浴室水溫控制系統(tǒng)設計,浴室,水溫,控制系統(tǒng),設計 浴室水溫控制系統(tǒng)設計摘要本文介紹了以51單片機為核心的溫度控制器的設計，從硬件和軟件設計兩方面作了較為詳盡的闡述。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，溫度調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)，51單片機 AbstractThis paper introduces a temperature control system that is based on the 51 single-chip computer．The hardware composition and software design are described in detail of this Control System of Water Temperature．Keywords ：Data acquisition Temperature regulation Control system of water temperature 51 Single-chip Computer目 錄1 緒論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 單片機簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2.1 單片機的由來. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2.2 MSC-51 系列引腳圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3 系統(tǒng)整體設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3.1設計要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3.2 總體設計方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3.2.1 硬件電路總體設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3.2.2 軟件電路總體設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 4 系統(tǒng)硬件設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 4.1 傳感器的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 4.1.1 溫度傳感器的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 4.1.2 流量傳感器的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 4.2 溫度調(diào)節(jié)器的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 4.3 硬件電路設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4.3.1 AD590 外圍電路設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.3.2 電動單座調(diào)節(jié)閥的外圍電路設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4.3.3 鍵盤及顯示的設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.3.4 掉電保護電路的設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13 5 系統(tǒng)軟件設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..14 5.1 系統(tǒng)定義. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.2 程序框圖及主要程序功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.2.1 主程序模塊. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155.2.2 溫度測量子程序框圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.2.3 調(diào)整設定溫度子程序框圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17設計總結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 附錄（顯示子程序）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19致謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22PID 是比例，積分，微分的縮寫.比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù) Ti，Ti 越小，積分作用就越強。反之 Ti 大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID 調(diào)節(jié)器。微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或 PID 控制器。PID目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能 控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接 口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、 變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能 PID 控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有 PID 參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中 PID 控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。有利用PID 控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制 器，能實現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器 (PLC)，還有可實現(xiàn) PID 控制的 PC 系統(tǒng)等等。 可編程控制器(PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn) PID 控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與 ControlNet 相連，如 Rockwell 的 PLC-5 等。還有可以實現(xiàn) PID 控制功能的控制器，如 Rockwell 的 Logix 產(chǎn)品系列，它可以直接與 ControlNet 相連，利用網(wǎng)絡來實現(xiàn)其遠程控制功能。 1、開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量 )對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。 2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系 統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋 的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系 統(tǒng)。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 3、階躍響應 階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字 來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統(tǒng)的準確性、控 制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。 4、PID 控制的原理和特點 在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID調(diào)節(jié)。PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID 控制技術(shù)最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或 不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD 控制。PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項” 。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積 分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn) 態(tài)誤差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay) 組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前” ，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“ 微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD) 控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 5、PID 控制器的參數(shù)整定 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被 控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID 控制器參數(shù)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(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主 要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，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(shù)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(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需 要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)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(shù)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(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時的比例放大系數(shù)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(shù)。 在實際調(diào)試中，只能先大致設定一個經(jīng)驗值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。 對于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60 ，I（分）3--10 ，D（分）0.5--3 對于流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1 對于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70 ，I（分）0.4--3 對于液位系統(tǒng)：P（%）20--80 ，I（分）1--5 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 先是比例后積分，最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 曲線偏離回復慢，積分時間往下降 曲線波動周期長，積分時間再加長 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 動差大來波動慢。微分時間應加長 理想曲線兩個波，前高后低 4 比 1 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低PID 與自適應 PID 的區(qū)別：首先弄清楚什么是自適應控制在生產(chǎn)過程中為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，節(jié)約原材料，要求生產(chǎn)管理及生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)。因此產(chǎn)生了一種最優(yōu)控制的方法，這就叫自適應控制。在這種控制中要求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測參數(shù)，環(huán)境及原材料的成本的變化而自動對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時處于最佳狀態(tài)。自適應控制包括性能估計（辨別）、決策和修改三個環(huán)節(jié)。它是微機控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。但由于控制規(guī)律難以掌握，所以推廣起來尚有一些難以解決的問題。 加入自適應的 pid 控制就帶有了一些智能特點，像生物一樣能適應外界條件的變化。 還有自學習系統(tǒng)，就更加智能化了。http://www.czyb.net/czyb_Product_2676177.htmlAD 轉(zhuǎn)換（數(shù)碼顯示） 程序介紹：利用 ADC0809 模擬通道 3 輸入電壓，經(jīng)單片機處理后在數(shù)碼管上用相對應的 16 進制數(shù)顯示出來，0 —5V 對應為 0--0FFH。 實際應用例如：數(shù)據(jù)采集。 程序操作：程序?qū)懲晟想娺\行后，用本機配帶的專用起微調(diào)圖 15 所示電位器，會在數(shù)碼管上看到隨不同電壓而變化的對應 16 進制值。也可以用萬用表實 DC0809IN3 腳電壓，來檢驗所對應顯示的 16 進制數(shù)。 程序?qū)嵗╝d.asm）: ORG 0000H MAIN1: ACALL DELAY ;延時 ACALL AD ;呼叫 AD 子程序 ;將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量屏蔽高位低位送顯//////////////////// MOV 31H,30H MOV A,30H ANL A,#0FH MOV DPTR,#SETTAB MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A D1: JNB TI,D1 CLR TI ;////////////////////////////////////////////////// ;將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量屏蔽低位高位送顯//////////////////// MOV A,30H ANL A,#0F0H SWAP A MOV DPTR,#SETTAB MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A D2: JNB TI,D2 CLR TI ;////////////////////////////////////////////////// AJMP MAIN1 ;返回主程序 AD: MOV DPTR,#7F00H ;指向轉(zhuǎn)換地址 MOV A,#03H ;指向轉(zhuǎn)換口 MOVX @DPTR,A ;轉(zhuǎn)換 MOV R1,#64H D3: DJNZ R1,D3 ;等 100 微秒轉(zhuǎn)換完 MOVX A,@DPTR ;轉(zhuǎn)換后的值給 A MOV 30H,A ;轉(zhuǎn)換的值給 30H RET DELAY: ;延時 MOV R2,#0FFH D14: MOV R3,#0FFH D12: DJNZ R3,D12 DJNZ R2,D14 RET SETTAB: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H, 0FEH,0F6H DB 0EEH,3EH,9CH,7AH,9EH,8EH END浴室水溫控制系統(tǒng)設計,學院、系 理工學院、電子系 專業(yè)名稱 通信工程專業(yè) 年 級 03 級 學生姓名 薛成鈞 指導教師 孫利麗,浴室水溫控制系統(tǒng)設計,一、單片機簡介 1.1 單片機的由來 單片機，專業(yè)名稱—Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL 公司發(fā)明的，最早的系列是MCS-48，后來有了MCS-51，現(xiàn)在還有MCS-96 系列，我們經(jīng)常說的51 系列單片機就是MCS-51，它是一種8 位的單片機，而MCS-96 系列則是一種16 位的單片機。后來INTEL 公司把它的核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了世界上很多的小公司，所以世界上就有許多公司生產(chǎn)51 系列兼容單片機，目前在我國比較流行的就是美國ATMEL 公司的89C51，它是一種帶Flash ROM 的單片機。,1.2 MSC-51系列引腳圖,1． VCC（40）：電源+5V。 2． VSS（20）：接地，也就是GND。 3． XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。 單片機是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它 的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在XTL2 上加外部時鐘信號。 4． PSEN（29）：片外ROM 選通信號，低電平有效。 5． ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM 編程 脈沖輸入端。 6． RST/VPD（9）：復位信號輸入端/備用電源輸入端。 7． EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM 選擇端。 8． P0 口（39-32）：雙向I/O 口。 9． P1 口（1-8）：準雙向通用I/0 口。 10． P2 口（21-28）：準雙向I/0 口。 11． P3 口（10-17）：多用途口。,二、系統(tǒng)總體設計 2.1設計要求 溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(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。本題目要求實現(xiàn)浴池的水溫自動控制和用水量自動檢測，要求水溫的給定溫度可以由操作面板上的鍵盤輸入，也可以由遠程計算機串行傳送輸入。,具體要求： 實現(xiàn)水溫和用水量的自動控制 水溫設定溫度通過鍵盤輸入或遠程串行通訊輸入 顯示溫度到小數(shù)點后1位；用水量到小數(shù)點后2位 水溫控制精度為±0.5℃,2.2總體設計方案 2.2.1 硬件電路總體設計 硬件電路主要有： 主機電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤控制電路、控制執(zhí)行電路、顯示電路以及掉電保護電路。,2.2.2 軟件電路總體設計 浴池水溫控制系統(tǒng)的軟件程序用匯編語言編寫，主要用來對傳感器采集到的數(shù)據(jù)送入單片機中的特定單元,然后一部分送去進行LED顯示，另一部分與設定值進行比較,通過PID算法得到控制量并經(jīng)由單片機輸出去控制電動調(diào)節(jié)閥進行水溫調(diào)節(jié)。 1、主程序 構(gòu)造整個程序的結(jié)構(gòu)，進行初始化，分配好地址，合理調(diào)用子程序。,2、子程序 ⑴溫度傳感器和流量傳感器輸出為模擬信號，經(jīng)過ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后,再通過軟件換算為與其對應的溫度和流量。 ⑵ 利用中斷子程序，單片機完成A/D數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)濾波、顯示當前溫度、與設定值進行比較和調(diào)用PID算法子程序并輸出控制信號等功能。 ⑶ 鍵盤中斷子程序優(yōu)先級最高，系統(tǒng)要實時響應該中斷，以便進行相應的功能控制。 ⑷顯示子程序用來顯示被測溫度和流量。,三、系統(tǒng)硬件設計 3.1 器件選型 3.1.1 數(shù)據(jù)采集電路 溫度傳感器選用AD590 流量傳感器選用LWGY渦輪流量傳 感器 A/D轉(zhuǎn)換電路選用ADC0809 3.1.2 溫度調(diào)節(jié)電路 溫度調(diào)節(jié)器選用電動單座調(diào)節(jié)閥 3.1.3 看門狗電路選用X5045芯片,3.2 電路設計 3.2.1 AD590外圍電路設計,3.2.2 電動單座調(diào)節(jié)閥的外圍電路設計,該系統(tǒng)工作原理如下：現(xiàn)假設流人的熱水溫度為T熱、冷水溫度為T冷，混合水溫度為T混，顯然有T冷< T混< T熱。根據(jù)熱力學平衡方程，Q放=Q吸有， C水m熱(T熱一T混)=C水m冷(T混一T冷) (1) 由式(1)可以推出， (2) 式(2)可變?yōu)? (3),,,,顯然，由式(3)可知，在T熱、T冷一定的情況下，T混是的遞增函數(shù)。這樣，當實測溫度T測小于設定溫度T設時，可通過控制兩個電動調(diào)節(jié)閥的流量使得增大，就可以使T測逐漸逼近T設，最后達到溫度的調(diào)節(jié)。反之，T測大于T設時，通過控制兩個電動調(diào)節(jié)閥，使減小，達到調(diào)節(jié)溫度的目的。,當單片機檢測到的T測< T設時，需要調(diào)節(jié)兩個電動調(diào)節(jié)閥，使增大，這只需使控制熱水電動調(diào)節(jié)閥的DAC0832的輸出Vout1(控制電動調(diào)節(jié)閥1)增大，控制冷水電動調(diào)節(jié)閥的DAC0832的輸出Vout2(控制電動調(diào)節(jié)閥2)不變或減小，就能實現(xiàn)的增大，達到調(diào)節(jié)水溫的目的。,3.2.3 鍵盤及顯示的設計 鍵盤采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合的方法來設計，低電平有效。圖中按鍵AN1，AN2，AN3，AN4的功能定義如表 按鍵AN2與P2.2( EXTINT)相連，采用外部中斷方式，并且優(yōu)先級定為最高；按鍵AN3和AN4分別與P1.3和P1.4相連，采用軟件查詢的方式；AN1則為硬件復位鍵，與R、C構(gòu)成復位電路。,功能表如下,鍵盤數(shù)字電路硬件部分電路圖,四、系統(tǒng)軟件設計 4.2.1 主程序模塊 4.2.2 溫度測量子程序框圖 4.2.3 調(diào)整設定溫度子程序框圖 顯示子程序,顯示子程序： 程序?qū)嵗╝d.asm）: ORG 0000H ‘偽指令，指明以下程序的起始地址 MAIN1: ‘標號 ACALL DELAY ; 延時 ACALL AD ; 調(diào)用呼叫AD子程序,;將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量屏蔽高位低位送顯 MOV 31H,30H ‘將數(shù)據(jù)從30H口送到31H存儲單元備份 MOV A,30H ‘將數(shù)據(jù)存儲A寄存器，將28送A，28=1CH ANL A,#0FH ‘和00001111與00011100，屏蔽高4位得 00001100 MOV DPTR,#SETTAB ‘將數(shù)據(jù)表的首地址給DPTR MOVC A,@A+DPTR ‘取字符數(shù)據(jù)送A MOV SBUF,A ‘將顯示的字符數(shù)據(jù)送SBUF，SBUF是與LED顯示連接的接口 D1: JNB TI,D1 ‘TI不為0則轉(zhuǎn)移到D1 CLR TI ‘TI清零,;將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量屏蔽低位高位送顯 MOV A,30H ‘取數(shù)據(jù)，例如28，“1E”送A寄存器 ANL A,#0F0H ‘和11110000與，得高4位0001 SWAP A ‘低4位與高4位互換，將0001送到A寄存器的低4位，得00000001 MOV DPTR,#SETTAB ‘取字符數(shù)據(jù)首地址送DPTR MOVC A,@A+DPTR ‘將查到的字符數(shù)據(jù)送A寄存器 MOV SBUF,A ‘將字符送SBUF顯示 D2: JNB TI,D2 ‘TI不為0則轉(zhuǎn)移到D2，D2是 標號 CLR TI ‘TI清0 AJMP MAIN1 ‘返回主程序,AD: MOV DPTR,#7F00H ‘指向轉(zhuǎn)換地址 MOV A,#03H ‘指向轉(zhuǎn)換口 MOVX @DPTR,A ‘轉(zhuǎn)換 ‘把從端口30H得到的數(shù)據(jù)送到地址為7F00的端口進行轉(zhuǎn)換 MOV R1,#64H ‘64H減到0所需時間是100微秒 D3: DJNZ R1,D3 ‘等100微秒轉(zhuǎn)換完 MOVX A,@DPTR ‘轉(zhuǎn)換后的值給A MOV 30H,A ‘轉(zhuǎn)換的值給30H RET,DELAY: ;延時 MOV R2,#0FFH D14: MOV R3,#0FFH D12: DJNZ R3,D12 DJNZ R2,D14 RET ‘返回 SETTAB: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H, 0FEH,0F6H DB 0EEH,3EH,9CH,7AH,9EH,8EH END,五、設計總結(jié) 本設計針對水溫控制系統(tǒng)模型，提出了一種基于51單片機的設計方案。理論上分析，本設計的控制器應該具有工作穩(wěn)定，控制精度高的特性，改進的PID算法超調(diào)量大大降低；軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高了通用性。該設計基本實現(xiàn)了預期的功能 。,,,,,內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 1 頁 一、緒論溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中進場遇到的過程控制，許多生產(chǎn)過程是以溫度作為被控參數(shù)。溫度控制系統(tǒng)是典型的控制系統(tǒng)。本文是以 51 單片機為基礎設計的溫度控制系統(tǒng)，通過各種電路輔助完成硬件電路設計，并且把程序模塊化，方便固化到硬件電路中，有較高的可實現(xiàn)性。二、單片機簡介2.1 單片機的由來單片機，專業(yè)名稱—Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL 公司發(fā)明的，最早的系列是MCS-48，后來有了MCS-51，現(xiàn)在還有MCS-96 系列，我們經(jīng)常說的51 系列單片機就是MCS-51，它是一種8 位的單片機，而MCS-96 系列則是一種16 位的單片機，96系列根適合高速運行的場合 。后來INTEL 公司把它的核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了世界上很多的小公司，所以世界上就有許多公司生產(chǎn)51 系列兼容單片機，比如飛利浦的87 LPC 系列，偉邦的W78L系列，達拉斯的DS87 系列，現(xiàn)代的GSM97 系列等等，目前在我國比較流行的就是美國ATMEL 公司的89C51，它是一種帶Flash ROM 的單片機。Flash ROM 是一種快速存儲式只讀存儲器，這種程序存儲器的特點就是既可以電擦寫，而且掉電后程序還能保存，編程壽命可以達到幾千至幾萬次，所以我們的實驗系統(tǒng)是可以反復燒寫的。單片機開發(fā)的整個過程，這個過程包括第一步—編輯源代碼，第二步—編譯源代碼，第三步—程序仿真，第四步—芯片燒寫（亦稱編程）。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 2 頁 2.2 MSC-51系列引腳圖 1． VCC（40）：電源+5V。2． VSS（20）：接地，也就是GND。3． XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。單片機是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在XTL2 上加外部時鐘信號。4． PSEN（29）：片外ROM 選通信號，低電平有效。5． ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM 編程脈沖輸入端。6． RST/VPD（9）：復位信號輸入端/備用電源輸入端。7． EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM 選擇端。8． P0 口（39-32）：雙向I/O 口。9． P1 口（1-8）：準雙向通用I/0 口。10． P2 口（21-28）：準雙向I/0 口。11． P3 口（10-17）：多用途口。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 3 頁 三、系統(tǒng)總體設計3.1 設計要求溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(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。本題目要求實現(xiàn)浴池的水溫自動控制和用水量自動檢測，要求水溫的給定溫度可以由操作面板上的鍵盤輸入，也可以由遠程計算機串行傳送輸入。具體要求： ?實現(xiàn)水溫和用水量的自動控制?水溫設定溫度通過鍵盤輸入或遠程串行通訊輸入?顯示溫度到小數(shù)點后 1 位；用水量到小數(shù)點后 2 位?水溫控制精度為±0.5℃3.2 總體設計方案 3.2.1 硬件電路總體設計硬件電路主要有：主機電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤控制電路、控制執(zhí)行電路、顯示電路以及掉電保護電路。系統(tǒng)總體設計框圖如圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)總體設計框圖51單片機A/D 轉(zhuǎn)換傳感器鍵盤LED 顯示器電動調(diào)節(jié)閥數(shù)據(jù)采集 信息顯示發(fā)布溫度調(diào)節(jié)鍵盤控制看門狗電路內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 4 頁 單片機采用功能強大的51單片機作為控制核心，用溫度傳感器檢測水溫，與設定值對比后，由單片機做出決策，驅(qū)動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水溫。用流量傳感器檢測用水量，并將兩個參數(shù)在LED進行顯示。人機交換模塊用鍵盤和液晶顯示器構(gòu)成友善的人機交互界面?？垢蓴_模塊使用看門狗芯片X5045，其看門狗功能將對系統(tǒng)運行起到有效的監(jiān)視作用，內(nèi)含512 B串行EPR0M，具有掉電非易失特性，在本系統(tǒng)中作數(shù)據(jù)備份用。3.2.2 軟件電路總體設計浴池水溫控制系統(tǒng)的軟件程序用匯編語言編寫，主要用來對傳感器采集到的數(shù)據(jù)送入單片機中的特定單元,然后一部分送去進行 LED 顯示，另一部分與設定值進行比較,通過 PID 算法得到控制量并經(jīng)由單片機輸出去控制電動調(diào)節(jié)閥進行水溫調(diào)節(jié)。1、主程序構(gòu)造整個程序的結(jié)構(gòu)，進行初始化，分配好地址，合理調(diào)用子程序。2、子程序⑴溫度傳感器和流量傳感器輸出為模擬信號，經(jīng)過 ADC0809 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后,再通過軟件換算為與其對應的溫度和流量。⑵ 利用中斷子程序，單片機完成 A/D 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)濾波、顯示當前溫度、與設定值進行比較和調(diào)用 PID 算法子程序并輸出控制信號等功能。⑶ 鍵盤中斷子程序優(yōu)先級最高，系統(tǒng)要實時響應該中斷，以便進行相應的功能控制。⑷顯示子程序用來顯示被測溫度和流量。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 5 頁 四、系統(tǒng)硬件設計4.1 傳感器的選擇4.1.1 溫度傳感器的選擇集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。在本系統(tǒng)設計中，采用了AD590電流型溫度傳感器，它的穩(wěn)定性和線形度均較好(重復性優(yōu)于0.1℃，其良好的非線形可以保證優(yōu)于0.1℃ 的測量精度，利用其重復性較好的特點，通過非線形補償，可以達到0.1℃測量精度)。AD590的外觀如圖4-1。圖 4-1 AD590 的外觀圖AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即：mA/K式中： —流過器件（AD590）的電流，單位為 mA； T—熱力學溫度，單位為 K。2、AD590 的測溫范圍為-55℃～+150℃。3、AD590 的電源電壓范圍為 4V～30V。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當于溫度變化 1K。AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4、輸出電阻為 710M 。?5、精度高。AD590 共有 I、J、K、L、M 五檔，其中 M 檔精度最高，在-內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 6 頁 55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。圖 4-2(a) 是 AD590 的封裝形式，圖 4-2(b)是 AD590 用于測量熱力學溫度的基本應用電路。圖 4-2 AD590 封裝形式及應用電路AD590 測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合。由于 AD590 精度高、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。4.1.2 流量傳感器的選擇在該系統(tǒng)中，選擇 LWGY 渦輪流量傳感器測量浴室用水量。該傳感器與顯示儀表配套組成渦輪流量計。傳感器具有精度高，重復性好，壽命長操作簡單等特點。廣泛地應用于石油，化工，冶金，造紙等行業(yè)測量液體的體積瞬時流量和體積總量。LWGY 渦輪流量傳感器外形如圖 4-3。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 7 頁 圖 4-3 LWGY 渦輪流量傳感器外形圖LWGY 渦輪流量傳感器的特定和技術(shù)參數(shù)等如下：(一)特點：★ 壓力損失小，葉輪具有防腐功能?！?具有較高的抗電磁干擾和抗震動能力，性能可靠，工作壽命長。★ 采用先進的超低功耗單片微機技術(shù)，整機功能強，功耗低，性能優(yōu)越。具有非線性精度補償功能的智能流量顯示器。修正公式精度優(yōu)于±0.02%?！?儀表系數(shù)可由按鍵在線設置，并可顯示在 LCD 屏上，LCD 屏直觀清晰，可靠性高。★ 采用 EEPROM 對累積流量、儀表系數(shù)進行掉電保護。保護時間大于 10 年。(二)主要技術(shù)參數(shù):★ 準確度：0.5 級、1.0 級；★ 使用條件：1、環(huán)境溫度-20℃～50℃；2、相對溫度：5%～95%；3、被測介質(zhì)溫度：-20℃～120℃；4、大氣壓力：86Kpa～106Kpa；5、防爆等級：ibⅡBT4；★ 信號傳輸距離：傳感器至顯示器的距離可達 1000m。(三)電氣特性：1、 顯示方式：（1） LWGY 遠傳顯示：脈沖輸出（配顯示儀表） ；（2） LWY 現(xiàn)場顯示：7 位 LCD 顯示累積流量，單位（m3）7 位 LCD 顯示瞬時流量，單位（m3/h） ；（3） LWGB 渦輪流量變送器：（配顯示儀表） 。2、 輸出功能：（1） LWGY 脈沖輸出，p-p 值由供電電源確定；（2） LWY 可帶脈沖輸出或 4~20mA 兩線制電流輸出；（3） LWGB 4~20mA 兩線制電流輸出。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 8 頁 3、 供電電源：（1） LWGY：DC5~24V；（2） LWY：3V 鋰電池安裝于儀表內(nèi)部可連續(xù)使用八年以上；（3） LWGB：DC24V。(四)儀表結(jié)構(gòu)及安裝方式：LWGY 渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 4-4 所示：圖 3-4 LWGY 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)圖LWGY 渦輪流量傳感器的安裝圖如圖 4-5 所示：圖 3-5 LWGY 渦輪流量傳感器安裝圖1、 儀表安裝采用法蘭連接、螺紋連接及夾裝式；內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 9 頁 2、 時液體流動方向應與傳感器外殼上指示流向的箭頭方向一致，且上游直管段應≥20DN，下游直管段應≥5DN（DN 為管道內(nèi)徑） 。3、 傳感器應遠離外界磁場，如不能避免，應采取必要的措施；4、 為了檢修時不至影響液體的正常輸送，應在傳感器兩端的直管段外安裝旁通管道（如圖 2-5） ；5、 傳感器露天安裝時，請做好放大器插頭的防水處理；6、 傳感器與顯示儀表的接線，應根據(jù)放大器的電源來選擇接線方式。4.2 溫度調(diào)節(jié)器的選擇該系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)器使用的是上海大禹泵閥制造有限公司的 ZDSJP／M 型電子式精小型電動單座調(diào)節(jié)閥，該閥由低流阻直通單座閥，或與低流阻套筒閥配用德國進口PS 系列和日本工裝 3610 系列直行程電動執(zhí)行機構(gòu)組成。電動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)有伺服放大器，只要有輸入控制信號(4—20mADC 或 1—5VDC)及單相電源即可控制運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對流量的電動控制。具有體積小、重量輕、連線簡單、流量大、調(diào)節(jié)精度高等特點,廣泛應用于電力、石油、化工、冶金、環(huán)保、輕工、教學和科研設備等行業(yè)的工業(yè)過程自動控制系統(tǒng)中。ZDSJP／M 型電子式精小型電動單座調(diào)節(jié)閥的外形如圖 4-6。 圖 4-6 ZDSJP／M 型電子式精小型電動單座調(diào)節(jié)閥外形圖ZDSJP／M 型電子式精小型電動單座調(diào)節(jié)閥的技術(shù)參數(shù)和性能如下：（1）閥體：形式： 直通倒 S 鑄造閥 公稱通徑：DN20 ～200mm內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 10 頁 公稱壓力：PN1.6 4.0 6.4Mpa連接形式：JB78-59 JB/T79.-94 凹式材料：HT200 ZG270-500 ZG1Gr18Ni9Ti ZGOCr18Ni12Mo2Ti （2）上閥蓋：常溫型：-40～+200℃散熱型：+200～+450℃壓蓋形式： Driven stud填料：V 型聚四氟乙烯,柔性石墨,石棉紡織填料4.3 硬件電路設計4.3.1 AD590 外圍電路設計數(shù)據(jù)采集電路主要由AD590，MC1403，0P07，74LS373組成?？紤]到溫度信號為低電平緩變信號，對A／D轉(zhuǎn)換速度要求不高，為此，選用實效價廉的ADC0809，而且，還可以根據(jù)需要擴展測量8路溫度信號。為了達到測量高精度的要求，選用溫度傳感器AD590，AD590具有較高精度和重復性。超低溫漂移高精度運算放大器0P07將溫度一電壓信號進行放大，便于A／D進行轉(zhuǎn)換，以提高溫度采集電路的可靠性。模擬電路硬件部分見圖4-7。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 11 頁 圖4-7 模擬電路硬件部分示意圖就本系統(tǒng)來說，需要實時采集水溫數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入單片機中的特定單元，然后一部分送去顯示；另一部分與設定值進行比較，通過PID算法得到控制量并經(jīng)由單片機輸出去控制溫度調(diào)節(jié)器。4.3.2 電動單座調(diào)節(jié)閥的外圍電路設計電動單座調(diào)節(jié)閥的外圍電路設計如圖4-8所示：4-8 電動單座調(diào)節(jié)閥的外圍電路設計圖內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 12 頁 該系統(tǒng)工作原理如下：現(xiàn)假設流入的熱水溫度為T熱、冷水溫度為T冷，混合水溫度為T混，顯然有T冷< T混< T熱。根據(jù)熱力學平衡方程，Q放=Q吸有，C水m熱(T熱一T混)=C水m冷(T混一T冷) (1)由式(1)可以推出，(2)??熱 熱 冷 冷混 冷 熱式(2)可變?yōu)?(3)T?熱 +冷 m熱混 =（ ）1冷顯然，由式(3)可知，在T熱、T冷一定的情況下，T混是 的遞增函數(shù)。這樣，當?實測溫度T測小于設定溫度T設時，可通過控制兩個電動調(diào)節(jié)閥的流量使得 增大，就?可以使T測逐漸逼近T設，最后達到溫度的調(diào)節(jié)。反之，T測大于T設時，通過控制兩個電動調(diào)節(jié)閥，使 減小，達到調(diào)節(jié)溫度的目的。?當單片機檢測到的T測< T設時，需要調(diào)節(jié)兩個電動調(diào)節(jié)閥，使 增大，這只需使?控制熱水電動調(diào)節(jié)閥的DAC0832的輸出Vout1(控制電動調(diào)節(jié)閥1)增大，控制冷水電動調(diào)節(jié)閥的DAC0832的輸出Vout2(控制電動調(diào)節(jié)閥2)不變或減小，就能實現(xiàn) 的增大，達到調(diào)節(jié)水溫的目的。由于電磁閥為感性負載，因此采用光電隔離，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。光電隔離電路如圖4-9所示。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 13 頁 圖4-9 電磁閥控制電路4.3.3 鍵盤及顯示的設計鍵盤采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合的方法來設計，低電平有效。圖2-10中按鍵AN1，AN2，AN3，AN4的功能定義如表4-1所示。按鍵AN2與P2.2( EXTINT)相連，采用外部中斷方式，并且優(yōu)先級定為最高；按鍵AN3和AN4分別與P1.3和P1.4相連，采用軟件查詢的方式；AN1則為硬件復位鍵，與R、C構(gòu)成復位電路。表4-1 按鍵功能顯示采用3位半共陽LED靜態(tài)顯示方式測量溫度，顯示內(nèi)容有溫度值的十位、個位及小數(shù)點后一位，這樣可以只用RXD口來輸出顯示數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了單片機端口資源，在P1.2口和TXD的控制下通過74LS164來實現(xiàn)3位靜態(tài)顯示。數(shù)字電路硬件部分見圖4-10。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 14 頁 圖4-10 數(shù)字電路硬件部分電路圖內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 15 頁 五、系統(tǒng)軟件設計5.1 系統(tǒng)定義系統(tǒng)定義是指在軟件設計前，首先要進一步確定系統(tǒng)完成的任務，然后結(jié)合硬件結(jié)構(gòu)，確定軟件所要完成的任務細節(jié)，其軟件定義內(nèi)容有：1.定義各輸入/輸出的功能、信號類別、電平范圍、與系統(tǒng)接口方式、占用口地址、讀取的輸入方式等。2.定義分配存儲器空間，包括系統(tǒng)主程序、常數(shù)表格、功能子程序快的劃分、入口地址表。3.系統(tǒng)運行過程的現(xiàn)實、結(jié)果顯示、錯誤顯示等。5.2 程序框圖及主要程序功能合理的軟件結(jié)構(gòu)設計是設計出一個性能優(yōu)良的單片機應用系統(tǒng)的基礎，必須充分重視。在程序設計方法上，模塊化程序設計是單片機程序設計中常用的方法。模塊化設計便于調(diào)試和設計，容易完成，可供多個程序共享。軟件結(jié)構(gòu)設計和程序設計方法確定后，根據(jù)系統(tǒng)功能定義，可先畫出程序粗框圖，再對粗框圖進行擴充和具體化，再繪制出詳細的程序流程圖。程序流程圖設計出以后，便可著手編制具體程序。經(jīng)調(diào)試正常之后，固化到芯片中，便完成了整個系統(tǒng)的設計。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 16 頁 5.2.1 主程序模塊內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 17 頁 在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值，然后通過循環(huán)顯示當前溫度，并且設定鍵盤外部中斷為最高優(yōu)先級，以便能實時響應鍵盤處理；軟件設定定時器T0為5秒定時，在無鍵盤響應時每隔5秒響應一次，以用來采集經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換的溫度信號；設定定時器T1為嵌套在T0之中的定時中斷，初值由PID算法子程序提供。5.2.2 溫度測量子程序框圖內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 18 頁 5.2.3 調(diào)整設定溫度子程序框圖NY開始按鍵延時去抖動NY按鍵仍按下將設定溫度增加 1 度增加到最大否？恢復為初始值按鍵仍按下否？返回延時 5 秒開始按鍵延時去抖動內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 19 頁 設計總結(jié)本設計針對水溫控制系統(tǒng)模型，提出了一種基于51單片機的設計方案。理論上分析，本設計的控制器應該具有工作穩(wěn)定，控制精度高的特性，改進的PID算法超調(diào)量大大降低；軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高了通用性。該設計基本實現(xiàn)了預期的功能。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 20 頁 附錄：程序清單：顯示子程序：程序?qū)嵗╝d.asm）: ORG 0000H ‘偽指令，指明以下程序的起始地址MAIN1: ‘標號ACALL DELAY ; 延時 ACALL AD ; 調(diào)用呼叫 AD 子程序 ;將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量屏蔽高位低位送顯 MOV 31H,30H ‘將數(shù)據(jù)從 30H 口送到 31H 存儲單元，備份MOV A,30H ‘將數(shù)據(jù)存儲 A 寄存器，將 28 送 A，28=1CHANL A,#0FH ‘和 00001111 與 00011100，屏蔽高 4 位得 00001100MOV DPTR,#SETTAB ‘將數(shù)據(jù)表的首地址給 DPTRMOVC A,@A+DPTR ‘取字符數(shù)據(jù)送 AMOV SBUF,A ‘將顯示的字符數(shù)據(jù)送 SBUF，SBUF 是與 LED 顯示連接的接口D1: JNB TI,D1 ‘TI 不為 0 則轉(zhuǎn)移到 D1CLR TI ‘TI 清零;////////////////////////////////////////////////// ;將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量屏蔽低位高位送顯 MOV A,30H ‘取數(shù)據(jù)，例如 28， “1E”送 A 寄存器 ANL A,#0F0H ‘和 11110000 與，得高 4 位 0001SWAP A ‘低 4 位與高 4 位互換，將 0001 送到 A 寄存器的低 4 位，得 00000001MOV DPTR,#SETTAB ‘取字符數(shù)據(jù)首地址送 DPTRMOVC A,@A+DPTR ‘將查到的字符數(shù)據(jù)送 A 寄存器MOV SBUF,A ‘將字符送 SBUF 顯示D2: JNB TI,D2 ‘TI 不為 0 則轉(zhuǎn)移到 D2，D2 是 標號CLR TI ‘TI 清 0;////////////////////////////////////////////////// 內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 21 頁 AJMP MAIN1 ‘返回主程序 AD: MOV DPTR,#7F00H ‘指向轉(zhuǎn)換地址 MOV A,#03H ‘指向轉(zhuǎn)換口 MOVX @DPTR,A ‘轉(zhuǎn)換 ‘把從端口 30H 得到的數(shù)據(jù)送到地址為 7F00 的端口進行轉(zhuǎn)換MOV R1,#64H ‘64H 減到 0 所需時間是 100 微秒D3: DJNZ R1,D3 ‘等 100 微秒轉(zhuǎn)換完 MOVX A,@DPTR ‘轉(zhuǎn)換后的值給 A MOV 30H,A ‘轉(zhuǎn)換的值給 30H RET DELAY: ;延時 MOV R2,#0FFH D14: MOV R3,#0FFH D12: DJNZ R3,D12 DJNZ R2,D14 RET ‘返回SETTAB: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H, 0FEH,0F6H DB 0EEH,3EH,9CH,7AH,9EH,8EH END內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 22 頁 致 謝在本次論文的完成過程中，十分感謝我的論文指導老師孫利麗老師，正是她的幫助和指導才解決我完成論文過程中遇到的很多困難。孫老師熱情細致，耐心有佳，在完成論文的過程中我接觸了很多新的知識，多謝老師幫我查找資料，耐心輔導。同時也感謝我的學長趙進同學的幫助，他們也給了我很大的幫助，特此謝謝各位。內(nèi)蒙古大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 23 頁 參 考 文 獻[1]陸 坤等. 電子設計技術(shù)[M] .成都：電子科技大學出版社，1997[2]何立民等. 單片機應用文集[M] .北京：北京航空航天大學出版社，1991[3]余永權(quán)等. 單片機模糊邏輯控制[M] .北京：北京航空航天大學出版社，1997.7[4]張鄂亮等. MSC-51 MCS-96 系列單片機應用基礎[M] .武漢：華中科技大學出版社，2001[5]現(xiàn)代電子工程. 2003 年. 第 1 期