1、學號:課程設計題目 基于PID電加熱爐系統設計學院自動化專業自動化班級姓名指導教師2013年 6月 27日課程設計任務書學生姓名： 專業班級：指導教師： 工作單位：自動化學院題目：基于PID電加熱爐系統設計初始條件：電加熱爐用電爐絲提供功率，使其在預定時間內將爐內溫度穩定在給定值上。本控制 對象電阻加熱爐功率為800W，由220V交流電源供電。本設計以單片機為控制核心，加上相 應的輸入輸出通道，采用PID算法，將溫度控制在規定范圍內，并要求實時顯示當前溫度 值。被控對象由一階慣性和純滯后環節組成。要求完成的主要任務：（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等 具體要求）1、確定系統設計

2、方案，包括單片機的選擇，輸入輸出通道，鍵盤顯示電路；2、建立被控對象的數學模型；3、推導控制算法，設計算法的程序流程圖或程序清單；4、仿真研究，驗證設計結果。5、撰寫、打印設計說明書一份；設計說明書應在4000字以上。時間安排：第1-2天：構建計算機控制系統框圖第3-4天：單片機、A/D、傳感器選型并擴展電路第5-6天：被控對象控制的功率部分設計和器件選型第7天：控制算法選擇，繪制流程圖第8-9天：撰寫設計說明書指導教師簽名：年 月日系主任（或責任教師）簽名：年 月日摘要電加熱爐隨著科學技術的發展和工業生產水平的提高，已經在冶金、化工、機械等各類工業控制中 得到了廣泛應用，并且在國民經濟中占有

3、舉足輕重的地位。對于這樣一個具有非線性、大滯后、大慣性、 時變性、升溫單向性等特點的控制對象，很難用數學方法建立精確的數學模型，因此用傳統的控制理論 和方法很難達到好的控制效果。電加熱爐加熱溫度的改變是由上、下兩組爐絲的供電功率來調節的，它們分別由兩套晶閘管調功器 供電。調功器的輸出功率由改變過零觸發器的給定電壓來調節，本設計以AT89C51單片機為控制核心， 輸入通道使用PT100傳感器檢測溫度，測量變送傳給ADC0809進行A/D轉換，輸出通道驅動執行結構 過零觸發器，從而加熱電爐絲。本系統PID算法，將溫度控制在50350C范圍內，并能夠實時顯示當 前溫度值。關鍵詞： 電加熱爐；功率；溫

4、度范圍；PID目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1總體設計11.1概述1 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1.2總框圖2 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 2系統硬件的設計32.1微處理器部分3 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 2.2電源部分4 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 2.3數模轉換部分5 HYPER

5、LINK l bookmark111 o Current Document 2.4采樣測量部分62.5驅動執行部分7 HYPERLINK l bookmark123 o Current Document 2.5.1光耦驅動電路7 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 2.5.2驅動電路有關元件的選擇8 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 2.5.3雙向可控硅電路 8 HYPERLINK l bookmark135 o Current Document 2.6顯示電路 10 HYPERLINK l

6、bookmark187 o Current Document 3系統的軟件程序11 HYPERLINK l bookmark190 o Current Document 3.1主程序流程圖11 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document 3.2鍵盤掃描子程序流程圖12 HYPERLINK l bookmark203 o Current Document 3.3顯示子程序流程圖13 HYPERLINK l bookmark206 o Current Document A/D轉換器流程圖14 HYPERLINK l bookmark209 o Curren

7、t Document D/A轉換器流程圖15 HYPERLINK l bookmark215 o Current Document pid算法的控制流程圖16 HYPERLINK l bookmark218 o Current Document 4仿真操作步驟及使用說明17 HYPERLINK l bookmark229 o Current Document 心得體會18 HYPERLINK l bookmark232 o Current Document 參考文獻19 HYPERLINK l bookmark238 o Current Document 附錄1： C語言程序20 HYPERL

8、INK l bookmark245 o Current Document 附錄2：電路圖28本科生課程設計成績評定表29基于PID基于PID電加熱爐溫度控制系統設計hi1總體設計i.i概述電加熱爐隨著科學技術的發展和工業生產水平的提高，已經在冶金、化工、機械等各 類工業控制中得到了廣泛應用，并且在國民經濟中占有舉足輕重的地位。對于這樣一個具 有非線性、大滯后、大慣性、時變性、升溫單向性等特點的控制對象，很難用數學方法建 立精確的數學模型，因此用傳統的控制理論和方法很難達到好的控制效果。單片機以其高可靠性、高性能價格比、控制方便簡單和靈活性大等優點，在工業控制 系統、智能化儀器儀表等諸多領域得到

9、廣泛應用。采用單片機進行爐溫控制，可以提高控 制質量和自動化水平。在本控制對象電阻加熱爐功率為800W，由220V交流電供電，采用雙向可控硅進行控 制。本設計針對一個溫度區進行溫度控制，要求控制溫度范圍50350C，保溫階段溫度控 制精度為正負1度。選擇合適的傳感器，計算機輸出信號經轉換后通過雙向可控硅控制器 控制加熱電阻兩端的電壓。其對象問溫控數學模型為：G G (s)=Ke氏T：s +1其中：時間常數Td=350秒放大系數Kd=50滯后時間 =10秒 控制算法選用PID控制。1.2總框圖本系統的單片機爐溫控制系統結構主要由單片機控制器、可控硅輸出部分、熱電偶傳 感器、溫度變送器以及被控對象

10、組成。系統硬件結構框圖如圖1：圖1總體框圖在這里單片機部分，選擇STC89C52RC，顯示部分選擇LCD1602,鍵盤選擇獨立按鍵，A/D轉換器選擇ADC0809，D/A轉換器選擇DAC0832，測量變送器件選擇PT100鉑熱電 阻傳感器，執行機構為光電耦合和雙向可控硅。Pl. 0 Pl. 0 E1 VccPl. 1 E233 P0. 0 /ADOP1. 2 E338 P0. 1/AD1P1. 3 E437 P0. 2/AD2P1.4 匚536 P0. 3/AD3P1. 5 E&35 P0. 4/AD4P1.6 匚734 P0. 5/AD5P1. 7 E833 P0. 6/AD6RST匚932

11、 P0. 7/AD7KKD/P3. 0 匚1031 EA/VPPTKD/P3. 1 匚1130 ALE/PROCIHT0/P3. 2 匚1223 PESNIBT1/P3. 3 匚1328 P2. 7/A15T0/P3. 4 匚1427 P2. 6/A14T1/P3. 5 匚1526 P2. 5/A13?RZP3. 6 匚1625 P2. 4/Al 2ET/P3. 7 匚1724 P2. 3/A11KTAL2 匚1823 P2. 2/A10KTAL1 匚1322 P2. 1/A3CKD匚2021 P2. 0/A8PDIP圖2 51單片機引腳圖2系統硬件的設計2.1微處理器部分MSC-51系列單片

12、機是英特爾公司于1980年起推出的第二代產品。與8084相比，8051的硬件結構和指令系統均有很大改進，可支持更大的存貯空間，擴充了更多的硬件功能I/O 功能，速度提高了 2- 5倍，可完成邏輯運算等。近年來推出的一些增強的MSC-51系統單 片機，片內還集成了許多特殊功能單元，只需要加一些擴展電路及必要的通道接口即可構 成各種計算機應用系統。因MSC-51系統單片機在智能儀表、智能接口、功能模塊等領域 得到了非常廣泛的應用。主要技術特性：適于控制應用的8位CPU。擴展的邏輯處理能力。64K程序存貯器空間和64K數據存貯器空間。4KB片內程序存貯器。128B片內數據RAM。32根雙向和可單獨尋

13、址的輸入輸出線。2個16位定時/計數器，片內時鐘發生器。全雙工異步發送/接收器。6源5向量中斷結構，具有兩個優先級。引腳圖如圖2,并作如下說明：VCC :供電電壓。GND:接地。(3)P0 : P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。(4)P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4 個TTL門電流，當P2 口被寫“1 ”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。P3 口： P3 口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O

14、口，可接收輸出4個TTL門電 流。當P3 口寫入“1 ”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。P3 口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3 口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。（8）ALE/PRO

15、G:當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位 字節。（9）/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期 兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。（10）/EA/VPP:當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH）， 不管是否有內部程序存儲器。（11）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。（12）XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2電源部分本系統所需電源有220V交流市電、直流5V電壓和低壓交流電，故需要變壓器、整流 裝置和穩壓芯片等組成電源電路。電

16、源變壓器是將交流電網220V的電壓變為所需要的電 壓值，然后通過整流電路將交流電壓變為脈動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有 較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨 電網電壓波動（一般有+-10%左右的波動）、負載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波 電路之后，還需要接穩壓電路。穩壓電路的作用是當電網電壓波動、負載和溫度變化時，維 持輸出直流電壓穩定。整流裝置采用二極管橋式整流，穩壓芯片采用78L05,配合電容將電 壓穩定在5V，供控制電路、測量電路和驅動執行電路中弱電部分使用。除此之外，220V 交流市電還是加熱電阻兩端的電壓，通過控制雙向可控硅的

17、導通與截止來控制加熱電阻的 功率。低壓交流電即變壓器二次側的電壓，通過過零檢測電路檢測交流電的過零點，送入 單片機后，由控制程序決定雙向可控硅的導通角，以達到控制加熱電阻功率的目的。2.3數模轉換部分8位D/A轉換器DAC0832DAC0832芯片為20引腳，雙列直插式封裝。其引腳排列如圖3所示。（1）數字量輸入線D7D0（8條）（2）控制線（5條）（3）輸出線（3條）（4）電源線（4條）DAC0832的技術指標（1）分辨率：8位（2）電流建立時間：1pS（3）線性度（在整個溫度范圍內）8、9或10位（4）增益溫度系數：0. 0002% FS/C（5）低功耗：20mW（6） 單一電源：+5+1

18、5Vcsl20IN3 12BWRi 219lLE (BYTE1/BYTEPHIN4-227GND 3iaIN5 526DI 3 417,XFERIN6-425QI j 515DlqIN7-524DI 1615一 DhSTART-623|LSB| 714dieEOC 722VflEf B1301/ iMSRir5-&21R飽g12 l0LT2OUTPUT ENABLE-g20GND 10111 IqutiCLOCK-1019VCC-11180D56D821Vref 一1217GND-1316尸一1415IN2IN1IN0ADD AADD 日ADD CDIqTrefF) ALEF-r3-2423L

19、5BDSDD5672-11圖3 DAC0832引腳圖圖4 ADC0809引腳圖圖3 DAC0832引腳圖ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28條引腳。（1）IN7IN0： 8條模擬量輸入通道（2）地址輸入和控制線：4條（3）數字量輸出及控制線：11條（4）電源線及其他：5條其引腳排列如圖4所示。2.4采樣測量部分在檢測裝置中，溫度檢測用WZP-231鉑熱電阻（Pt100），采用三線制接法，采樣電路 為橋式測量電路，其輸入量程為50350C，經測量電路采樣后輸出25V電壓，再經模數 轉換芯片ADC0809進行轉換，變為數字量后送入單片機進行分析處理。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函

20、數關系而制成的溫度傳感器，由于其 測量準確度高、測量范圍大、復現性和穩定性好等，被廣泛用于中溫（-200C650C）范圍的 溫度測量中。PT100是一種廣泛應用的測溫元件，在-50600C范圍內具有其他任何溫度傳感器無可 比擬的優勢，包括高精度、穩定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非 線性關系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數字化校正，模 擬校正有很多現成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數字化校正則需要在 微處理系統中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對應起來后存入EEPROM中，根據電路中 實測的AD值以查表方式計算相應溫度值。常用的Pt電阻接

21、法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優點是將PT100的兩側相 等的的導線長度分別加在兩側的橋臂上，使得導線電阻得以消除。常用的采樣電路有兩種： 一為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。在本系統設計中，采用了第一種方法，即橋 式測溫。測溫原理：電路采用TL431和電位器VR1調節產生4.096V的參考電源；采用R1、 R2、VR2、Pt100構成測量電橋（其中R1=R2, VR2為100Q精密電阻），當Pt100的電阻 值和VR2的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經過運放 LM324放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉換芯片。差動放大電路中 R3=R4、

22、R5=R6、放大倍數=R5/R3，運放采用單一 5V供電。設計及調試注意點：同幅度調整R1和R2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大小；改變R5/R3的比值即可改變電壓信號的放大倍數，以便滿足設計者對溫度范圍的要 求放大電路必須接成負反饋方式，否則放大電路不能正常工作。VR2也可為電位器，調節電位器阻值大小可以改變溫度的零點設定，例如Pt100的 零點溫度為0C，艮口 0C時電阻為100Q，當電位器阻值調至109.885Q時，溫度的零點就 被設定在了 25C。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調節，這是因為接入電路后測 量的電阻值發生了改變。理論上，運放輸出的電壓為輸入壓差信號x放大倍數，但實際

23、在電路工作時測量輸 出電壓與輸入壓差信號并非這樣的關系，壓差信號比理論值小很多，實際輸出信號為4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2) (1)式中電阻值以電路工作時量取的為準。電橋的正電源必須接穩定的參考基準，因為如果直接VCC的話，當網壓波動造成 VCC發生波動時，運放輸出的信號也會發生改變，此時再到以VCC未發生波動時建立的 溫度-電阻表中查表求值時就不準確。2.5驅動執行部分硬件輸出通道主要包括加熱電阻的控制環節，而此控制環節的核心是雙向可控硅，但 電路的關鍵是設計雙向可控硅的驅動電路。雙向可控硅的通斷直接決定加熱電阻的工作與 不工作，本部分用帶

24、過零觸發的光耦MOC3061來驅動。2.5.1光耦驅動電路在驅動電路中，由于是弱電控制強電，而弱電又很容易受到強電的干擾，影響系統的 工作效率和實時性，甚至燒毀整個系統，導致不可挽回的后果，因此必須要加入抗干擾措 施，將強弱電隔離。光耦合器是靠光傳送信號，切斷了各部件之間地線的聯系，從根本上 對強弱電進行隔離，從而可以有效地抑制掉干擾信號。此外，光耦合器提供了較好的帶寬， 較低的輸入失調漂移和增益溫度系數。因此，能夠較好地滿足信號傳輸速度的要求，且光 耦合器非常容易得到觸發脈沖，具有可靠、體積小、等特點。所以在本系統設計中采用了 帶過零檢測的光電隔離器MOC3061，用來驅動雙向可控硅并隔離控

25、制回路和主回路。 MOC3061是一片把過零檢測和光耦雙向可控硅集成在一起的芯片。其輸出端的額定電壓 是400V，最大重復浪涌電流為1.2A，最大電壓上升率dv/dt為1000v/us，輸入輸出隔離電壓 為7500，輸入控制電流為15mA。在圖2-2驅動執行電路中，當單片機的P2.0、P2.1、P2.2發出邏輯數字量為高電平時， 經過三極管放大后驅動光耦合器的放光二極管，MOC3061的輸入端導通，有大約15mA 的電流輸入。當MOC306的輸出端6腳和4腳尖電壓稍稍過零時，光耦內部雙向可控硅即 可導通，提供一個觸發信號給外部品閘管使其導通；當P2.0、P2.1、P2.2為低電平時， MOC3

26、061截止，雙向可控硅始終處于截止狀態。2.5.2驅動電路有關元件的選擇R25, C10組成吸收電路，并接在雙向可控硅的兩極之間。吸收回路組成緩沖器。有 了吸收回路，可控硅通斷過程中電源電壓的變化率受到R25, C10的限制。R25可以抑制 雙向可控硅通斷時產生的浪涌電流。R25和C10根據經驗公式選，一般C10取0.011.0uF， R25取幾歐到幾十歐，本電路中R25取39歐，C10取0.01 uF。R27為限流電阻，用來限制MOC3061的輸出驅動電流，其數值為電源電壓峰值除以 雙向可控硅的允許重復電流。在本電路中R27取300歐。R26:由于MOC3061在輸出關斷狀態下也有小于或等于

27、500mA的輸出電流，所以加 入R26分流消除這個電流對雙向可控硅的影響，以防止雙向可控硅誤觸發，提高了系統的 可靠性。在此電路中可以看出單片機的輸出通道采用了 MOC3061進行驅動有以下優點：（1）控制簡單。可用SETB或CLR指令直接控制P2.0、P2.1、P2.2以控制加熱電 阻的工作與否。（2）MOC3061由于采用了過零觸發電路大大簡化了雙向可控硅的觸發電路，把 SCR 一向控制變為實用的數字脈沖控制。（3）MOC3061與雙向可控硅實際組成了一個固態繼電器，實現了無觸電控制。（4）輸出通道實現了光電隔離，防止了射電干擾。（5）輸出通道用P2.0、P2.1、P2.2 口直接控制雙向

28、可控硅，省去了的D/A轉換電 路，簡化了接口電路。2.5.3雙向可控硅電路（1）雙向可控硅這種可控硅具有雙向導通功能，在交流電的正負半周都可以導通。其英文名TRIAC 即三級交流開關的意思，并把它的兩極稱為MT1和MT2,其電路符合如圖所示。雙向可控硅的通斷情況由控制極柵極（G）決定，當柵極無信號時MT1和MT2成高 阻態，管截止；而當MT1與MT2之間加一個閾值電壓（一般大于1.5V）的電壓時，就可 以利用控制極柵極電壓來使可控硅導通。但需要注意的是，當雙向可控硅接感性負載時， 電流和電壓之間有一定的相位差。在電流為零時，反向電壓可能不為零，且超過轉換電壓， 使管子反向導通，故要管子能承受這

29、種反向電壓，并在回路中加入RC網絡加以吸收。（2）觸發方式控制雙向可控硅從高阻態（阻斷區）轉換到低阻態（導通區）可以用不同的方式實現。 相應的分為四種方式：MT1相對于MT2為正，控制脈沖電壓Ug相對于MT1為正MT1相對于MT2為負，控制脈沖電壓Ug相對于MT1為負MT1相對于MT2為正，控制脈沖電壓Ug相對于MT1為負MT1相對于MT2為負，控制脈沖電壓Ug相對于MT1為正雙向可控硅通常工作在控制方式（1）和控制方式（2）。在這兩種控制方式下，控制 靈敏度特別高。另外兩種控制方式下，要求高一倍的觸發電流。在本設計中，選擇了控制 方式（1）和（2）。如同品閘管的控制極那樣，雙向可控硅的控制極

30、在觸發后便失去了作用。雙向可控硅 長期維持低阻態，直到低于維持電流I H，然后在轉換到高阻態。在控制交流電壓時，每 次電源電壓過零雙向可控硅都會自動截止，所以雙向可控硅每半個周期都需要重新觸發。在本設計中，考慮到電網電壓的穩定和現在市場上銷售的雙向可控硅型號，選擇了工 作電壓為400V，通態電流為4A的雙向可控硅BT136。利用單片機控制雙向可控硅的導通 角。在不同時刻利用單片機給雙向可控硅的控制端發出觸發信號，使其導通或關斷，實現 負載電壓有效值的不同，以達到調壓控制的目的。具體如下：由硬件完成過零觸發環節，即在工頻電壓下，每10ms進行一次過零觸發信號，由此 信號來達到與單片機的同步。過零

31、檢測信號接至單片機的P2.3 口，由單片機對此口進行循環檢測，然后進行延時觸 發。2.6顯示電路液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結構件裝配在一起的組件.英文名稱叫“LCD Module”，簡稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。液晶顯示模塊以其顯示信息量大、微功耗、超薄輕巧的諸多優點，在小型、便攜、數字、智能化儀表中得到了廣泛的應用。1602引腳定義如下：GND （地）VCC （電源正極5V）V0 （對比度調節端，通常直接接地）RS （讀控制）RW （寫控制）E （使能端）DB0 （數據端口最低端） TOC o 1-5 h z DB1DB2DB3

32、DB4DB5DB6DB7（數據端口最高端）BLA （背光正極）BLK （背光負極）使用液晶根據實際需要調節對比度，使顯示達到最佳。3系統的軟件程序3.1主程序流程圖主程序流程圖如圖5。圖5主程序流程圖首先初始化各個變量，啟動LCD1602,進行顯示。然后進行鍵盤掃描，更新設定溫度。 等待ADC0809產生信號，當產生了信號之后，進行A/D轉換，將轉換后的數字量，更新 LCD1602，同時和設定值相減得出誤差信號，對誤差信號進行處理，通過調節PID參數， 得出輸出量。再將輸出量，通過DAC0832，轉行成模擬量。3.2鍵盤掃描子程序流程圖鍵盤掃描子程序流程圖如圖6。圖6圖6鍵盤掃描子程序流程圖這

33、里以加1鍵為例，檢測加1鍵是否按下，延時去抖，之后再檢測加1鍵是否按下，如果按下，則設定溫度加1。+5V Ro+5V Rorz前洋頓 鍵盤穩定 后沿料動(b)鍵抖動(a)鍵輸入(b)鍵抖動鍵操作和鍵抖動圖7獨立鍵盤按鍵過程鍵盤中的一個按鍵為一個機械彈性開關，用一個電壓信號(0,1)代表開關觸點的合、 斷。機械開關觸點的彈性作用使得按鍵的閉合過程不會馬上穩定地接通，斷開時也不會瞬 時斷開，會出現所謂的“抖動”現象，其抖動時間一般為5-10ms。抖動現象會引起CPU對一次鍵操作進行多次處理，從而可能產生錯誤。按鍵過程如圖7。在這里我采用了軟件去抖動的方法，即檢測到按鍵按下后，執行延時10ms子程序

34、后 再確認該鍵是否確實按下，消除抖動影響。3.3顯示子程序流程圖顯示子程序流程圖如圖8。圖8顯示子程序流程圖首先，進行初始化，然后開始寫LCD1602的第一行，檢測是否有鍵按下，如果有鍵按 下，則更新設定溫度，如果沒有，則等待。之后更新LCD1602的第一行。使第一行顯示為 “Set temp: XXXC” “XXX”為設定溫度。然后再寫第二行，檢測AD轉換器是否轉換結束，如果沒有轉換結束，則等待。當轉換結束時，更新真實溫度，即LCD1602的第二行。使其顯示“Rel temp:YYYC” “YYY”為設定溫度。3.4 A/D轉換器流程圖A/D轉換器流程圖如圖9。圖9 AD轉換器子程序流程圖S

35、TART產生正脈沖，延時等待，當EOC=1時，讀取數據，再啟動。ADC0809時序圖如圖10。Timing DiagramCLOCKTAJ STATEOUTPUTS -3.5 D/A轉換器流程圖D/A轉換器流程圖如圖11。圖11 DA轉換器子程序流程圖WR1產生高電平，寫數據，WR1產生低電平，延時，WR1產生高電平。DAC0832 時序圖如圖12。圖12 DAC0832時序圖3.6 pid算法的控制流程圖pid算法的控制流程圖如圖13。圖13 PID子程序流程圖當設定值比實際值高20時，輸出最大255,當實際值比設定值高10時，輸出最小10， 其他情況對誤差信號進行處理，通過調節PID參數，

36、得出輸出量。4仿真操作步驟及使用說明各部件說明：觸點開關S0為溫度自加1鍵觸點開關S1為溫度自減1鍵鍵LCD1顯示時間OV1顯示電熱爐加熱情況操作說明上電之后LCD第一行顯示Set temp: 200 C, LCD第二行顯示Set temp:000 C按下觸點開關S0,設定溫度自加1,按下觸點開關S1,設定溫度自減1。實時采集電熱爐溫度，進行顯示，并進行PID計算。輸出控制量，改變給電熱爐加熱的電壓。心得體會通過為期一周的課程設計，讓我學習了很多，也了解了很多，真的可以說是受益匪淺。此次課程設計中，我做的課題是基于數字PID的電加熱爐溫度控制系統。整個系 統分為四個部分：測量檢測模塊，控制調節

37、模塊，驅動執行和電源模塊。查閱了很多資料 并且對以前學習的專業知識系統并有針對性的復習設計出了自己滿意作品，進而得到同學 和老師的肯定，也只有這樣才能起到此次課程設計的目的。通過各方面的努力，最終設計出了自己較為滿意的系統。雖然這一周過得很辛苦，但 是自己付出的努力得到了回報，那種成就感是任何事物都無法代替的。還有在設計過程中， 我們積累的經驗，對我們以后的學習和工作會有莫大的幫助。參考文獻1康華光編著.電子技術基礎（模擬部分）.高等教育出版社，2000于海生編著.計算機控制技術.機械工業出版社，2003李曉瑩編著.傳感器與測設技術.高等教育出版社，2002付家才編著.單片機實驗與實踐.高等教

38、育出版社，2004譚浩強編著.MCS-51單片機應用教程.清華大學出版社，2001附錄1： C語言程序adc0809.h#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit EOC=P2A6;sbit start=P2A7;uchar measure,table3;uchar voltage;extern uchar s_xian2;void delay1()uchar i=50;while(i-);void adc_init()/ EOC=1;delay1();if(!EOC)start=1;delay1();st

39、art=0;while(!EOC);delay1();start=1;delay1();start=0;voltage=P1;uchar adc0809()uchar dat,t;adc_init();dat=voltage*300/255;table0=dat/100;t=dat%100;table1=t/10;table2=t%10;s_xian29 =table0+0X30;s_xian210=table1+0X30;s_xian211=table2+0X30;measure=table0*100+table1*10+table2;return measure;LCD1602.h#inc

40、lude#define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit rs=P2A0;sbit rw=P2A1;sbit e=P2A2;void delay(uchar i)uchar j,m;for(j=0;j=i;j+)for(m=0;m100;m+);void write_com(uchar com)rs=0;rw=0;P0=com;delay(5);e=1;delay(5);e=0;void write_data(uchar date)rs=1;rw=0;P0=date;delay(5);e=1;delay(5);e=0;void

41、 lcd_init() e=0;write_com(0 x38);write_com(0 x06);write_com(0 x0c);write_com(0 x01);void display(uchar *s)uchar i;for(i=0;*s!=0;i+)write_data(*s);s+;PID.h#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define DA_data P3sbit DA_wr1=P2A3;uchar uk;void DAC0832();void PID_control(

42、uchar set,uchar rel);void PID(uchar set,uchar rel)uchar D_value=0;設定值與實際值的差值if(setrel)D_value=set-rel;if(D_value20)uk=255;elsePID_control(set,rel);elseD_value=rel-set;if(D_value10)uk=10;elsePID_control(set,rel);DAC0832();void PID_control(uchar set,uchar rel)uchar Kp=200,Ki=3,Kd=5;char e2=0,e1=0,e0=0

43、;uint u0=0,u=0;e2=set-rel;u=Kp*(e2-e1)+Ki*e2+Kd*(e2-2*e1+e0)+u0;uk=u;e0=e1;e1=e2;u0=u;void DAC0832()DA_wr1=1;DA_data=uk;DA_wr1=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DA_wr1=1;temper_test.c#include #include PID.h”#include LCD1602.h#include adc0809.h”#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit up =P2A4;sbit down=P2A5;uchar s_xian1= Set temp:C;uchar s_xian2= Rel