分由溫度檢測、數(shù)據(jù)處理和溫度控制三部分組成，根據(jù)柏溫度傳感器良好的線性特點，對電阻溫度進行檢測，減少了傳感器的非線性誤差。同時利用單片機作為數(shù)據(jù)處理器，并運用PID算法進行數(shù)據(jù)處理。單片機定時對溫度進行檢測，信號經(jīng)A/D變換得到相應的數(shù)字量，送到計算機中進行判斷和運算得到相應的控制量，去控制加熱功率。/2.在溫度測控系統(tǒng)中，由于控制對象是電熱絲，因而沒有制冷效果，但是本人設計目的是控制最低溫度為0C,所以要求控制環(huán)境的環(huán)境濕度不能高于0C,否則即使電熱絲兩端的電勢差為0也達不到控