溫度傳感器溫度控制設(shè)計(jì)

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)框圖如下所示：圖1-1系統(tǒng)框圖1.2單元電路方案的論證與選擇硬件電路的設(shè)計(jì)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中主要考慮了這幾個(gè)方面：電路簡(jiǎn)單易懂，較好的體現(xiàn)物理思想；可行性好，操作方便。在設(shè)計(jì)過(guò)程中有的電路有多種備選方案，我們綜合各種因素做出了如下選擇。1.2.1溫度信號(hào)采集電路的論證與選擇采用溫度傳感器DS18B20美國(guó)DALLAS公司的產(chǎn)品可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度信號(hào)的采集，有很多優(yōu)點(diǎn)：如直接輸出數(shù)字信號(hào)，故省去了后繼的信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，外圍電路簡(jiǎn)單，成本低;單總線接口，只有一根信號(hào)線作為單總線與CPU連接，且每一只都有自己唯一的64位系列號(hào)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的ROM存儲(chǔ)器中，故在一根信號(hào)線上可以掛接多個(gè)DS18820,便于多點(diǎn)測(cè)量且易于擴(kuò)展。DS18B20的測(cè)溫范圍較大，集成度較高，但需要串口來(lái)模擬其時(shí)序才能使用，故選用此方案。DS18B20單線智能溫度傳感器的工作原理DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最近推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器,與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20單線智能溫度傳感器的性能特點(diǎn)采用單總線專(zhuān)用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）；測(cè)溫范圍為-55°C—+125°C，測(cè)量分辨率為0.0625^；內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM；適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)；

用戶(hù)可分別設(shè)定各路溫度的上、下限;內(nèi)含寄生電源；1.2.4DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示：I/OCVde圖1-2DS18B20I/OCVde圖1-2DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)它采用3腳它采用3腳PR—35封裝或8腳SOIC封裝其管腳封裝如圖1-3所示。BOTTOMVIEWZJNCZJNCZJNC圖1-3DS18B20BOTTOMVIEWZJNCZJNCZJNC圖1-3DS18B20的引腳排列1.2.5輸入輸出通道及其接口設(shè)計(jì)1）溫度檢測(cè)模擬輸入通道設(shè)計(jì)如圖1-4所示：

V/K比槐熟件+3Sgal*V/K比槐熟件+3S而1裁匚_?tLK洲(S253)CPU圖1-4輸入通道原理圖

設(shè)V/F變換器的額定輸出頻率為F,計(jì)數(shù)器對(duì)輸出脈沖的計(jì)數(shù)時(shí)間為T(mén)s,A/D轉(zhuǎn)CPU換結(jié)果的分辨率為i,則有：2'

T一

sF

s取Ts=1s,則在V/F的輸出頻率范圍0?10kHz內(nèi)，可以得到13位的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。品閘管數(shù)字觸發(fā)輸出通道設(shè)計(jì)品閘管的工作方式有：調(diào)壓方式如圖1-5所示：圖1-5調(diào)壓方式原理圖調(diào)壓方式：是通過(guò)利用移相觸發(fā)脈沖調(diào)節(jié)品閘管的導(dǎo)通角，使輸入到電加熱元件的電壓改變，達(dá)到調(diào)節(jié)用電器的輸入功率，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目的。(2)調(diào)功方式調(diào)功方式：觸發(fā)電路采用的是過(guò)零觸發(fā)方式，外加正弦電壓過(guò)零時(shí)控制信號(hào)才使晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通，則負(fù)載上得到的電壓是一個(gè)正弦波，如圖1-6所示

圖1-6波形圖調(diào)功方式輸入電爐的平均功率為：nU2P NRP——輸入電爐的功率；R——負(fù)載有效電阻；U——電網(wǎng)電壓；n——允許導(dǎo)通的波頭數(shù)；N——設(shè)定的波頭數(shù)。當(dāng)n=0時(shí)，電爐的輸入功率為零；n=N時(shí)，電爐的輸入功率為滿(mǎn)功率。由以上分析可得品閘管數(shù)字觸發(fā)輸出通道設(shè)計(jì)，如圖1-7和圖1-8所示：同步脈沖h圖1-8波形圖3） 撥碼盤(pán)給定輸入通道撥碼盤(pán)作為數(shù)字量的輸入設(shè)備，設(shè)定和修改碼盤(pán)值可作為控制系統(tǒng)的給定值。輸入非數(shù)字信息時(shí)，需要事先將非數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼，再由撥碼盤(pán)輸入。4） 數(shù)碼顯示輸出通道包括：數(shù)字量輸出接口電路；鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)電路；七

段數(shù)碼管顯示器。5）打印機(jī)輸出通道包括：系統(tǒng)配置了通用打印機(jī)接口電路；打印內(nèi)容包括表頭、制表、采樣數(shù)據(jù)和采樣時(shí)間。1.2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換亦稱(chēng)模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，與數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換相反，是將連續(xù)的模擬量（如象元的灰階、電壓、電流等）通過(guò)取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。例如，對(duì)圖象掃描后，形成象元列陣，把每個(gè)象元的亮度（灰階）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字表示，即經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，構(gòu)成數(shù)字圖象。通常有電子式的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和機(jī)電式模/數(shù)轉(zhuǎn)換二種。在遙感中常用于圖象的傳輸，存貯以及將圖象形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的處理。例如：圖像的數(shù)字化等。 信號(hào)數(shù)字化是對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行數(shù)字近似，它需要用一個(gè)時(shí)鐘和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂數(shù)字近似是指以N-bit的數(shù)字信號(hào)代碼來(lái)量化表示原始信號(hào)，這種量化以bit位單位，可以精細(xì)到1/2F。時(shí)鐘決定信號(hào)波形的采樣速度和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變換速率。轉(zhuǎn)換精度可以做到24bit，而采樣頻率也有可能高達(dá)1GHZ，但兩者不可能同時(shí)做到。通常數(shù)字位數(shù)越多，裝置的速度就越慢。1.2.7模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程論證模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣、保持、量化和編碼四個(gè)過(guò)程。在某些特定的時(shí)刻對(duì)這種模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量叫做采樣，量化噪聲及接收機(jī)噪聲等因素的影響，采樣速率一般取fS=2.5fmax。通常采樣脈沖的寬度tw是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持一段時(shí)間，這就是保持過(guò)程。量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，量化的主要問(wèn)題就是量化誤差。假設(shè)噪聲信號(hào)在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān)。編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制代碼輸出。這些過(guò)程有些是合并進(jìn)行的，例如，采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分。1.2.8A/D的轉(zhuǎn)換的原理頃sj?lA數(shù)字量輸出（n位頃sj?lA數(shù)字量輸出（n位）輸入模擬電壓ADC:采程-保持電路采樣展寬信號(hào)圖1-9原理圖1.2.9A/D的轉(zhuǎn)換作用由于溫度傳感器采集到的是模擬電壓信號(hào)，而計(jì)算機(jī)只識(shí)別數(shù)字信號(hào)，因此必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別，其轉(zhuǎn)換的溫度才能通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。1.351單片機(jī)的簡(jiǎn)介MCS-51系列單片機(jī)是Intel公司在總結(jié)MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上于20世紀(jì)80年代初推出的高檔8位單片機(jī)。MCS-51系列的制成及發(fā)展與HMOS工藝的發(fā)展密切相關(guān)，HMOS是高性能的NMOS工藝。1.3.1MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部采用模塊式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組成框圖如圖1-10所示：程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器圖1-10MCS-51系列單片機(jī)組成框圖由圖1-10可見(jiàn)，MCS-51系列單片機(jī)主要由以下部件通過(guò)片內(nèi)總線連接而成：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、并行輸入/輸出口（P0口乍3口）、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、總線控制及時(shí)鐘電路。1.3.2引腳定義引腳是單片機(jī)和外界進(jìn)行通信的通道連接點(diǎn)，用戶(hù)只能通過(guò)引腳組建控制系統(tǒng)。從應(yīng)用的角度來(lái)看，引腳的應(yīng)用是單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要基礎(chǔ)。由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)量是有限的，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)控制所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其引腳數(shù)目。為解決這一矛盾，單片機(jī)的某些信號(hào)引腳被賦以雙重功能。如圖1-11所示：

P1.0Pl.lPl2Pl3PL4Pl,5Pl6Pl7RST/VpDRXD/P3.0TXO/P3.P1.0Pl.lPl2Pl3PL4Pl,5Pl6Pl7RST/VpDRXD/P3.0TXO/P3.1INTO/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1GNE)012345678901CM47/89-1111111110987654321098765432143333333333222222222nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnVCcPO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6PO.7/AD7EA/VppALE/PROGPSENP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A1OP2.1/A9P2.0/A8VvCCP1P0P3P2RSTALEXTAL1PSEXTAL2— EASS圖1-1140引腳PDIP封裝的80C51單片機(jī)的引腳排列及邏輯符號(hào)圖1、 電源及電源復(fù)位引腳：（1） VCC（40腳）：正常操作時(shí)接+5V直流電源。（2） Vss（20腳）：接地端。（3） RST/VpD（9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端。在該引腳上輸入一定時(shí)間（約兩個(gè)機(jī)器周期）的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。該引腳的第二功能是vpd，即備用電源輸入端。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，可將+5V備用電源自動(dòng)接入VpD端，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使復(fù)電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。PD（4）EA/VPP（31腳）：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)/編程電源輸入。當(dāng)EA保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，訪問(wèn)地址范圍在0?4KB內(nèi)；當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0FFFH，即訪問(wèn)地址超出4KB時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序；當(dāng)EA保持低電平時(shí)，不管單片機(jī)內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（從0000H地址開(kāi)始）。由此可見(jiàn)，對(duì)片內(nèi)有可用程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)而言，或端應(yīng)接高電平，而對(duì)片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，可將或接地。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于施加21V的編程電源（VPP）。2、 時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1和XTAL2：（1） XTAL1（19腳）：外接石英晶體和微調(diào)電容引腳1。它是片內(nèi)振蕩電路反向放大器的輸入端。采用外部振蕩器時(shí)此引腳接地。（2） XTAL2（18腳）：外接石英晶體和微調(diào)電容引腳2。它是片內(nèi)振蕩電路反向放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)此引腳為外部振蕩信號(hào)輸入端。3、 ale/E（30腳）：低8位地址鎖存控制信號(hào)/編程脈沖輸入。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于把P0口輸出的低8位地址鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器期間，ALE信號(hào)兩次有效；而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，ALE信號(hào)一次有效。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖布。4、 有（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，此引腳定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀取外部程序存儲(chǔ)器的信號(hào)，每個(gè)機(jī)器周期PSEN兩次有效，此時(shí)地址總線上送出的地址為外部程序存儲(chǔ)器地址；在此期間，如果訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，不會(huì)產(chǎn)生PSEN信號(hào)。5、 并行雙向輸入/輸出（I/O）口引腳：（1） P0口的P0.0~P0.7引腳（39~32腳）：8位通用輸入/輸出端口和片外8位數(shù)據(jù)/低8位地址復(fù)用總線端口。（2） P1口的P1.0~P1.7引腳（1~8腳）：8位通用輸入/輸出端口。（3） P2口的P2.0~P2.7引腳（28~21腳）：8位通用輸入/輸出端口和片外高8位地址總線端口。（4） P3口的P3.0~P3.7引腳（10~17腳）：8位通用輸入/輸出端口，具有第二功能。1.3.3主要功能和特性（1） 可以仿真63K程序空間，接近64K的16位地址空間；（2） 可以仿真64Kxdata空間，全部64K的16位地址空間；（3） 可以真實(shí)仿真全部32條IO腳；（4） 完全兼容keilC51UV2調(diào)試環(huán)境，可以通過(guò)UV2環(huán)境進(jìn)行單步，斷點(diǎn)，全速等操作；（5） 可以使用C51語(yǔ)言或者ASM匯編語(yǔ)言進(jìn)行調(diào)試；（6） 可以非常方便地進(jìn)行所有變量觀察，包括鼠標(biāo)取值觀察，即鼠標(biāo)放在某變量上就會(huì)立即顯示出它此的值；（7） 可選使用用戶(hù)晶振，支持0—40MHZ晶振頻率；（8） 片上帶有768字節(jié)的xdata,您可以在仿真時(shí)選使用他們，進(jìn)行xdata的仿真；（9） 可以仿真雙DPTR指針；（10） 可以仿真去除ALE信號(hào)輸出；（11） 自適應(yīng)300-38400bps的所有波特率通訊；（12） 體積非常細(xì)小,非常方便插入到用戶(hù)板中.插入時(shí)緊貼用戶(hù)板，沒(méi)有連接電纜，這樣可以有效地減少運(yùn)行中的干擾,避免仿真時(shí)出現(xiàn)莫名其妙的故障；（13）仿真插針采用優(yōu)質(zhì)鍍金插針，可以有效地防止日久生銹，選擇優(yōu)質(zhì)園腳IC插座，保護(hù)仿真插針，同時(shí)不會(huì)損壞目標(biāo)板上的插座；（14） 仿真時(shí)監(jiān)控和用戶(hù)代碼分離,不可能產(chǎn)生不能仿真的軟故障；（15） RS-232接口不計(jì)成本采用MAX202集成電路，串行通訊穩(wěn)定可靠，絕非一般三極管的簡(jiǎn)易電路可比。2系統(tǒng)框圖2.1系統(tǒng)原理圖給定值—(gig)出〔溫度門(mén)原料油 圖2-1系統(tǒng)原理圖2.2系統(tǒng)框圖由系統(tǒng)原理圖可畫(huà)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖為2-2系統(tǒng)框架圖閉環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)一一不管任何擾動(dòng)引起被控變量偏離設(shè)定值，都會(huì)產(chǎn)生控制作用去克服被控變量與設(shè)定值的偏差。因此閉環(huán)控制系統(tǒng)有較高的控制精度和較好的適應(yīng)能力，其應(yīng)用范圍非常廣泛。缺點(diǎn)---閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制作用只有在偏差出現(xiàn)后才產(chǎn)生，當(dāng)系統(tǒng)的慣性滯后和純滯后較大時(shí)，控制作用對(duì)擾動(dòng)的克服不及時(shí)，從而使其控制質(zhì)量大大降低。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)定值的不同形式，又可分為定值控制系統(tǒng)，隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。

3溫度系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)由以上分析可知，鍋爐的溫度控制系統(tǒng)可以近似為二階系統(tǒng)，可表示為，設(shè)采樣周期T=0.5s。s(s+1)3.1計(jì)算廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)1-e一Tss(s+1)(1z-1)+1)(1z-1)+1)(1zT)(1z-1)(1-z-1)2zT(1-e-Tz一1)-(1-z一頃1-e-Tz-1)+(1-z-1)2(1-z-1)(1-e一Tz-1)z-1[(e-T+t-1)+(1-e-T-te-T)z-1]把T=0.5s、(1-z一頃1-e-Tz一1把T=0.5s、z-1(1+0.832)z-1e-Tz-1(1+0.832)z-10.107G(z)= (1-z-1)(1-0.607z-1)3.2①(z)的計(jì)算zz一N-1(1-e-T/T)由于①(z)=(1-e-Tz一1)此處N=0、T=0.5s，t是整個(gè)系統(tǒng)(包括數(shù)字控制器和被控對(duì)象)的時(shí)間常數(shù)，代入上式得zT(1-e-T/T)(1-e-T膏z一1)由于G決z由于G決z)=1-①(z)所以G(z)=1-①(z)=e(1-e-T/Tz一1)3.3數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)由數(shù)字控制器的公式把式（3）中的Q（乙）和把式（3）中的Q（乙）和ge0.934(1-e-T/T)(1-0.607z-1)D(z)= 1+0.832z-13.4消除振鈴現(xiàn)象由于直接用大林算法構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)，數(shù)字控制器的輸出U（z）會(huì)以1/2的采樣頻率大幅度上下擺動(dòng)，我們把這種現(xiàn)象叫做振鈴現(xiàn)象。振鈴現(xiàn)象與被空對(duì)象的特性、閉環(huán)時(shí)間常數(shù)、采樣周期、純滯后時(shí)間的大小等有關(guān)，振鈴現(xiàn)象中的震蕩是衰減的，并且由于被控對(duì)象中慣性環(huán)節(jié)的低通特性，使得這種震蕩對(duì)系統(tǒng)輸出幾乎無(wú)任何影響，但是振鈴現(xiàn)象卻會(huì)增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磨損。所以要想盡辦法消除振鈴現(xiàn)象。由于令z=-1附近的極點(diǎn)會(huì)引起振鈴現(xiàn)象，為消除振鈴令現(xiàn)象，令z=-1附近的極點(diǎn)的z=1，代入上式得D(z)=0.510(1—e-t/TX1—0.607z-1)4硬件設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，它由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：信號(hào)轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1 : 2 : 3圖4-1系統(tǒng)硬件電路4.1信號(hào)轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路信號(hào)轉(zhuǎn)換調(diào)理就是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后調(diào)理為可采集的電壓信號(hào)。具體電路如圖4-2所示：+土利 4-LSV圖4-2信號(hào)轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路4.2數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并通過(guò)并行接口芯片將

A/D轉(zhuǎn)換器米用高精度的A/D轉(zhuǎn)換器米用高精度的MC14433，圖4-3為MC14433的典型電路圖。Eaann?I?n?iFkMM皿-MEaann?I?n?iFkMM皿-MPMsisnu辮需界3落M畿KtME圖4-3MC14433典型電路圖MC14433是三位半十進(jìn)制（即11位二進(jìn)制數(shù)）的雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換速率為4-10Hz，它無(wú)控制啟停信號(hào)，一旦上電，就不斷地轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果采用BCD碼動(dòng)態(tài)掃描輸出，它的千位、百位、十位、個(gè)位的BCD碼輸出為分別與DS1、DS2、DS3、DS4輸出高電平是相對(duì)應(yīng)，由于它們無(wú)三態(tài)特性，不可與PC機(jī)直接相連，因此要通過(guò)并行接口芯片相連接。又因?yàn)镸C14433無(wú)內(nèi)部參考電壓源，因此利用低溫漂的集成化的精密電源MC1403來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓。4.3數(shù)據(jù)顯示模塊PC機(jī)將采集到的溫度值經(jīng)處理后送往LED數(shù)碼管上顯示，并在屏幕上打印出控制曲線。這部分可利用PC微機(jī)總線接口實(shí)驗(yàn)裝置上的現(xiàn)有資源，在實(shí)驗(yàn)裝置信號(hào)轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路上本模塊提供了六個(gè)LED數(shù)碼管，CPU通過(guò)兩個(gè)端口來(lái)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，分別為段輸出選通端和位選通端。數(shù)據(jù)的輸出顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，利用眼睛的視覺(jué)慣性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字顯示。4.4脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動(dòng)電路脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動(dòng)部分的原理圖（圖中包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分）如下圖4-4所示：

7TIJITEl士sCftPkhmeB^氐UA礎(chǔ)EnKgassTJlMS7TIJITEl士sCftPkhmeB^氐UA礎(chǔ)EnKgassTJlMS圖4-4脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動(dòng)電路本電路用于完成反饋控制的功能，利用PC機(jī)輸出的經(jīng)PID控制算法處理后的誤差信號(hào)去控制產(chǎn)生具有一定占空比的脈沖，并送往驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行脈沖放大。改變占空比的調(diào)節(jié)方法有脈寬調(diào)制(PWM)和脈頻調(diào)制(PFM)。由原理圖可知本系統(tǒng)采用PWM方式，即工作頻率不變，通過(guò)改變后級(jí)電路的導(dǎo)通與截止比來(lái)改變占空比。圖上所示各點(diǎn)的波形具體體現(xiàn)了本電路的工作過(guò)程。4.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)這部分電路比較簡(jiǎn)單，由雙向可控硅(品閘管)及電路組成，見(jiàn)圖所示。品閘管一旦觸發(fā)，管子就導(dǎo)通，把控制信號(hào)減少甚至完全去掉，它仍然導(dǎo)通，只有當(dāng)陽(yáng)極電流減少到維持電流以下，管子才會(huì)截止。不過(guò)雙向可控硅則無(wú)所謂陰、陽(yáng)極。本電路可控硅采用BT138600E，見(jiàn)圖4-5所示，其中T1：主端子T2：主端子G：門(mén)極圖4-5BT138600E電路5軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)控制程序的任務(wù)（1）系統(tǒng)初始化。（2） 多路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的切換控制。（3） 溫度反饋信號(hào)采樣和數(shù)字濾波、線性化處理。（4） 讀給定輸入值，且將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。（5） 完成系統(tǒng)的控制算法和控制輸出。（6） 定點(diǎn)或巡回顯示溫度值和網(wǎng)帶速度值。（7） 定時(shí)打印時(shí)間、溫度和網(wǎng)帶運(yùn)行速度。（8） 按控制功能將程序分成三個(gè)程序模塊：5.2系統(tǒng)初始化程序模塊系統(tǒng)初始化包括：（1） 設(shè)置堆棧；（2） 清除動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；（3） 初始化打印緩沖區(qū)；（4） 設(shè)置計(jì)數(shù)器的控制字和計(jì)數(shù)初始值；（5） 設(shè)置時(shí)鐘系統(tǒng)的初始值；（6） 設(shè)置控制算法程序的初始值；（7） 系統(tǒng)中斷控制初始化等。如圖5-1為初始化模塊流程圖設(shè)置控制算法程序中斷服務(wù)程序的任務(wù):(中斷服務(wù)程序的任務(wù):(1)(2)(3)5.45.3外部中斷服務(wù)程序模塊讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，以BCD碼的形式送到數(shù)碼管中顯示。讀取溫度給定值并將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。外部中斷產(chǎn)生ls鐘內(nèi)，將多路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到下一個(gè)通道。定時(shí)打印程序模塊實(shí)現(xiàn)任務(wù)：實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序；根據(jù)設(shè)定時(shí)間完成打印控制。如圖5-2為定時(shí)打印程序模塊流程圖圖5-2定時(shí)打印程序模塊流程圖6系統(tǒng)仿真分別進(jìn)行給定值變化和干擾變化仿真，并與PID控制的變化加以比較，整理得出如圖6-1所示的波形圖：圖6-1燃燒系統(tǒng)的內(nèi)模控制與PID控制的階躍響應(yīng)曲線由圖6-1可以看出，內(nèi)?？刂票绕胀≒ID控制更能獲得良好的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，穩(wěn)定速度快，超調(diào)量減小，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)投入運(yùn)行之后，滿(mǎn)足了系統(tǒng)的控制要求。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，使用維護(hù)方便，性能可靠；采用微機(jī)控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；改善了勞動(dòng)條件，消除了人為因素；易于現(xiàn)代化管理和產(chǎn)品質(zhì)量分析?？偨Y(jié)通過(guò)這次單片機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)使我對(duì)所學(xué)的單片機(jī)控制技術(shù)理論知識(shí)有了深層次的理解和掌握，增強(qiáng)了自己對(duì)所學(xué)單片機(jī)控制技術(shù)理論知識(shí)的靈活運(yùn)用，增強(qiáng)了自己的獨(dú)立思考和創(chuàng)新綜合素質(zhì)能力，尤其是運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)把自己所學(xué)的單片機(jī)控制技術(shù)分散理論知識(shí)聯(lián)系起