《基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計》

1、序號（學號）： 040930727長春大學光華學院畢 業(yè) 設 計（論 文）姓 名魏明巖系 別專 業(yè)班 級0409307指導教師馬春龍年月日長春大學光華學院 基于單片機水溫控制系統(tǒng)的設計目 錄摘 要1第一章前言31.1課題背景與意義3 1.2溫度控制系統(tǒng)的應用3 1.3畢業(yè)設計任務4第二章系統(tǒng)方案52.1水溫控制系統(tǒng)設計任務和要求52.2水溫控制系統(tǒng)部分52.3控制方式7第三章 系統(tǒng)硬件設計83.1總體設計框圖及說明83.2外部電路設計83.3 單片機系統(tǒng)電路設計9第四章系統(tǒng)軟件設計與調(diào)試134.1 程序框架結(jié)構(gòu)134.2程序流程圖及部分程序134.3 系統(tǒng)安裝調(diào)試與測試17第五章結(jié) 論18致謝

2、19 參考文獻20附件1（程序代碼）20附件2（電路原理圖）27第I頁裝訂線長春大學光華學院 基于單片機水溫控制系統(tǒng)的設計基于單片機的水溫控制系統(tǒng)【摘要】溫度是工業(yè)控制對象主要被控參數(shù)之一，在溫度控制中，由于受到溫度被控對象特性（如慣性大、滯后大、非線性等）的影響，使得控制性能難以提高，有些工藝過程其溫度控制的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。為了實現(xiàn)高精度的水溫測量和控制，本文介紹了一種以Atmel公司的低功耗高性能CMOS單片機為核心，以PID算法控制以及PID參數(shù)整定相結(jié)合的控制方法來實現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，其硬件電路還包括溫度采集、溫度控制、溫度顯

3、示、鍵盤輸入以及RS232接口等電路。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對溫度的測量，并能根據(jù)設定值對溫度進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)控溫的目的?！娟P(guān)鍵詞】單片機AT89C51；溫度控制；溫度傳感器PT1000；PID調(diào)節(jié)算法The summary:Temperature is the main control of industrial control of parameters, In temperature control, due to temperature controlled object properties (such as inertia big, big, lagging effect of nonline

4、ar, etc.), to improve performance, some process temperature control of its direct impact on the quality of the product, and designed a kind of ideal temperature control system is a very valuable. In order to realize high precision temperature measurement and control, this paper introduces a meter ta

5、king Atmel company low-power high-performance CMOS chip as the core, and the PID control algorithm with PID parameters combination of control method to realize the temperature control system, the hardware circuit including temperature, temperature control, temperature gathering, keyboard input and R

6、S232 interface circuits, etc. The system can realize the measurement for temperature, and can according to value of temperature adjustment, and realize the objective temperature control.Keywords: AT89C51 microcontroller, Temperature control, PT1000 temperature sensor, PID algorithm第一章 前 言1.1課題背景與意義在

7、現(xiàn)代化的工業(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)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(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MCS-51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)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，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。目前，溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國外的日本、美國、德國等先進國家相比，仍然有著較大的差距。現(xiàn)在，我國在這方面總體技術(shù)水平處于20世

8、紀80年代中后期水平。成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后復雜時變溫度系統(tǒng)控制，而且適應于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應用的控制儀表較少。隨著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展及其在各個領(lǐng)域的廣泛應用，人們對電子產(chǎn)品的小型化和智能化要求越來越高，作為高新技術(shù)之一的單片機以其體積小、價格低、可靠性高、適用范圍大以及本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域、各個行業(yè)應用廣泛。1.2溫度控制系統(tǒng)的應用 鹽浴爐溫度控制系統(tǒng)利用S型鉑銠-銠熱電偶檢測溫度，熱電偶進行冷端補償，熱電偶檢測的信號通過放大、采樣保持、模

9、數(shù)轉(zhuǎn)換再送單片機保存，采用分段查表法獲取各點溫度。選用可控硅過零觸發(fā)自動控制鹽浴爐溫度，控制周期為100個三相交流市電周期，即2s。由單片機控制可按預設溫度曲線進行加熱，并可實時顯示加溫曲線。大型糧庫采用主機為PC上位機，從機為68HC08GP32為主控芯片的分機（下位機）。下位機采用DALLAS的數(shù)字式溫度傳感器芯片DS1820，可以在三根線（電源線、地線、信號線）上同時并聯(lián)多個溫度探測點。每個分機上可以連接10跟電纜，每根電纜上可并聯(lián)幾十個點。分機利用了68HC08GP32的片內(nèi)FLASH功能，實現(xiàn)了DS1820的序列號在68HC08GP32中的動態(tài)存取，從而節(jié)省了大量存儲器。溫度數(shù)據(jù)保存

10、在68HC08GP32的片內(nèi)RAM里并且利用了充分利用了68HC08GP32的片內(nèi)的A/D實現(xiàn)了濕度數(shù)據(jù)的測量。有的還用PLC來控制總之溫度控制系統(tǒng)的控制方式是多種多樣的。1.3課程設計任務本文主要介紹單片機溫度控制系統(tǒng)的設計過程，其中涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、元器件的選取和控制算法的選擇、程序的調(diào)試和系統(tǒng)參數(shù)的整定。以AT89C51為CPU，溫度信號由PT1000和電壓放大電路提供。電壓放大電路用超低溫漂移高精度運算放大器OP07將溫度-電壓信號進行放大，用單片機控制SSR固態(tài)繼電器的通斷時間以控制水溫，系統(tǒng)控制對象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動控制，以保持設定的溫度基

11、本不變，具有較好的快速性與較小的超調(diào)。第二章 系統(tǒng)方案2.1 水溫控制系統(tǒng)設計任務和要求設計一個水溫自動控制系統(tǒng)，控制對象為1升凈水，水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動調(diào)整，以保持設定的溫度基本不變，系統(tǒng)設計具體要求：溫度設定范圍為40，目標溫度的±5； 加熱棒功率2KW，控制器為繼電器；用十進制數(shù)碼管顯示水的實際溫度。2.2 水溫控制系統(tǒng)部分水溫控制系統(tǒng)是一個過程控制系統(tǒng)，組成框圖如圖1所示，由控制器、執(zhí)行器、被控對象其反饋作用的測量變送組成。測量變送試通過溫度傳感器Pt1000來傳送的?？刂破魇峭ㄟ^單片機來完成。圖1 控制系統(tǒng)框圖2.2.1 CPU中央處

12、理器方案一：采用8031作為控制核心，使用最為普遍的器件ADC0804作模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制上使用對加熱棒加電對水槽里的水升溫。此方案簡易可行，器件價格便宜，但8031內(nèi)部沒有程序存儲器需擴展，增加了電路的復雜性。方案二：此方案采用8951單片機實現(xiàn)，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，控制電路部分采用SSR固態(tài)繼電器控制加熱棒的通斷，此方案電路簡單并且可以滿足題目中的各項要求的精度。比較兩個方案可知，采用Atmel單片機來實現(xiàn)本題目，不管是從結(jié)構(gòu)上，還是從工作量上都占有很大的優(yōu)勢，所以最后決定使用AT89C51作為該控制系統(tǒng)的核心。根據(jù)溫度變化慢，并且控制精度不易掌握的特點，設計了水

13、箱溫度自動控制系統(tǒng)，總體框圖如圖2所示。溫度控制采用改進的PID數(shù)字控制算法，顯示采用用3位LED靜態(tài)顯示。（2） 溫度控制系統(tǒng)算法分析ty系統(tǒng)算法控制 圖2 控制器設計總體框圖采用工業(yè)上常用的位置型PID數(shù)字控制，并且結(jié)合特定的系統(tǒng)加以算法的改進，形成了變速積分PID積分分離PID控制相結(jié)合的自動識別的控制算法。該方法不僅大大減小了超調(diào)量，而且有效地克服了積分飽和的影響，使控制精度大大提高。PID控制適用于負荷變化大、容量滯后較大、控制品質(zhì)要求又很高的控制系統(tǒng)。PID調(diào)節(jié)器有三個可設定參數(shù)，即比例放大系數(shù)、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)。 比例調(diào)節(jié)的作用是使調(diào)節(jié)過程趨于穩(wěn)定，但會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差；積

14、分作用可消除被調(diào)量的穩(wěn)態(tài)誤差，但可能會使系統(tǒng)振蕩甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定； 微分作用能有效的減小 動態(tài)偏差。如圖3所示。 圖3 比例積分微分控制 由圖4可知PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器是將設定值w與實際輸出值y進行比較構(gòu)成偏差e=w-y。并將其比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量。其動態(tài)方程為： （其中Kp為比例放大系數(shù)；Ki為積分時間常數(shù)；Kd為微分時間常數(shù)）PID調(diào)節(jié)器的離散化表達式為； 其增量表達形式為（T為采樣周期）： 圖4 模擬PID控制2.3 控制方式該控制系統(tǒng)是把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與給定量進行比較（綜合），并利用控制器形成的控制信號通過執(zhí)行機

15、構(gòu)SSR對控制對象進行控制，抑制內(nèi)部或外部擾動對輸出量的影響，減小輸出量的誤差，達到控制目的。在此控制系統(tǒng)中單片機就相當于常規(guī)控制系統(tǒng)中的運算器控制器，它對過程變量的實測值和設定位之間的誤差信號進行運算然后給出控制信息，單片機的運算規(guī)則稱為控制法則或控制算法。第三章 系統(tǒng)硬件設計3.1 總體設計框圖及說明本系統(tǒng)是一個簡單的單回路控制系統(tǒng)，總體框圖如圖2所示。單片機系統(tǒng)是整個控制系統(tǒng)的核心，AT89C51可以提供系統(tǒng)控制所需的I/O口、中斷、定時及存放中間結(jié)果的RAM電路；前向通道是信息采集的通道，主要包括傳感器、信號放大、A/D轉(zhuǎn)換等電路；由于水溫變化是一個相對緩慢的過程，因此前向通道中沒有使

16、用采樣保持電路；信號的濾波可由軟件實現(xiàn)，以簡化硬件、降低硬件成本。鍵盤設定：用于溫度設定，共三個按鍵。數(shù)據(jù)采樣：將由傳感器及相關(guān)電路采集到的溫度轉(zhuǎn)為電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，送入AT89C51相應接口中，換算成溫度值，用于控制和顯示。數(shù)據(jù)顯示：采用了共陰極數(shù)碼管LED進行顯示設置溫度與測量溫度。繼電器/加熱棒：通過三極管控制繼電器的開關(guān)來完成對加熱棒的控制。3.2 外部電路設計3.2.1 溫度采集電路采用溫度傳感器鉑電阻Pt1000,對于溫度的精密測量而言,溫度測量部分是整個系統(tǒng)設計的第一步。溫度傳感器的選擇是這塊電路的關(guān)鍵，它是直接影響整個系統(tǒng)的性能與效果的關(guān)鍵因素之一。這里采用的是精密級鉑

17、電阻溫度傳感器Pt1000，它的金屬鉑含量達99. 9999%，因為鉑電阻的物理和化學性能在高溫和氧化介質(zhì)中很穩(wěn)定、價格又便宜，常用作工業(yè)測量元件，以鉑電阻溫度計作基準器線性好，溫度系數(shù)分散性小，在0100攝氏度時，最大非線性偏差小于0.5攝氏度，性能穩(wěn)定，廣泛用于精密溫度測量和標定。鉑熱電阻與溫度關(guān)系式，其中：-溫度為t攝氏度時的電阻； -溫度為0攝氏度時的電阻；A、B-溫度系數(shù) A=3.94*102/；其中B=-/；T-任意溫度。3.2.2 溫度控制電路此部分通過控制繼電器的通斷從而控制加熱棒，采用對加在加熱棒兩端的電壓進行通斷的方法進行控制，以實現(xiàn)對水加熱功率的調(diào)整，從而達到對水溫控制的

18、目的，即在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對被控對象實施控制。此部分的繼電器采用的是SSR繼電器，即固態(tài)繼電器，主要由輸入（控制）電路，驅(qū)動電路和輸出（負載）電路三部分組成。固態(tài)繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號源。固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號的控制下，實現(xiàn)固態(tài)繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件（芯片）和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，固態(tài)繼電器（SSR）是一種全電子電路組合的元件，它依靠半導體器件和電子元件的電、磁和光特性來完成其隔離和繼電切換功能。圖5是它的工作原理框圖，圖11中的部件-構(gòu)成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個輸入端（A和B）及兩個輸出

19、端(C和D)，是一種四端器件。工作時只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實現(xiàn)“開關(guān)”的功能。圖5 SSR結(jié)構(gòu)圖由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設“過零控制電路”。為使其實現(xiàn)過零控制，就是要實現(xiàn)工頻電壓的過零檢測，并給出脈沖信號，由單片機控制可控硅過零脈沖數(shù)目。當在其輸入端加入控制信號時，輸出端接通，從而使得加熱棒加熱以致溫度上升；當此時撤離控制信號時，輸出端斷開，而使加熱棒停止加熱從而溫度下降。圖6 加熱棒控制電路3.3 單片機系統(tǒng)電路設計3.3.1系統(tǒng)框圖圖7 系統(tǒng)框圖3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路ADC

20、0804是CMOS集成工藝制成的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器芯片。分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時間為100s，輸出電壓范圍為05V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為±5V。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當與計算機連接時，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接到CPU的數(shù)據(jù)總線上，無需附加邏輯接口電路。圖8 ADC0804引腳圖 圖9 ADC0804控制信號的時序圖采集數(shù)據(jù)時，首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令，在指令執(zhí)行過程中，微處理器在控制總線的同時產(chǎn)生CS1、WR1低電平信號，啟動A/D轉(zhuǎn)換器工作，ADC0804經(jīng)100S后將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存于輸出鎖存器，并在INTR端產(chǎn)生低電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，并通知微

21、處理器可來取數(shù)。當微處理器通過總線查詢到INTR為低電平時，立即執(zhí)行輸入指令，以產(chǎn)生CS、RD2低電平信號到ADC0804相應引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲器中。整個數(shù)據(jù)采集過程中，由微處理器有序地執(zhí)行若干指令完成，AD0804的連接圖如圖10。圖10 AD0804連接圖3.3.3 鍵盤設置電路單片機上的P25口接S1，P26口接S2，P27口接S3。S1：設置溫度的十位數(shù)：09S2：設置溫度的個位數(shù)：09S3：工作模式選擇鍵，共有兩種工作模式：正常工作狀態(tài)、溫度重新設置。系統(tǒng)上電后，數(shù)碼管全部顯示為零，根據(jù)按S1次數(shù)，十位的數(shù)碼管順序增加。同樣S2，也如此。按S3后，系統(tǒng)開始測溫，并與采集的溫度

22、進行比較，通過軟件來控制加熱棒的開關(guān)。 圖11 鍵盤設置電路3.3.4數(shù)碼顯示電路數(shù)碼管作為單片機系統(tǒng)最為常用的輸出器件，在顯示時可以由數(shù)字和少量字母組合完成輸出功能的系統(tǒng)中應用十分方便。圖23為AT89C51最小系統(tǒng)以及一個四位共陰數(shù)碼管，DIG0、DIG1、DIG2、DIG3分別與單片機的P21、P22、P23、P24相連，每一個都擁有一個共陰的位選端。從而可以通過單片機選通所需顯示的數(shù)碼管。SegA-SegDp口傳輸要顯示的數(shù)據(jù)，利用其串/并轉(zhuǎn)換功能，送入數(shù)碼管顯示。在此外接了一個10K的排阻來保護LED。 圖12 數(shù)碼管顯示電路第四章 系統(tǒng)軟件設計4.1 程序框架結(jié)構(gòu)一個整體的系統(tǒng)軟件

23、設計是由各個在系統(tǒng)里起著不同作用的模塊整合在一起，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的所要實現(xiàn)的功能。本系統(tǒng)硬件接口如下：P1-AD； P00P07-LEDaLEDdp.；P25P27-S1S3； P20P23-COM1COM3；此系統(tǒng)包括主控制程序，A/D采樣數(shù)據(jù)處理程序，PID算法程序，LED顯示及按鍵處理程序。結(jié)構(gòu)框架圖如圖13所示。圖13 程序結(jié)構(gòu)圖主程序模塊對子程序模塊的調(diào)用進行管理，它主要負責初始化IO口；等待鍵盤的被按下，并調(diào)用相應的模塊進行處理；在適當?shù)臅r候接受A/D采樣的數(shù)據(jù)，并與所設定的值進行比較，然后通過調(diào)用PID算法處理數(shù)據(jù)，處理后來控制繼電器的通斷，從而控制熱電管達到控制水溫的目的。4.2

24、 程序流程圖及部分程序4.2.1主程序模塊由于模塊化程序的設計，通過調(diào)用程序即可實現(xiàn)所用功能，主程序流程圖如圖14所示。寫程序時，調(diào)用程序前即系統(tǒng)運行首要先對系統(tǒng)進行初始化。然后對按鍵進行掃描，對按鍵事件做出相應的反應。接下來看是否有溫度數(shù)據(jù)采集到，如果有就進行A/D采樣及PID處理數(shù)據(jù)，最后所得結(jié)果與設定值比較從而控制繼電器通斷。圖14 主程序流程圖4.2.2 系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化包括A/D口初始化、按鍵初始化等。對端口的初始化即是對端口相應位進行設置，這些初始化程序都嵌入在各個子程序里面。4.2.3 按鍵程序按鍵掃描：由于機械觸點有彈性，在按下或彈起按鍵時會出現(xiàn)彈跳抖動過程，從最初按下到接

25、觸穩(wěn)定要經(jīng)過數(shù)毫秒的彈跳時間，因此為了保證探險鍵識別的準確性，必須消除抖動。鍵值處理：圖15是對鍵值的處理流程圖。4.2.3 A/D采樣數(shù)據(jù)處理當采樣到溫度數(shù)據(jù)時，為了防止在采樣過程中外界干擾而造成采樣數(shù)據(jù)的不準確，必須調(diào)用溫度均值處理程序，然后確定溫度系數(shù)使采樣轉(zhuǎn)換得到的電壓信號轉(zhuǎn)換成溫度值，并進行十進制轉(zhuǎn)換，用于顯示和PID計算。其中均值處理是一個重要的環(huán)節(jié)，是A/D轉(zhuǎn)換前必不可少的工具，流程圖如圖16所示。圖15 鍵值處理 圖16 A/D轉(zhuǎn)換流程圖4.2.5 PID計算由于單片機控制是一種采樣控制，系統(tǒng)中 PID調(diào)節(jié)規(guī)律可通過數(shù)值公式近似計算。 （式4-1） （式4-2）由此可得增量式算

26、法公式： （式4-3） （式4-4）這個計算的過程可用一個簡單的程序來實現(xiàn)。4.2.6 繼電器控制繼電器是和AT89C51單片機的P25口相連的，它的開斷完全取決于P25口的輸出，即PID計算的結(jié)果。當輸出小于零說明設定值小于實際輸出值，這是就要關(guān)閉電爐，同時關(guān)閉定時器的計時。如果輸出值大于設定值5攝氏度時就可以開電爐對水開始加熱。如果設定值與實際輸出值差值在5攝氏度以內(nèi)時，我們就調(diào)用中斷程序定時加熱。圖17數(shù)據(jù)采樣中斷服務程序的流程圖，此中斷程序采用的是2Hz中斷定時0.5秒鐘采樣一次。圖18控制程序的中斷服務程序，用來對繼電器定時加熱。它利用中斷定時器10ms確定加熱時間，當加熱時間未到時

27、，繼續(xù)時間累積，若加熱時間到時，就調(diào)用關(guān)定時器子程序，停止計時。 圖17數(shù)據(jù)采樣中斷程序流程圖 圖18控制程序中斷程序流程圖4.2.7 單片機最小系統(tǒng) 在以單片機為控制核心的控制系統(tǒng)中，單片機擔負著接受外部信號，發(fā)出控制指令等重要作用，是構(gòu)建控制系統(tǒng)的前提，所以在開始直流電機控制系統(tǒng)的設計之前必須首先搭建起一套能正常工作的單片機最小系統(tǒng)。 最小系統(tǒng)是實現(xiàn)實驗的一個最基本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的好壞決定了一個系統(tǒng)的好壞，所以說最小系統(tǒng)是單片機里最基本的系統(tǒng)，也是重要的系統(tǒng)。圖19單片機最小系統(tǒng)4.3 系統(tǒng)安裝調(diào)試與測試1 測觸點電阻用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為0；而常開觸點與動點

28、的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。經(jīng)測試本系統(tǒng)使用的繼電器為常開式。2 測線圈電阻可用萬能表R×200檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。3 測量吸合電壓和吸合電流找來可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)測。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準確，可以試多幾次而求平均值。4 測量釋放電壓和釋放電流進行連接測試，當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器

29、的釋放電壓約在吸合電壓的1050，如果釋放電壓太小（小于1/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。第五章 結(jié) 論此課程設計是水溫控制系統(tǒng)，首先是方案的選擇，這是課程設計的最主要的環(huán)節(jié)。然后進行軟件編程，通過數(shù)據(jù)線連接電腦下載編好的程序，進行調(diào)試。再接下來是添加單元電路，并進行調(diào)試。調(diào)試過程中，遇到不少問題，主要是經(jīng)驗不足，經(jīng)過不停的摸索，問題基本上得到了解決。我也懂得了系統(tǒng)要有良好的控制效果，其前端采集溫度信號需要足夠精確，其次系統(tǒng)的構(gòu)成要簡單實用，實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，并且運用多種算法使得數(shù)據(jù)更為接近真實值。此次系統(tǒng)設計中主要難題為控制系統(tǒng)輸出控制和P

30、ID控件，系統(tǒng)PID輸出為模擬信號而該系統(tǒng)的控制對象為一加熱棒，因此一般的執(zhí)行器無法滿足控制需求，而使用普通的觸點式繼電器會因頻繁開關(guān)而產(chǎn)生電弧，可能導致事故發(fā)生。所以在系統(tǒng)執(zhí)行部分選取了SSR固態(tài)繼電器作執(zhí)行部件，從而克服了觸點式繼電器的不足。PID控件的難題在于參數(shù)整定，對于本系統(tǒng)來說參數(shù)整定只能使用經(jīng)驗湊試，而且調(diào)試的時候一定要耐心。總的來說通過這次設計實驗，學到了很多東西，無論是動手能力，分析問題的能力都得到了提高，重要的是建立了對電子設計興趣。最大的體會還是理論運用到實踐還是有很大差距，理論學得再好到了實際運用的時候還是會出現(xiàn)很多問題，這些問題通過多實踐積累經(jīng)驗可以得到解決。致謝人間

31、五月天，新柳梳妝小池邊，細雨點灑在花前。完成這篇課程設計時，心中沒有成就感，卻徒添幾分歉疚。這篇別業(yè)設計從選題到完成初稿，歷時近5個月，還記得元月定選題時，我對于我要做什么、怎么做一片茫然，到今天看到成篇的文字時，幾許釋然。  人都說一生中最美好的時光是在大學校園，三載光陰似水而過，來不及回憶卻叫時間沖淡了酸甜苦辣，帶走了悲歡離合。我們最熱情最美好的時光，就像這人間五月天，有著最燦爛的風景、最多情的細雨、最溫暖的和風，也有著最短暫的花景、最感傷的泥濘、最健忘的飛絮。轉(zhuǎn)眼間，夏來了，它“烤”驗萬物，一如人生，開始接受最大的生存考驗，用盡最熱烈的青春去換取一個將來祥和的秋、溫暖的冬。從學

32、校走入社會，亦如從春到夏。 非常感謝在我結(jié)束學校生活最后是一段時間了張老師對我的學習和畢業(yè)設計上的幫助，在這里真心的說一句：老師，您辛苦了。參考文獻1黃智偉. 全國大學生電子設計競賽電路設計. 北京：北京航天航空大學出版社，20072黃智偉. 全國大學生電子設計競賽技能訓練. 北京：北京航天航空大學出版社，20073黃智偉. 全國大學生電子設計競賽制作實訓. 北京：北京航天航空大學出版社，20074譚浩強. C程序設計. 北京：清華大學出版社，20025胡壽松.自動控制原理（第四版）. 北京：科學出版社， 2000，P220236附件1（程序代碼）：#include <AT89C51.h

33、>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit S1 = P25;sbit S2 = P26;sbit S3 = P27;unsigned GetCh (void) unsigned char s = 0,k = 0; if(!S1) s = 1; /對于不同按鍵按下賦予不同數(shù)值，以供后面程序判斷 if(!S2) s = 2; if(!S3) s = 3; k = s; if(s) while(s) delay(1000);s = 0;if(!S1) s = 1; if

34、(!S2) s = 2; if(!S3) s = 3; return k;/以下是A/D轉(zhuǎn)換程序/=void System_Initial (void)CS = 1;WR = 1;RD = 1;void GetAD(void)CS = 0;nop();/空操作WR1 = 0;Delay(100);WR1 = 1;nop();CS = 1;while(!INTR);nop();CS = 0;nop();RD1 = 0;nop();dat = P2;RD1 = 1;nop();CS = 1; ch = dat; /ch是全局變量 int adc_data;if(G_ADC_flag) /判斷是否有

35、溫度采樣 1，有 0，無 G_ADC_flag = 0; adc_data = adc_data_cmp(); adc_data /= SET_ADC_TIME; /計算溫度平均值 if(adc_data >0x0255) K = 0.079; /確定溫度系數(shù) else K = 0.076; fT = adc_data * K; /換算成溫度值/將溫度值轉(zhuǎn)換成十進制用于LED顯示guiLED_Value0 = (int)fT/10; guiLED_Value1 = (int)fT%10; guiLED_Value2 = (int)(fT*10)%10;stPID.Proportion =

36、 1; / 設置PID比例值stPID.Integral = 0.5; / 設置PID積分值stPID.Derivative = 0.0; / 設置PID微分值Out = 100*PIDCalc ( &stPID,(int)(fT*10) ); / PID計算 /=/函數(shù)： int adc_data_cmp()/語法： int adc_data_cmp()/描述： ADC采樣數(shù)據(jù)的均值處理，抗干擾作用/參數(shù)： 無/返回： 無/= int adc_data_cmp() int max; int min; int Sum; int i; max = ADC_DataSave0; for(i

37、=0;i<10;i+) if(ADC_DataSavei>max) max = ADC_DataSavei; /取出最大值 min = ADC_DataSavei; for(i=0;i<10;i+) if(ADC_DataSavei<min) min = ADC_DataSavei; /取出最小值 for(i=0;i<10;i+) Sum += ADC_DataSavei; /計算累計值 Sum = Sum - max-min; /排除最大最小值 return(Sum);/PID算法子程序/=/函數(shù): void PID_Initial(void)/語法：void PID_Initial