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基于mcs-51單片機溫度控制系統設計報告(編輯修改稿)

2025-12-16 03:33 本頁面

　

【文章內容簡介】溫度傳感器SV圖21 溫度控制系統第三節溫度控制的算法和程序框圖溫度控制算法通常，電阻爐爐溫控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實測爐溫對所需爐溫的偏差值，然后對偏差值處理獲得控制信號去調節電阻爐的加熱功率，以實現對爐溫的控制。在工業上，偏差控制又稱PID控制，即偏差的比例P,積分I和微分D。這是工業控制過程中應用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到令人滿意的效果。 PID算法由控制理論知，PID控制的理想微分方程為： (31)其中，u(t)=r(t)y(t)稱為偏差值，可作為溫度調節器的輸入信號，r(t)為給定值，y(t)為被測量值；Kp為比例系數，Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，u(t)為調節器的輸出控制信號電壓。但單片微型計算機只能處理數字信號，故上述數學方程必須加以變換。若設溫度的采樣周期為T,第n采樣所得到的輸入偏差en，調節器輸入為un,則有： (32) PID計算程序流程圖計算Kj E(K)計算Kp[E(K)－E(K－1)]計算Kp[E(K)－(K－1)]＋KiE(k)計算Kp[E(K)－(K－1)]＋KiE(k)＋KD[E(K)－2E(K－1)＋E(K－2)]計算P(K)返回根據E（K）=UR—Uj（K）計算E（K）圖31 PID程序流程圖溫度控制程序框圖溫度控制程序的設計應考慮如下：（1）鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示；（2）爐溫采樣、數字濾波；（3）數據處理；（4）越限報警和處理；（5）PID計算、溫度標度轉換。主程序框圖主程序包括8031本身的初始化、并行接口8155初始化等等。大體說來，本程序包括設置有關標志、暫存單元和顯示緩沖區清零、T0初始化、CPU開中斷、溫度顯示和鍵盤掃描等程序。如圖32所示。開始設定堆棧指針清標志和暫存單清顯示緩沖區設定參書初值T0初始化CPU開中斷掃描鍵盤溫度顯示圖32 主程序框圖中斷服務程序框圖 T0中斷服務程序是溫度控制系統的主體程序，用于啟動數/模轉換器、讀入采樣數據、數字濾波、越限溫度報警和越限處理、PID計算和輸出可控硅的觸發脈沖等。，8031利用等待T1溢出中斷的空閑時間（）完成把本次采樣值轉換成顯示值而放入顯示單元緩沖區和調用溫度顯示程序。8031從T1中斷服務程序返回后即可恢復現場和返回主程序。如圖33所示。T1初始化數字濾波下限報警采樣計算PID清上次越限標志取最大PID值輸出=上限？上限？=下限？上限？上限處理置本次越限標志恢復現場返回送本次越限標志上次越限保護現場溫度標度轉換T1中斷完?溫度顯示上限報警請越限標志越限計數器+1越限N次返回恢復現場圖33 中斷程序流程圖主要子服務程序框圖主要服務子程序包括溫度檢測采樣及數字濾波子程序、帶符號雙字節乘法子程序和標度轉換子程序目的是把實際采樣取得的二進制值轉換成BCD碼形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區中，供顯示子程序調用。對于一般線性儀表來說，標度轉換公式為： (33) 其中，A0為一次測量儀表的下限； Am為一次測量儀表的上限；Vx 為實際測量值（工程量）；Vm為儀表上限對應的數字量； V0為儀表下限對應的數字量。其他控制算法不同的控制對象，所采用的算法有所不同。例如對于熱慣性大、時間滯后明顯、耦合強、難于建立精確數學模型的大型立式淬火爐，可以采用人工智能模糊控制算法，通過對淬火爐電熱元件通斷比的調節，實現對爐溫的自動控制，也可以采用仿人智能控制（SHIC）算法和PID控制算法的聯合控制方案，實際應用時應靈活運用。部分程序 LED數碼管的顯示程序六個數碼管的點亮程序如下： DISPLAY: MOV R1,70H 。70放R1中 MOV R5,0FEH PLAY: MOV A,R5 MOV P3,A MOV A

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