食物倉(cāng)儲(chǔ)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)院（系）： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間: 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目食物倉(cāng)儲(chǔ)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括單片機(jī)的選擇，輸入輸出通道，鍵盤(pán)顯示電路；2、建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；3、推導(dǎo)pid控制算式，設(shè)計(jì)pid算法的程序流程圖或程序清單；4、仿真研究，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。5、撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)溫度控制范圍：-5+5 c誤差小于5%低于下限或高于上限時(shí)報(bào)警進(jìn)度計(jì)劃1、布置任務(wù)，查閱資料

2、，確定系統(tǒng)方案（1天）2、被控對(duì)象建模（1天）3、算法推導(dǎo)，程序設(shè)計(jì)（3天）4、撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2天）指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的果蔬倉(cāng)儲(chǔ)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從硬件和軟件的思路來(lái)分析其原理，對(duì)硬件原理圖和程序流程圖進(jìn)行了系統(tǒng)的描述。系統(tǒng)主要功能是檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度和溫度越限報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)測(cè)量和控制，并采用pid算法，將溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，通過(guò)顯示器顯示當(dāng)前溫度。本設(shè)計(jì)單片機(jī)控制部分由2部分組成，第一部分是控制制冷機(jī)的制冷量，通過(guò)單片機(jī)pid算法，輸出模擬信號(hào)送到變頻器，來(lái)控制壓縮機(jī)來(lái)控制制冷量。第二部

3、分是控制空調(diào)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度升高。從而達(dá)到將倉(cāng)儲(chǔ)溫度控制在最佳溫度范圍內(nèi)的控制目的。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；果蔬倉(cāng)儲(chǔ)；溫度控制目 錄第1章 緒論1第2章 課程設(shè)計(jì)的方案22.1 概述22.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)2第3章 硬件設(shè)計(jì)43.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.2 核心芯片的選擇53.3 a/d轉(zhuǎn)換器的選擇63.4 模擬量傳感器的選擇83.5 變頻器的選擇93.6 led顯示與鍵盤(pán)電路93.7 系統(tǒng)總電路圖9第4章 軟件設(shè)計(jì)114.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)114.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖14第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)20參考文獻(xiàn)21第1章 緒論我國(guó)北方冬季寒冷而漫長(zhǎng)，大力推廣果蔬倉(cāng)儲(chǔ)來(lái)滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)水果蔬菜的需要，隨著人

4、們生活水平的日益增長(zhǎng)，對(duì)果蔬的要求也較高，對(duì)果蔬儲(chǔ)存的最重要的一個(gè)因素就是溫度控制。冬季對(duì)果蔬儲(chǔ)存是一個(gè)對(duì)溫度要求較高的設(shè)計(jì)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，水果和蔬菜會(huì)發(fā)變質(zhì)發(fā)爛：當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，對(duì)水果蔬菜會(huì)造成冷凍狀態(tài)，失去原有的味道，所以對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)的溫度要求是非常高的。倉(cāng)儲(chǔ)溫度采集系統(tǒng)主要應(yīng)用在對(duì)果蔬的儲(chǔ)藏，本系統(tǒng)由檢測(cè)軟件、a/d轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、傳感器組成。采集控制器可接傳感器，控制器報(bào)警輸出以一個(gè)采集控制器為一個(gè)采集單元，報(bào)警輸出參考值可以是2采集點(diǎn)平均溫或單點(diǎn)溫度，平均溫度報(bào)警輸出更加合理，更加準(zhǔn)確絕對(duì)避免溫度突變誤報(bào)。采集器防水處理可以安裝在-5+5 c的倉(cāng)儲(chǔ)溫度范圍內(nèi)，可壁掛式安裝或嵌入式安裝。 溫度

5、控制系統(tǒng)主要適用于藥品儲(chǔ)藏、食品儲(chǔ)藏、水果儲(chǔ)藏、蔬菜儲(chǔ)藏、疫苗儲(chǔ)藏，血液儲(chǔ)藏等，但本設(shè)計(jì)方案主要對(duì)于水果和蔬菜的儲(chǔ)存溫度進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)發(fā)展的進(jìn)度和對(duì)水果蔬菜最適溫度的研究，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)溫度的要求也越來(lái)越高，為了讓人類(lèi)的生活更加完美，吃到的水果蔬菜既新鮮又美味，倉(cāng)儲(chǔ)溫度的控制系統(tǒng)起著重要作用，為了使單片機(jī)控制溫度更加精密，所以對(duì)系統(tǒng)的要求更高。第2章 課程設(shè)計(jì)的方案 概述本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)果蔬倉(cāng)儲(chǔ)溫度系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“單片機(jī)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。 應(yīng)用場(chǎng)合: 應(yīng)用于

6、蔬菜、水果倉(cāng)儲(chǔ)儲(chǔ)存 ，冷庫(kù)溫度控制系統(tǒng)有一個(gè)脈沖溫度傳感器，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)可以顯示冷庫(kù)中的溫度值?？刂破饔?2v蓄電池供電。系統(tǒng)功能介紹: 利用傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，并通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)中，通過(guò)pid算法將溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而達(dá)到對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)溫度控制的目的。系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)儲(chǔ)存在我國(guó)北方是比較常見(jiàn)的一種對(duì)水果和蔬菜的儲(chǔ)存方法，其主要是檢測(cè)倉(cāng)儲(chǔ)內(nèi)部的溫度，并將溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保證水果蔬菜新鮮。本設(shè)計(jì)溫度控制以單片機(jī)為核心，選用8052芯片作為控制器件。 果蔬倉(cāng)儲(chǔ)的電源采用交流電，使用可控硅來(lái)控制溫度功率，本設(shè)計(jì)采用單相220v交流電即可。該溫度控制系統(tǒng)啟動(dòng)后

7、，能夠按實(shí)測(cè)溫度和設(shè)定溫度通過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算輸出信號(hào)從而控制雙相晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)控制果蔬倉(cāng)儲(chǔ)冷卻功率，調(diào)節(jié)溫度使溫度保存在設(shè)定值。在單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算的同時(shí)會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警判斷，來(lái)決定是否輸出報(bào)警信號(hào)等，采用pid控制算法，將溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并在顯示器上顯示出當(dāng)前溫度值。該溫度控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分，溫度采樣、主機(jī)部分和實(shí)現(xiàn)部分，在設(shè)計(jì)單片機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)要通過(guò)pid算法求出當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)的溫度值，利用專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，軟硬件相結(jié)合來(lái)完成本次設(shè)計(jì)，熟練掌握pid計(jì)算方法來(lái)完成溫度值的求得，選用適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)芯片，完成各接口的連接以及各部分的結(jié)構(gòu)圖和流程圖，根據(jù)各部件要求及設(shè)計(jì)思路，可得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如

8、下所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)模擬量傳感器a/d轉(zhuǎn)換器鍵盤(pán)按鈕變頻器空調(diào)機(jī)顯示電路圖2.1 系統(tǒng)總體框圖第3章 硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)所需單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示：圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖圖3.1是溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)主要由單片機(jī)，檢測(cè)系統(tǒng)及變換電路、鍵盤(pán)、顯示器、變頻器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，采用了模塊化的設(shè)計(jì)方案，組建方式靈活，具有良好的擴(kuò)展性。 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路變頻器控制對(duì)象輸出溫度檢測(cè)及變換電路圖3.2 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)的性能特點(diǎn)：（1） 可靠性高，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)系統(tǒng)可靠性作了充分的論證， 同時(shí)采取了相應(yīng)的解決措整個(gè)系統(tǒng)的可靠性高，使運(yùn)行安全、可靠。（2） 控制精度高，由于對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)溫

9、度分布進(jìn)行了分析，找出最佳測(cè)量點(diǎn)，在設(shè)計(jì)方案上采用了開(kāi)關(guān)量控制和模擬量控制以提高精確度，在硬件上采用了高精度的傳感器和性能良好的集成芯片，使溫度精度進(jìn)一步提高滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)溫度要求。（3） 可控點(diǎn)多，擴(kuò)展性能良好，采用平均值算法客服了以往溫控制能單點(diǎn)測(cè)量某一區(qū)的溫度值。核心芯片的選擇目前，市場(chǎng)上以mcs-51系列單片機(jī)應(yīng)用最廣，配合其生產(chǎn)的芯片業(yè)最多，而且51系列以能完成本系統(tǒng)所需要求，價(jià)格較低，所以本系統(tǒng)選用51系列單片機(jī)at89c52作為核心芯片。at89c52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）接口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)時(shí)器，2個(gè)雙全工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)

10、口線(xiàn)，at89c52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。將其通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)和再一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的flash存儲(chǔ)器可有效的降低開(kāi)發(fā)成本。其引腳如圖所示其主要功能特性如下：兼容mcs51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫(xiě)flash rom32個(gè)雙向i/o口256*8bit內(nèi)部ram3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)時(shí)器中斷時(shí)鐘頻率0-24mhz2個(gè)串行中斷可編程uart串行通道2個(gè)外部中斷源2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn) a/d轉(zhuǎn)換器的選擇a/d轉(zhuǎn)換器采用ad5240芯片，它是采用cmos工藝制作的單片41/2位a/d轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容元件等。組成一個(gè)滿(mǎn)量程為2v的數(shù)

11、字電壓表，其引腳功能及芯片圖如下圖所示。ad5240主要特點(diǎn)如下：1 在每次a/d轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自行進(jìn)行調(diào)零操作。2 具有自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能。3 所以輸出端與ttl電路相等。4 有過(guò)量程和欠量程標(biāo)志信號(hào)輸出，可用作自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。5 輸出為動(dòng)態(tài)掃描bcd碼。6 對(duì)外提供6個(gè)輸入，輸出控制信號(hào)，因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接受/發(fā)送器，微處理器或其他控制電路連接使用。7 status 當(dāng)輸出電壓超出量程范圍，status將會(huì)變高，該信號(hào)在clk信號(hào)結(jié)束時(shí)變高，在start階段開(kāi)始時(shí)變低。8 clk：時(shí)鐘輸入端，工作于雙極性情況下，最高時(shí)鐘頻率為125khz，這時(shí)轉(zhuǎn)換次數(shù)為3次每秒

12、左右。如果輸入信號(hào)為單極性的，最高時(shí)鐘頻率為1khz，這時(shí)轉(zhuǎn)換速度為25次每秒左右。9 dgnd：數(shù)字地10 r/h；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換保持控制端，該端接高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換器自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換。每隔40002個(gè)時(shí)鐘完成一次a/d轉(zhuǎn)換。該端為低電平時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后保持轉(zhuǎn)換結(jié)果，輸入一個(gè)正脈沖后，重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換。雙積分a/d轉(zhuǎn)換工作原理 電路先對(duì)未知的輸入模擬電壓進(jìn)行固定的時(shí)間積分，然后轉(zhuǎn)為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行反向計(jì)分，直至計(jì)分輸出返回起始值，則對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓積分的時(shí)間正比于模擬輸入電壓，輸入電壓大，則反向積分時(shí)間長(zhǎng)，用高頻率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖來(lái)測(cè)量時(shí)間，即可以得到相應(yīng)模擬電壓的數(shù)字量。 模擬量傳感器的選擇當(dāng)將單片

13、機(jī)用于做測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)量信號(hào)的輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的信息，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件的觀(guān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)的拾取，一半都離不開(kāi)傳感器，這是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)往往是一種非電物理量，而計(jì)算機(jī)只是一個(gè)能識(shí)別和處理電信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)，因此利用傳感器將非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)才能完成測(cè)量和控制功能。一般情況下，一切隨溫度變化而物體性質(zhì)也發(fā)生變化的物質(zhì)均可作為溫度傳感器，一般真正能作為實(shí)際中使用的傳感器物體可具備如下特點(diǎn)：（1） 物體的特性隨著溫度的變化有較大的變化，且變化量易于測(cè)量。（2） 對(duì)溫度變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3） 性能誤差及老化

14、小，重復(fù)性好，尺寸小。（4） 有較強(qiáng)的耐機(jī)械、化學(xué)及熱作用等特點(diǎn)。（5） 與被檢測(cè)的溫度范圍和精度像適應(yīng)。（6） 價(jià)格適宜，適合于批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)采用的溫度傳感器是熱電阻，熱電阻是溫度測(cè)量中最常用的傳感器，其測(cè)溫區(qū)寬，測(cè)量的準(zhǔn)確度和靈敏度都較高，尤其在高溫范圍內(nèi)，有較高的精度，熱電阻已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品系列化，易于選用。 變頻器的選擇本系統(tǒng)采用的變頻器是交流變頻器，通過(guò)變頻器的調(diào)速功能來(lái)改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制冷機(jī)或空調(diào)機(jī)，從而來(lái)改變倉(cāng)儲(chǔ)內(nèi)部的溫度，該系統(tǒng)所選用的交流變頻器的普通型變頻器，其主要特點(diǎn)是變速快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)，操作簡(jiǎn)單，可靠性高。交流變頻器在該系統(tǒng)中主要作用是來(lái)改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)溫度調(diào)節(jié)的速度

15、快慢，本系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間要求并不高，所以選用交流變頻器能夠達(dá)到所期望的目的，市場(chǎng)上普通型交流變頻器的價(jià)格并不高，對(duì)本系統(tǒng)的成本并沒(méi)有影響，所以該變頻器是滿(mǎn)足本系統(tǒng)的最佳變頻器。led顯示與鍵盤(pán)電路本系統(tǒng)采樣三位顯示作用，第一位顯示溫度的正負(fù)，第二位顯示溫度的整數(shù)位，第三位顯示的是溫度的小數(shù)位，根據(jù)規(guī)定的溫度范圍所得。led顯示是由發(fā)光二極管組成的顯示器，是智能化測(cè)量控制儀表中簡(jiǎn)單而又常用到的設(shè)備，常用來(lái)指示機(jī)器的狀態(tài)或其他信息。他的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，壽命長(zhǎng)，對(duì)電壓電流的要求低容易實(shí)現(xiàn)等，因而在智能化控制儀表中得到了廣泛應(yīng)用。在多位led顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，通常將所有位的段選線(xiàn)相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一

16、個(gè)8位i/o口控制，形成段選線(xiàn)的復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極和共陰極分別由相應(yīng)的i/o口線(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。各位led能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線(xiàn)處于選通狀態(tài)，同時(shí)，段選線(xiàn)上數(shù)出相應(yīng)的輸出碼，這樣同一時(shí)刻，3位led中只有選通的那位顯示數(shù)值，本系統(tǒng)顯示精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，例如通過(guò)pid檢測(cè)到當(dāng)前溫度為零上1.5 c時(shí)，相應(yīng)的顯示為，百位+、十位1、各位5。系統(tǒng)總電路圖系統(tǒng)電路連接包括單片機(jī)，a/d轉(zhuǎn)換，傳感器，單片機(jī)，顯示電路，鍵盤(pán)電路及執(zhí)行單元，通過(guò)各引腳將各單元連接起來(lái)，其連接電路圖如下所示。圖3.5 總電路圖第4章 軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)

17、軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求是能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)溫并顯示所測(cè)得的溫度以及根據(jù)要調(diào)節(jié)的溫度，采用一定的算法使控制的溫度與所調(diào)節(jié)的相符。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)時(shí)決策，實(shí)時(shí)控制來(lái)完成，將程序分解成模塊來(lái)處理。軟件程序所要完成的任務(wù)：（1） 利用a/d來(lái)完成對(duì)倆個(gè)通道進(jìn)行選擇（2） 鍵盤(pán)掃描、識(shí)別、溫度顯示（3） 數(shù)據(jù)處理（4） 越限處理（5） pid運(yùn)算 主程序：主程序只需要進(jìn)行一些at89c52本身的初始化，然后等待中斷的產(chǎn)生，初始化包括中斷允許寄存器的設(shè)置，對(duì)中斷的優(yōu)先級(jí)ip的設(shè)定，t0的初始化，等待中斷。 t0中斷服務(wù)程序：t0中斷程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，讀入采樣數(shù)

18、據(jù)，數(shù)字慮波，越限溫度報(bào)警和越限處理，計(jì)算等。從t0中斷程序中，還需要用到一系列的子程序，如溫度采用值的子程序，數(shù)字濾波子程序限處理子程序，計(jì)算子程序，標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序和溫度顯示程序。常規(guī)pid控制是一種線(xiàn)性控制，如圖4.1所示。被控對(duì)象積分比例微分+r（t）e（t）c（t）圖4.1 pid控制原理圖在制冷控制中，根據(jù)給定溫度值與實(shí)際輸出溫度值構(gòu)成控制偏差=-，然后將偏差按比例、積分、微分，通過(guò)線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量，控制被控對(duì)象，控制規(guī)律是：其中，是比例系數(shù)，是積分時(shí)間，是微分時(shí)間。對(duì)于制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，采用變頻器來(lái)控制，因此其pid控制規(guī)律可采用增量式差分方程：其中，k為采樣序號(hào)，是第k次時(shí)計(jì)算機(jī)輸出值

19、，是第k次采用輸入 差值， 為第k-1次采用輸出偏差值。把測(cè)得的倉(cāng)儲(chǔ)溫度與設(shè)定值相比，便可得到二者的偏差，然后經(jīng)過(guò)pid的運(yùn)算，得到控制器的輸出量，驅(qū)動(dòng)變頻器改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率，來(lái)改變倉(cāng)儲(chǔ)內(nèi)部的溫度。pid參數(shù)的整定控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞取決于控制器與被控對(duì)象之間的特性配合是否恰當(dāng)，因此pid控制器的參數(shù)應(yīng)由被控對(duì)象來(lái)空調(diào)機(jī)來(lái)確定。由于空調(diào)機(jī)是一個(gè)多參數(shù)，大慣性的對(duì)象，可將其看作延遲對(duì)象，應(yīng)滿(mǎn)足：其中，是空調(diào)機(jī)的時(shí)間常數(shù)，由于被控對(duì)象中有儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，對(duì)于突變的輸入，其輸出不能立即復(fù)現(xiàn)，因此時(shí)間常數(shù)反映了一個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)平衡的時(shí)間長(zhǎng)短，為空調(diào)機(jī)的延時(shí)，表示輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量所需要的延時(shí)一段時(shí)間，為空調(diào)機(jī)的增益

20、，反映了對(duì)象的自平衡性，s為拉普拉斯變換算子?？照{(diào)機(jī)的特性參數(shù)k、t、將隨著熱負(fù)荷的大小變化而變化，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)曲線(xiàn)法求得。實(shí)驗(yàn)如下，給壓縮機(jī)一個(gè)速度階躍，空調(diào)機(jī)的制冷量將對(duì)應(yīng)一個(gè)響應(yīng)，可以測(cè)得空調(diào)機(jī)響應(yīng)制冷的一個(gè)曲線(xiàn)。然后根據(jù)響應(yīng)曲線(xiàn)求得t、k、分別為：其中，為空調(diào)機(jī)流量的階躍變化，為空調(diào)機(jī)制冷量的變化，是空調(diào)機(jī)響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)0.28時(shí)的時(shí)間，是空調(diào)機(jī)響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)0.632的時(shí)間。對(duì)應(yīng)求得： 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)空調(diào)機(jī)的參數(shù)得到該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： = 又因?yàn)?所以 由增量型公式： 其中，本實(shí)驗(yàn)選用傳遞函數(shù)為： g（s）= 1/（0.1s+1）*2/（0.1s+1）通常取，從圖中可得到=0.32s

21、通常取，從圖中可得到 求得pid調(diào)節(jié)器控制參數(shù) 根據(jù)求得的數(shù)據(jù)計(jì)算偏差值，并控制偏差值5%，若偏差值5%，采用pid參數(shù)整定法將偏差值控制在5%以?xún)?nèi)，這樣才能夠保證能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的溫度范圍內(nèi)，即將溫度控制在-5+5攝氏度。由此看出，空調(diào)機(jī)是一個(gè)多參數(shù)相互耦合的系統(tǒng)，各種干擾導(dǎo)致其右強(qiáng)烈的非線(xiàn)性，因此在采用滯后一個(gè)慣性環(huán)節(jié)時(shí)，進(jìn)行了線(xiàn)性處理，才得到了pid控制參數(shù)，pid控制算法能使空調(diào)機(jī)的參數(shù)k、t、在一定范圍內(nèi)變化，仍具有一定的適應(yīng)性，這也是很多制冷系統(tǒng)采用pid算法的原因。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖本系統(tǒng)編程采樣單片機(jī)編程，利用所學(xué)知識(shí)來(lái)完成各部分編程，本程序設(shè)計(jì)采用?；O(shè)計(jì)思路，這種設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)是

22、便于編程，調(diào)試程序，編程效率高，其基本思路是將整個(gè)控制系統(tǒng)的功能分解成幾個(gè)相應(yīng)的獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)模塊，使其在的每一個(gè)模塊完成某一特定的功能，使它們的運(yùn)行不受其他模塊的影響。同時(shí)，在整個(gè)系統(tǒng)的主程序中，利用順次查詢(xún)方式完成數(shù)據(jù)處理，邏輯運(yùn)算，功能塊調(diào)試等。盡量減少跳轉(zhuǎn)指令，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，為增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性，可以采用冗余設(shè)計(jì)，對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。增加一個(gè)軟件定時(shí)器，當(dāng)單片機(jī)受到各種干擾而失效，因此程序跑飛，也可能使程序進(jìn)入死循環(huán)，因此，可以采用程序監(jiān)控技術(shù)。開(kāi)始ie設(shè)置ip設(shè)置t0初始化等待中斷圖4.2 主程序流程圖保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)采樣溫度數(shù)字濾波是否超過(guò)上限pid算出溫度溫度轉(zhuǎn)換達(dá)到溫度標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)

23、現(xiàn)場(chǎng)返回循環(huán)是恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回否是否超過(guò)下限是pid算出溫度溫度轉(zhuǎn)換達(dá)到溫度標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回否循環(huán)圖4.3 中斷服務(wù)流程圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試及pid控制算法測(cè)的得出系統(tǒng)傳遞函數(shù)，根據(jù)其pid參數(shù)得到相應(yīng)的pid曲線(xiàn)圖，其圖形如下圖所示：本系統(tǒng)所以程序如下： #include /包含單片機(jī)寄存器的頭文件#include /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件unsigned char code digit10=0123456789; /定義字符數(shù)組顯示數(shù)字unsigned char code str= welcome; /說(shuō)明顯示的是溫度unsigned char code error=error!chec

24、k!; /說(shuō)明沒(méi)有檢測(cè)到unsigned char code temp=temp:; /說(shuō)明顯示的是溫度unsigned char code tabsbit rs=p05; /寄存器選擇位，將rs位定義為p2.0引腳sbit rw=p06; /讀寫(xiě)選擇位，將rw位定義為p2.1引腳sbit e=p07; /使能信號(hào)位，將e位定義為p2.2引腳/sbit bf=p17; /忙碌標(biāo)志位，將bf位定義為p0.7引腳void delay1ms unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j33void delaynms(unsigned char n) uns

25、igned char i; for(i=0;in;i+)返回值：result。result=1，忙碌;result=0，溫度超過(guò)上限bit busytest(void) bit result; rs=0; rw=1; e=1; /e=1，才允許讀寫(xiě) return result;void writeinstruction (unsigned char dictate) while(busytest()=1); /如果忙就等待 rs=0; /根據(jù)規(guī)定，rs和r/w同時(shí)為低電平時(shí)，可以入指令 rw=0; e=0; /e置低電平 ;void display_explain(void) unsigned

26、 char i; writeaddress(0x00); /寫(xiě)顯示地址，將在第1行第1列開(kāi)始顯示 i = 0; /從第一個(gè)字符開(kāi)始顯示 while(stri != 0) /只要沒(méi)有寫(xiě)到結(jié)束標(biāo)志，就繼續(xù)寫(xiě) writedata(stri); /將字符常量寫(xiě)入lcd i+; /指向下一個(gè)字符 delaynms(100); /延時(shí)100ms較長(zhǎng)時(shí)間，以看清關(guān)于顯示的說(shuō)明 void display_symbol(void) unsigned char i; writeaddress(0x40); /寫(xiě)顯示地址，將在第2行第1列開(kāi)始顯示 i = 0; /從第一個(gè)字符開(kāi)始顯示 while(tempi !=

27、0) /只要沒(méi)有寫(xiě)到結(jié)束標(biāo)志，就繼續(xù) writedata(tempi); /將字符常量寫(xiě)入lcd i+; /指向下一個(gè)字符 delaynms(50); /延時(shí)1ms給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間void display_dot(void) writeaddress(0x49); /寫(xiě)顯示地址，將在第2行第10列開(kāi)始顯示 writedata(.); /將小數(shù)點(diǎn)的字符常量寫(xiě)入lcd delaynms(50); /延時(shí)1ms給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 void display_cent(void) unsigned char m;writeinstruction(0x40);/寫(xiě)年月日 for(m=0;m40 dela

28、ynms(50); /延時(shí)1ms給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 void display_temp1(unsigned char x)unsigned char j,k,l; /j,k,l分別儲(chǔ)存溫度的符號(hào)、個(gè)位、小數(shù)位 j=0 /取正l=x%10; /取個(gè)位k=x%0.1 /取小數(shù)位 writeaddress(0x46); /寫(xiě)顯示地址,將在第2行第7列開(kāi)始顯示 writedata(digitj); /符號(hào)位字符常量寫(xiě)入lcd writedata(digitk); /將個(gè)位數(shù)字的字符常量寫(xiě)入lcd writedata(digitl); /將小數(shù)位數(shù)字的字符常量寫(xiě)入lcd delaynms(50); /延

29、時(shí)1ms給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 void display_temp2(unsigned char x) writeaddress(0x4a); /寫(xiě)顯示地址,將在第2行第11列開(kāi)始顯示 writedata(digitx); /將小數(shù)部分的第一位數(shù)字字符常量寫(xiě)入lcd delaynms(50); /延時(shí)1ms給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間void readyreadtemp(void) init_ds18b20(); /將ds18b20初始化 writeonechar(0xcc); / 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 writeonechar(0x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 for(time=0;time100;time+) ; /溫度轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時(shí)間 init_ds18b20(); /將ds18b20初始化 writeonechar(0xcc); /跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 writeonechar(0xbe); /讀取溫度寄存器,前兩個(gè)分別是溫度的低位和高位 void main(void) lcdinitiate(); /將液晶初始化 delaynms(5); /延時(shí)5ms給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 if(init_ds18b20()=1) display_error(); display_explain(); display_symbol(); /顯示溫度說(shuō)明 d