基于單片機的飲水機溫度控制系統設計-資料下載頁

【導讀】自動化程度高、安全性好、功能多、使用方便、功率小、加熱快、可靠性高等特點。干擾設計等方面的問題。本系統以ATMEL公司的AT89C51單片機為核心，由。DS18B20、信號處理電路、鍵盤控制電路、LED顯示電路、輸出控制電路等構成。主要包含的程序有：主程序、顯示子程序、PID控制子程序等。硬設計時均采取了有效的抗干擾措施。

　　

【正文】 取 采 樣 轉 換 值 NX設 定 初 值將 NX和 初 值 轉 化 成 雙 字 節 整 數計 算 e ( k ) = ui( k ) u計 算 △ PP( k ) = KP* ( e ( k ) e ( k 1 )計 算 △ Pi( k ) = Ki* e ( k )計 算 △ Pd( k ) = Kd* [ e ( k ) 2 * e ( k 1 ) + e ( k 2 )計 算 △ P ( k ) = △ Pp( k ) + △ Pi( k ) + △ Pd( k )P ( k ) = △ P ( k ) + P ( k 1 )e ( k 2 ) e ( k 1 ) e ( k 1 ) e ( k ) 返 回 圖 PID 控制算法流程圖 （ 4） PID 控制器的參數整定 PID 控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。 PID 控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類 ：一是理論計算整定法； 它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必 可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法； 它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，并且方法簡單、易于掌握，在工程實際中 被廣泛采用。 PID 控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數基于單片機的飲水機溫度控制系統的設計 22 進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID 控制器參數的整定步驟如下 ： (1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作 。 (2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期 。 (3)在一定的控制度下通過公式計算得 到 PID 控制器的參數。 數字顯示 編一小程序，實現數字顯示 —— 分別實現 數碼管 數碼管 數碼管 數碼管 4 的顯示 。雙機串口通訊流程圖如圖 所示。 開 始運 行 系 統 初 始化 程 序通 訊 標 志 = 1 ？調 用 查 詢 方 式 發送 子 程 序調 用 查 詢 方 式調 用 顯 示 子 程序YN返 回 圖 雙機串口通訊流程圖 PWM 輸出 編一小程序 ， 實現 PWM 電壓自動可調寬度脈沖波輸出電路 [39]。 自動可調寬度邵陽學院畢業設計（論文） 23 脈沖 控制程序如下： OUT： EQU OUTBIT： EQU 7FH ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP CTC_INT ORG 0030H MAIN： MOV TMOD,01H MOV TH0,3CH MOV TL0,0B0H SETB TR0 SETB EA SETB ET0 WAIT： SJMP WAI CTC_INT： PUSH ACC PUSH PSW CLR TR0 JNB OUTBIT,OUT0 SETB POUT CLR C MOV A,0FFH SUBB A,0FFH MOV TL0,A MOV A,0FFH SUBB A,0FH MOV TH0,A CLR OUTBIT SJMP CTC_OUT OUT0： CLR POUT CLR C 基于單片機的飲水機溫度控制系統的設計 24 MOV A,0FFH SUBB A,0FFH MOV TL0,A MOV A,0FFH SUBB A,1FH MOV TH0,A MOV A,TL0 ADD A,0FFH MOV TL0,A MOV A,TH0 ADDC A,0FH MOV TH0,A SETB OUTBIT CTC_OUT： SETB TR0 POP PSW POP ACC RET 溫度傳感器 DS18B20 模塊 主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過 3 個 步驟：初始化、 ROM 操作指令、存儲器操作指令 [30]。假設單片機系統所用的晶振頻率為 12MHZ，根據 DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫了 3 個子程序： INIT 為初始化子程序，WRITE 未寫（命令或數據）子程序， READ 為讀數據子程序 [31]，所有的數據讀寫均由最低位開始。 DS18B20 初始化子程序 INIT_1820： DS18B20 在工作之前必須按照指定的要求完成初始化工作，否則無法正常工作 ，圖 為 DS18B20 初始化流程圖 。 DS18B20 讀寫子程序 WRITE_18 READ_18 READ_1820T 完成對 18B20 的讀寫功能，其中 ， READ_1820 從 DS18B20 中讀出一個字節的數據，READ_1820T 從 DS18B20 中讀出兩個字節的溫度數據 圖 和圖 為其流程圖 。 DS18B20 初始化程序 [40] INIT_1820 邵陽學院畢業設計（論文） 25 SETB DQ NOP NOP CLR DQ ACALL YS500 SETB DQ ORL P1,02H ACALL DELAY1 JNB DQ,TSR3 AJMP TSR4 TSR3： SETB FLAG1 AJMP TSR5 TSR4： CLR FLAG1 TSR6： C L R D Q 向D S 1 8 B 2 0 發 出 r e s e t等 待 4 8 0 μ sS E T D Q 等 待1 5 ~ 1 6 μ sD Q 是 否 變 低置 F L A G 標 志 并 延 時2 0 0 μ s清 楚 F L A G 標 志D S 1 8 B 2 0 初 始 化初 始 化 結 束NY 圖 DS18B20 初始化程序流程圖 基于單片機的飲水機溫度控制系統的設計 26 DJNZ R0,TSR6 TSR7： SETB DQ RET D S 1 8 B 2 0 初 始 化寫 入 C C H ,S K I P R O M寫 入 B E H ,發 轉 換 命 令S E T B D Q延 時 1 以 上C L R D Q 準 備 發 送延 時 1 以 上S E T B D Q 釋 放 總 線讀 取 1 位 數 據延 時 1 5 ~ 4 58 位 讀 完 了 嗎 ？s?s?s?NY完 成開 始 D S 1 8 B 2 0 初 始 化寫 入 C C H ,S K I P R O M寫 入 4 4 H ,發 轉 換 命 令C L R D Q ,準 備 發 送延 時 1 5寫 入 1 位 數 據延 時 1 5 ~ 4 5S E T B D Q 完 成 1 位 寫 入s?s?8 位 寫 完 了 嗎 ?完 成開 始N 圖 DS18B20 寫入子程序圖 圖 DS18B20 讀取 子程序 寫 DS18B20 的程序 WRITE_1820： MOV R2,8 CLR C WRITE1： CLR DQ MOV R3,7 邵陽學院畢業設計（論文） 27 DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,21 DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WRITE1 SETB DQ RET 讀 DS18B20 的程序，從 DS18B20 中讀出兩個字節的溫度數據 。 READ_1820： MOV R4,2 MOV R1,35H READ0： MOV R2,8 MOV A,00H READ1： CLR C SETB DQ NOP NOP CLR DQ NOP NOP SETB DQ MOV R3,3 DJNZ R3,$ MOV C,DQ RRC A MOV R3,26 基于單片機的飲水機溫度控制系統的設計 28 DJNZ R3,$ DJNZ R2,READ1 MOV @R1,A INC R1 DJNZ R4,READ0 SETB DQ NOP NOP CLR DQ ACALL DELAY1 SETB DQ RET 邵陽學院畢業設計（論文） 29 5 試驗仿真結果分析 仿真平臺 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實物仿真系統，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業的單片機軟件仿真系統。 該軟件的特點： ① 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統的標準，并在同類產品中具有明顯的優勢。 ② 具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、 RS232 動態仿真、 IC 調試器、 SPI 調試器、鍵盤和 LCD 系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析