《溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 溫度控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 系統(tǒng)方案論證 3 1.1 總體方案設(shè)計(jì) 3 1.2 溫度傳感系統(tǒng) 3 1.3 溫度控制系統(tǒng)及系統(tǒng)電源 4 1.4 單片機(jī)處理系統(tǒng)（包括數(shù)字部分）及溫控箱設(shè)計(jì) 4 1.5 PID 算法原理 5 第二章 重要電路設(shè)計(jì) 7 2.1 溫度采集 7 2.2 溫度控制 7 第三章 軟件流程 8 3.1 基本控制 8 3.2 PID 控制

2、9 3.3 時(shí)間最優(yōu)的 PID 控制流程圖 10 第四章 系統(tǒng)功能及使用方法 11 4.1 溫度控制系統(tǒng)的功能 11 4.2 溫度控制系統(tǒng)的使用方法 11 第五章 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析 11 5.1 硬件測(cè)試 11 5.2 軟件調(diào)試 12 第六章 進(jìn)一步討論 12 參考文獻(xiàn) 13 致謝 錯(cuò)誤 ! 未定義書(shū)簽。 溫度控制系統(tǒng) 摘要：本文介紹了以單片機(jī)為核心的溫度控制

3、器的設(shè)計(jì)，文章結(jié)合課題《溫度 控制系統(tǒng)》，從硬件和軟件設(shè)計(jì)兩方面做了較為詳盡的闡述。 關(guān)鍵詞 ：溫度控制系統(tǒng) PID 控制 單片機(jī) Abstract: This paper introduces a temperature control system that is based on the single-chip microcomputer.The hard ware composition and software design are descried indetail combined with the project Comtrol System of

4、 Temperature. Keywords: Control system of temperature PID control Single-chip Microcomputer 引言： 溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制， 有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量， 因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。本文設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為檢測(cè)控制中心的溫度控制系統(tǒng)。 溫度控制采用改進(jìn)的 PID 數(shù)字控制算法，顯示采用 LED 靜態(tài)顯示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，按要求有以下功能： (1)溫度控制范圍為 20~40C; (2)有加熱和制冷兩種功能

5、 (3)指標(biāo)要求： 超調(diào)量小于 2 C；過(guò)渡時(shí)間小于 5min；靜差小于 0.5℃；溫控精度 0.2℃ 溫度控制系統(tǒng) (4)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，設(shè)定溫度值，二者差值和控制量的值。 第一章 系統(tǒng)方案論證 1.1 總體方案設(shè)計(jì) 薄膜鉑電阻將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)溫度采集電路放大、濾波后，送  A/D  轉(zhuǎn) 換器采樣、量化，量化后的數(shù)據(jù)送單片機(jī)做進(jìn)一步處理； 當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)和設(shè)定溫度數(shù)據(jù)經(jīng) PID 算法得到溫度控制數(shù)據(jù)； 控制數(shù)據(jù)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器得到控制電壓，經(jīng)功

6、率放大后供半導(dǎo)體致冷器加熱或制冷，從而實(shí)現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制。 系統(tǒng)大致可以分為：傳感、單片機(jī)處理、控制及溫控箱。 圖 1－ 1 系統(tǒng)總體框圖 保溫箱 半導(dǎo)體致冷片 傳感器 溫 度 傳 A/D 轉(zhuǎn)換 感 半導(dǎo)體致冷片 單 片 機(jī) 電 壓 放 控 溫 電 路 D/A 轉(zhuǎn)換 大 1.2 溫度傳感系統(tǒng) 換能部分采用了電壓電路， 這主要考慮了電壓信號(hào)不容易受干擾、 容易與后續(xù)電路接口的優(yōu)勢(shì)； 經(jīng)過(guò)鉑電阻特性

7、分析， 在要求的溫度范圍內(nèi)鉑電阻的線性較好，所以不必要增加非線性校正電路； 采樣電壓再經(jīng)過(guò)高精度電壓放大電路和隔離電路之后輸出；另外，由于高精度的需要，電路對(duì)電源要求較高，所以采用穩(wěn)壓電源電路的輸出電壓，并且需要高精度運(yùn)放。 因?yàn)闇囟茸兓⒉皇呛芸欤?所以電路對(duì)濾波器的要求并不高， 這里采用了一 溫度控制系統(tǒng) 階濾波即可滿足要求。 1.3 溫度控制系統(tǒng)及系統(tǒng)電源 1.3.1 溫度控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)需要完成的功能為： D/A 轉(zhuǎn)換器輸出的電壓控制信號(hào)， 經(jīng)過(guò)電壓放大，再通過(guò)功率單元提高輸出功率后， 控制半導(dǎo)體制冷器件加熱或制冷。

8、 故此子系統(tǒng)可分為電壓放大、功率輸出兩部分。 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出的電壓控制信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓放大、 功率放大后， 給兩片半導(dǎo)體制冷器件供電。另外單片機(jī)還輸出一個(gè)用來(lái)控制是加熱還是制冷的控制信號(hào)。 功率放大電路采用 LM33 穩(wěn)壓芯片，可承受高輸出電流，且 Vout 端輸出電壓與 Vadj 端的電壓差保持不變的特點(diǎn)，可將控制信號(hào)利用運(yùn)放方向放大后，輸 入至穩(wěn)壓芯片的 Vadj 端，輸出信號(hào)的電壓范圍和功率放大至合適的大小。具體設(shè)計(jì)為 D/A 輸出的控制信號(hào)，經(jīng)上述處理，在 Vout 端利用繼電器，由單片機(jī)輸出的加熱制冷控制信號(hào)控制繼電器的閉合方向， 改變半導(dǎo)體器件的電流方向， 從而控

9、制加熱或制冷。 1.3.2 系統(tǒng)電源 本設(shè)計(jì)需要供電的部分有溫度采集部分須有基準(zhǔn)電壓 +5V 供電，單片機(jī)處理系統(tǒng)的數(shù)字電路部分需要＋ 5V 的電源，而實(shí)驗(yàn)室的 5V 電源會(huì)有紋波，故采用穩(wěn)壓芯片 LM317 自行設(shè)計(jì)，電路如圖，調(diào)節(jié)可變電阻，即可得到所需的電壓。 其中可變電阻 R1 是起到分壓得作用，避免在 LM317 上的壓降過(guò)大，否則 LM317 發(fā)熱，會(huì)使電壓不穩(wěn)。 R1 U1 LM317 +15V 3 2 +5V 3k VIN VOUT J D A

10、 1 R3 240 C1 R2 C2 1u 3k 100u 1.4 單片機(jī)處理系統(tǒng)及溫控箱設(shè)計(jì) 1.4.1 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下： ① 模數(shù)部分將傳感信號(hào)量化為 8 位二進(jìn)制數(shù)，并將其送入最小系統(tǒng)板； ② 控制層調(diào)用 PID 算法，計(jì)算出控制量，同時(shí)提供人機(jī)交互； ③ 數(shù)模部分將控制量轉(zhuǎn)換為模擬電壓，送入溫度控制部分。 最小系統(tǒng)板與外部數(shù)字電路部分（包括 A/D 、D/A 、外部中斷源信號(hào)等）的 溫度控制系統(tǒng)

11、 通信參照了微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)箱電路的連接方法。調(diào)用  PID  算法的 中斷采用的是內(nèi)部定時(shí)器，可以簡(jiǎn)化外圍電路。 1.4.2 溫控箱設(shè)計(jì) 我們用實(shí)驗(yàn)室提供的材料自己設(shè)計(jì)制作了溫度控制箱體。 控溫箱為正方體鋁箱，在其中相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)側(cè)表面用導(dǎo)熱硅膠粘貼了半導(dǎo)體致冷材料而成。 為提高箱體絕熱性能，在除了粘有半導(dǎo)體材料之外的其他內(nèi)表面，都貼有保溫塑料層， 為加強(qiáng)密閉性， 盡量減少控制箱腔內(nèi)體積， 又要露出全部的半導(dǎo)體制冷片， 我們采用的是“工字形” 方案，即：將填入鋁箱的保溫塑料層做成一個(gè)無(wú)接縫的整體，相對(duì)的半導(dǎo)體制冷片的兩側(cè)挖空

12、， 露出其全部面積， 中間留有一個(gè)很小的腔體作為溫度控制的空間（插入熱敏電阻與標(biāo)準(zhǔn)表探頭） 。 我們采用將箱體放入冷水中的方法解決溫控箱的散熱問(wèn)題。 1.5 PID 算法原理 1、基本  PID  算法 P( n)  K p  [e(n)  e(n  1)]  K i e(n)  K d [ e( n)  2e(n  1)  e(n  2)] 其中 e(t )  Vo  V (t  ) Vo

13、 和 V(t) 都是八位二進(jìn)制數(shù)，用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)。在上述公式中，存在差 項(xiàng)，需要用補(bǔ)碼來(lái)表示負(fù)數(shù)。所以必須用最高位作為符號(hào)位， Vo 和 V(t) 用 8 位 表示顯然是不夠的。處理方法是在 Vo 和 V(t) 前面補(bǔ)一個(gè)值為零的字節(jié)，以兩字 節(jié)來(lái)表示，運(yùn)算的最終結(jié)果結(jié)果取 8 位有效位。 基本的 PID 算法，需要整定的系數(shù)是 Kp（比例系數(shù)） ,Ki（積分系數(shù)） ,Kd （微分系數(shù)）三個(gè)。這三個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響如下： （1） 比例系數(shù) Kp ① 對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響 比例系數(shù) Kp 加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快， Kp 偏大，振蕩次數(shù)加多

14、，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。當(dāng) Kp 太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定， 若 Kp 太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢； ② 對(duì)穩(wěn)態(tài)性能的影響 加大比例系數(shù) Kp ，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小靜差，提高控制精度，但是加大 Kp 只是減少靜差，不能完全消除。 （2） 積分系數(shù) Ki ① 對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響 積分系數(shù) Ki 通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 Ki 太大，系統(tǒng)將不穩(wěn)定； Ki 偏大，振蕩次數(shù)較多； Ki 太小，對(duì)系統(tǒng)性能的影響減少；而當(dāng) Ki 合適時(shí)，過(guò)渡特性比較理想； ② 對(duì)穩(wěn)態(tài)性能的影響 積分系數(shù)能消除系統(tǒng)的靜差， 提高控制系統(tǒng)的控制精 度。但是若 Ki 太小時(shí)，積分作用

15、太弱，以致不能減小靜差。 （3） 微分系數(shù) Kd 微分控制可以改善動(dòng)態(tài)特性， 如超調(diào)量減少， 調(diào)節(jié)時(shí)間縮短， 允許加大比例控制，使靜差減小，提高控制精度。但當(dāng) Kd 偏大或偏小時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，只有合適的時(shí)候，才可以得到比較滿意的過(guò)渡過(guò)程。 對(duì)系數(shù)實(shí)行“先比例，后積分，再微分”的整定步驟。 （1） 首先只整定比例部分。 即將比例系數(shù)由小到大， 并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響 溫度控制系統(tǒng) 應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)。 （2） 加入積分環(huán)節(jié)。整定時(shí)首先置積分系數(shù) Ki 一個(gè)較小的值，并將第（1）步中整定的比例系數(shù)略為縮?。ɡ缈s小為原值的

16、0.8 倍），然后增大 Ki ，使在保持系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)性能的情況下， 靜差得到消除。 在此過(guò)程中， 可根據(jù)響應(yīng)的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)與積分系數(shù)。 （3） 若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差， 但動(dòng)態(tài)過(guò)程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿 意，則可加入微分環(huán)節(jié)。在整定時(shí)，可先置微分系數(shù)為 0，在第一步的基礎(chǔ)上，增大 Kd ，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間。 2、時(shí)間最優(yōu)的控制算法 采用上述 PID 控制算法存在一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)設(shè)定值比當(dāng)前值高很多時(shí)，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)， 控制增量都為正， 而且在不斷的積累增大； 只有當(dāng)溫度上升到設(shè)定值以上時(shí)，控制增量才有可能變?yōu)樨?fù)值； 要用負(fù)的控制增量抵消以前

17、積累的正控制量，需要的時(shí)間較長(zhǎng)； 這正是產(chǎn)生超調(diào)量的根本原因。 當(dāng)設(shè)定值低于當(dāng)前值時(shí)情況類似。 為解決這個(gè)問(wèn)題，采用了時(shí)間最優(yōu)的控制算法。 時(shí)間最優(yōu)的 PID 控制即開(kāi)關(guān)控制 （Bang-Bang 控制）與 PID 控制相結(jié)合的控制方式。其思想是： 開(kāi)關(guān)控制即指在當(dāng)前值與設(shè)定值偏差較大的情況下， 控制系統(tǒng)進(jìn)入 “開(kāi)”或者“關(guān)”兩種狀態(tài)。具體到本系統(tǒng)，就是指當(dāng)前溫度和設(shè)定溫 度差別很大時(shí)，要么全功率（最大電壓輸出）的加熱，要么就全功率的制冷。 控制 r (k) c(k) e(k) Bang-Bang PID 控制 當(dāng)前值與設(shè)定

18、值相差在閾值α以內(nèi)時(shí)，采用 PID 算法計(jì)算輸出控制量；當(dāng)在α以外時(shí)，則直接輸出最大值 255 作為控制量，不再調(diào)用 PID 算法 , 不做控制量的累加。這樣處理可以在很大程度上改善控制性能。 溫度控制系統(tǒng) 第二章 重要電路設(shè)計(jì) 2.1 溫度采集 圖 2－ 1 溫度采集電路 Vc c PA RAM ETE RS: R8 0 10k 7 Vc c

19、 Vc c 2 3 U1 + 8 7 + V OS2 R20 U4 D1 6 R25 3 + 8 + LM385 OU T 330k 1k V OS2 3 2 4 1 Vc c C1

20、 6 Vout R5 1k - OS1 7 R19 OU T - Vdd 0.1u OP-07 R17 U3 2 4 1 V 0 3 + 8 0 - OS1 + V OS2 1k -

21、 OP-07 10k 6 0 VVdd R18 OU T 2 1 4 R26 10k - OS1 R30 Vc c OP-07 - 1k 7 U2

22、 VVdd 3 + 8 19. 2kC3 + V OS2 OU T 6 330k R21 0.1u 2 1 C2 Vc c Vdd - 4 OS1 R28

23、 Vc c R29 OP-07 - Vdd Vdd 108 1u 115.5 V 15Vdc -15Vdc 0 0 0 用電橋采集溫敏電阻值的變化， 考慮到是小信號(hào)的放大， 所以選擇儀表放大電路， 并且選擇高

24、精度，低溫漂的 OP07 運(yùn)算放大器。 電阻 R29 為薄膜鉑電阻，與 R28 在電橋的兩個(gè)臂上，將鉑電阻的電阻轉(zhuǎn)換為電 壓信號(hào) U3 的放大倍數(shù)定為 33 倍， U4 的作用是調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，使輸出電壓為 0~5V 調(diào)節(jié)過(guò)程： 1、把鉑電阻定在 18 度的阻值 106.6 歐姆，調(diào)節(jié) R23，使輸出為 0。 2、把鉑電阻定在 40 度的阻值 114.8 歐姆，調(diào)節(jié) R30，使輸出為 5V 3、采用一階濾波，目的是濾出高頻得噪聲干擾，所以 f0 定在幾十 HZ 。 2.2 溫度控制 1. 電壓變換 ：電路圖見(jiàn)圖 2－2 圖

25、 2－ 2 電壓變換電路 20k R4 R5 5k 1 2 C1 Iout1 1n R1 4 -15 2 V- 1 OS1 - Vout 10k 6 OUT 3 OS2 8 + 7 U1 V+ 15 說(shuō)明：這部分電路先將 D/A

26、 輸出的電壓控制信號(hào) control(-5～ 0V) 用一個(gè)運(yùn) p control +12V  溫度控制系統(tǒng) 放構(gòu)成的反向放大器轉(zhuǎn)移到電平 0～8V ，然后通過(guò)小功率穩(wěn)壓芯片 LM385 降壓 2.5V。這是因?yàn)榻?jīng)穩(wěn)壓芯片 ＬＭ 38

27、5，電壓至少會(huì)提高 2.5V（Vout－Vadj=1.25V 再經(jīng)過(guò)擴(kuò)展）。在調(diào)試過(guò)程中，調(diào)節(jié) R3 的阻值，便可調(diào)整反向放大器的增益，從而調(diào)整輸出電壓的范圍。 2. 控制電路 ：具體電路包括由兩片 LM338 構(gòu)成的功率放大，以及由繼電器構(gòu)成的輸出電流方向控制兩部分，如圖 2－3 所示。 電路說(shuō)明： （ 1 ） 單片機(jī)的串口 P1.2 的輸出經(jīng)過(guò)繼電器的驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2003A ，控制四刀繼電器（ Relay）都與上端或下端接通，從而改變輸入半導(dǎo)體制冷器件的電流方向。 （2） 控制電壓信號(hào)經(jīng)放大分壓后輸入 LM338 的 Vadj 端，R7 和 R8 可用來(lái)調(diào)整零點(diǎn)

28、。 （3） 由于 LM338 的 Vin 和 Vout 端至少需要 3V 的壓降，而半導(dǎo)體制冷器件最多承受 8V 的電壓，故兩路輸入電源輸入采用＋ 12V 的大功率電源。 圖 2－ 3 功率輸出電路 U1 1 1B 1C 16 2 15 2B 2C 3 14 3B 3C 4 13 4B 4C 5 12 5B 5C 6 11 6B 6C 7 10

29、 7B 7C 9 COM LS1 ULN2003A 2 U2 1 LM338 14 2 VOUT 3 12 VIN 13 R4 J 10 1k D 9 C1 A 11 0.1u 1 R2 8 R7 6 7 1k

30、 300 4 R3 3 1k R6 1k 5 U3 RELAY 4PDT LM338 2 VOUT 3 VIN J C2 D 0.1u A 1 R8 R1 1k 300 R5 1k

31、 第三章 軟件流程 3.1 基本控制 一、中斷： 1、定時(shí)器中斷：采集溫度數(shù)據(jù)、調(diào)用 PID 算法核生成溫度控制數(shù)據(jù)、發(fā)送溫度控制數(shù)據(jù)到溫度控制系統(tǒng)； 2、鍵盤(pán)中斷：外部中斷 0，響應(yīng)鍵盤(pán)輸入； 3、AD 中斷：外部中斷 1，是 AD 完成的反饋信號(hào)。 溫度控制系統(tǒng) 二、地址分配 鍵盤(pán)顯示控制器：占用地址空間 8001H（狀態(tài)、命令口），8000H（數(shù)據(jù)口）占用外部中斷線 INT0； AD芯片：占用地址空間 0c000H，占用外部中斷 1 DA芯片：占用地址空間 0a000h PID 算法中的數(shù)據(jù)： 采樣溫

32、度 20H 控制量 21H 控制量的方向 22.0 設(shè)定的溫度 23H 顯示緩沖區(qū) 54--5B MOV 24H,#0FFH ;Kp 24H MOV 25H,#0DFH ;Ki 25H MOV 26H,#00FH ;Kd 26H 3.2 PID 控制 數(shù)字 PID 表達(dá)式為： P( n)  K p { e(n)  T  n  e( j )  Td  [ e( n)  e(n  1)]}

33、Ti  j 0  T 其中 e(t ) Vo V (t ) 改寫(xiě)為增量形式 ： P (n) K p [e( n) e(n 1)] K i e( n) K d [ e( n) 2e( n 1) e( n 2)] 具體流程圖可見(jiàn)圖 3－1。 圖 3－ 1 數(shù)字 PID 增量型控制算法流程圖 溫度控制系統(tǒng) AD 結(jié)果賦給 V(t) 計(jì)算 e(t)=Vo(t)-V(t) 求控制增量⊿ P(n) ⊿ P(n)與 P(n-1)相加求得 P(n)

34、 更新 P(n-1),e(n-1),e(n-2) 輸出控制量 P(n) 返回 3.3 時(shí)間最優(yōu)的 PID 控制流程圖 圖 3－ 2 時(shí)間最優(yōu)的 PID 控制流程圖 求得 e(n) N |e(n)|≤α 開(kāi)關(guān)控制 Y PID 控制 輸出控制量 P(n) 溫度控制系統(tǒng) 第四章 系統(tǒng)功能及使用方法 4.1 溫度控制系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)的溫度顯示范圍：

35、18.0℃～ 42℃，顯示精度： 0.1 ℃ ，可使控溫箱體內(nèi)的溫度恒定在 18℃～ 40℃范圍內(nèi)的任意溫度上。 4.2 溫度控制系統(tǒng)的使用方法 F1 顯示當(dāng)前箱體內(nèi)的溫度值 F2 顯示控制量的大小 F3 顯示當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度之間的差值 F4 設(shè)定目標(biāo)溫度值 第五章 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析 5.1 硬件測(cè)試 5.1.1 調(diào)試流程 1．穩(wěn)壓電源：調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源對(duì)應(yīng)的變阻器，使輸出為 5V； 2．確定中斷源工作正常； 3．確定溫度傳感器數(shù)字電路工作正常； 4．溫度傳感器模擬電路： （

36、1）調(diào)節(jié)電橋滿足鉑電阻額定電流 1mA；（2）在 17 攝氏度調(diào)節(jié)零點(diǎn)；（3）升溫到一個(gè)較高溫度，確定覆蓋范圍； （4）任意選定溫度，驗(yàn)證； 5．確定溫度控制器數(shù)字電路工作正常； 6．溫度控制器模擬電路： （1）設(shè)定溫度控制量的模為 0，調(diào)節(jié)調(diào)零變阻使 338 的電壓為零；（ 2）設(shè)定溫度控制量的模最大 255，調(diào)節(jié)范圍控制電阻，使 338 輸出的電壓為所需的最大值 8V；（3）取任一中間量驗(yàn)證（ 4）改變溫度控制量方向，檢驗(yàn)繼電器動(dòng)作； （ 5）驗(yàn)證有載工作。 5.1.2 一些調(diào)試技巧 硬件調(diào)試的時(shí)候，不能盲目的調(diào)試，應(yīng)該首先分析一下原因，這一點(diǎn)可以通過(guò)測(cè)試硬

37、件中的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)得出， 再去調(diào)試相應(yīng)的部分； 調(diào)試的主要方法是測(cè)試相應(yīng)部分電源特性和焊接聯(lián)通性， 若未解決再察看電路的完整性， 再無(wú)問(wèn)題則需要檢查設(shè)計(jì)原理。 5.1.3 調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析 1．串?dāng)_： 溫度控制系統(tǒng) 可以采用諸如模、數(shù)、功率分離，一點(diǎn)接地等方法來(lái)避免串?dāng)_； 2. D/A 輸出經(jīng)電平轉(zhuǎn)換至但聯(lián)調(diào)加入后向通道 LM338 時(shí)電平轉(zhuǎn)換不起作用。解決方法：調(diào)試發(fā)現(xiàn)聯(lián)結(jié) LM338 后降低 2.5V 電平的 LM385 失效，判斷是有電流倒灌，經(jīng)計(jì)算是由于 LM338 電路的電阻太小導(dǎo)致電流太大使 LM385 的偏置失效，改正后電路正常工作。

38、 5.2 軟件調(diào)試 PID 算法系數(shù)整定 a. 確定比例增益 P 確定比例增益 P 時(shí)，首先去掉 PID 的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令 Ti=0 、Td=0， 使 PID 為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的 60%~70%，由 0 逐漸加大 比例增益 P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過(guò)來(lái)，從此時(shí)的比例增益 P 逐漸減小，直 至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時(shí)的比例增益 P，設(shè)定 PID 的比例增益 P 為當(dāng)前值的 60%~70%。比例增益 P 調(diào)試完成。 b.確定積分時(shí)間常數(shù) Ti 比例增益 P 確定后，設(shè)定一個(gè)較大的積

39、分時(shí)間常數(shù) Ti 的初值，然后逐漸減 小 Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩， 之后在反過(guò)來(lái)， 逐漸加大 Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時(shí)的 Ti，設(shè)定 PID 的積分時(shí)間常數(shù) Ti 為當(dāng)前值的 150%~180%。積分時(shí)間常數(shù) Ti 調(diào)試完成。 c.確定積分時(shí)間常數(shù) Td 積分時(shí)間常數(shù) Td 一般不用設(shè)定，為 0 即可。若要設(shè)定，與確定 P 和 Ti 的 方法相同，取不振蕩時(shí)的 30%。 第六章 進(jìn)一步討論 (1) 針對(duì)被控對(duì)象的非線性，設(shè)計(jì)分段式變參數(shù)控制算法，對(duì)不同的溫度段使用不同的參數(shù)。 (2) 采樣中斷使用的是單片機(jī)的內(nèi)部定

40、時(shí)器，會(huì)占用較多的系統(tǒng)資源，可以考慮改用外部定時(shí)器，用中斷口 1。 (3)可以在程序中加入數(shù)字濾波的程序，使采集的信號(hào)更加平穩(wěn)。 (4)測(cè)溫時(shí)將溫度轉(zhuǎn)換為頻率 f,然后與系統(tǒng)版的時(shí)鐘比較得到溫度值。 前向通道則只需采用分壓，壓控振蕩，甚至不需要 A/D. (5) 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的人機(jī)界面主要是針對(duì)便于調(diào)試加入顯示控制量和目標(biāo)差；實(shí)際的友好界面應(yīng)顯示調(diào)節(jié)效果的參數(shù) . 溫度控制系統(tǒng) 參考文獻(xiàn) [1] 胡漢才 《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》 北京 清華大學(xué)出版社 1996 年 7 月 [2] 曹承志 《微型計(jì)算機(jī)控制新技術(shù)》 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 年 3 月 [3] 數(shù)電實(shí)驗(yàn)講義 [4] 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)講義、 [5] 何小艇 《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 浙江大學(xué)出版社 [6] 陸坤等 《電子設(shè)計(jì)技術(shù)》 電子科技大學(xué)出版社