基于模糊pid的恒温控制系统设计

基于模糊pid的恒温控制系统设计内容摘要：

P3 口也可作为一些特殊功能口，如下表所示： 表 P3口第 2功能表 引脚 第 2功能 RXD（串行 口 输入 端 ） TXD（串行口输出 端 ） INT0（外部中断 0请求输入端，低电平有效 ） INT1（外部中断 1请求输入端，低电平有效 ） T0（ 定时器 /记时器 0 计数脉冲 输入 端 ） T1（ 定时器 /记时器 1 计数脉冲 输入 端） WR（外部数据存储器写选通 信号输出端，低电平有效 ） RD（外部数据存储器读选通 信号输出端，低电平有效 ） RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低 8 位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器 频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 在 地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位 置 “ 1”， ALE 操作将无效。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令 时 ALE 才起作用。 否则 ， ALE将 被略微拉高。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 7 AT89S52 存储器配置 程序存储器： 如果 EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。 对于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序读写先从内部存储器（地址为 0000H～ 1FFFH）开始，接着 从外部寻址，寻址地址为： 2020H～ FFFFH。 数据存储器： AT89S52 有 256 字节片内数据存储器。 高 128 字节与特殊功能寄存器重叠。 也就是说高 128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。 当一条指令访问高于 7FH 的地址时，寻址方式决定 CPU 访问高 128 字 RAM 还是特殊功能寄存器空间。 直接寻址方式访问特殊功能寄存器（ SFR）。 定时器 0 和定时器 1:定时器 0和定时器 1 与 AT89C21 和 AT89C52 一样 . 定时器 2: 定时器 2是一个 16位定时 /计数器，它既可以做定时器 ，又可以做事件计数器。 其工作方式由特殊寄存器 T2CON 中的 C/T2 位选择（如表 示）。 定时器 2有三种工作模式：捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。 如表 所示，工作模式由 T2CON 中的相关位选择。 定时器 2 有2 个 8位寄存器： TH2 和 TL2。 在定时工作方式中，每个机器周期， TL2 寄存器都会加 1。 由于一个机器周期由 12 个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的 1/12。 表 T2CON：定时器 /计数器 2控制寄存器 表 定时器 2的工作模式 3 在计数工作方式下，寄存器在相关外部输入角 T2 发生 1 至 0 的下降沿时增加 1。 在这种方式下，每个机器周期的 S5P2 期间采样外部输入。 一个机器周TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 7 6 5 4 3 2 1 0 RCLK+TCLK CP/RL2 TR2 MODE 0 0 1 16位自动重载 0 1 1 16 位捕捉 1 X 1 波特率发生器 X X 0 （不用） 8 期采样到高电平，而下一个周期采样到低电平，计数器将加 1。 在检测到跳变的这个周期的 S3P1 期 间，新的计数值出现在寄存器中。 因为识别 1－ 0 的跳变需要 2个机器周期 （ 24个晶振周期），所以，最大的计数频率不高于晶振频率的 1/24。 为了确保给定的电平在改变前采样到一次，电平应该至少在一个完整的机器周期内保持不变。 AT89S52 有 6 个中断源：两个外部中断（ INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器 0、 2）和一个串行中断。 每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。 IE 还包括一个中断允许总控制位 EA，它能一次禁止所有中断。 如表 所示， 位是不可用的。 对于 AT89S52， 位也是不能用的。 用户软件不应给这些位写 1。 它们为 AT89系列新产品预留。 定时器 2可以被寄存器 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 的或逻辑触发。 程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清 0。 实际上，中断服务程序必须判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中断，标志位也必须由软件清 0。 定时器 0 和定时器 1标志位 TF0 和 TF1 在计数溢出的那个周期的 S5P2 被置位。 它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。 然而，定时器 2 的标志位 TF2 在计数溢出的那个周期的 S2P2 被置位，在同一 个周期被电路捕捉下来。 表 寄存器 IE 中断允许控制位 =1 允许中断 中断允许控制位 =0 禁止中断 表 中断允许控制寄存器 符号 地址 位功能 EA 中断允许总控制位。 EA=0，中断总禁止： EA=1,各中断由各自的控制位设定 预留 ET2 定时器 2中断允许控制位 ES 串行口中断允许控制位 EA — ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 9 ET1 定时器 1中断允许控制位 EX1 外部中断 1允许控制位 ET0 定时器 0中断允许控制位 EX0 外部中断 1允许控制位 温度传感器 现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题，本系统采用智能温度传感器 DS18B20。 智能温度传感器 DS18B20，它的最高分辨率为 12位，可识别 温度。 它具有直接输出数字信号和数据处理功能，并且它和单片机接口只需要一位 I/O口，因此由它构成的系统简单实用。 由于 DS18B20按照工业设计要 求设计，温度测量范围从 55℃ —— 125℃， 且具有高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。 温度采集电路模块如图 所示，该模块采用外接电源供电的方式。 图 32 温度采集电路模块 DS18B20 的简介 DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1－ Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。 因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 1. DS18B20 产品的特点 A． 只要求一个端口即可实现通信。 B． 在 DS18B20 中的每 个器件上都有独一无二的序列号。 C． 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 10 E． 数字温度计的分辨率用户可以从 9位到 12 位选择。 F． 内部有温度上、下限告警设置。 2. DS18B20 的引脚介绍 TO92 封装的 DS18B20 的引脚排列见图 ： 图 33 DS18B20封装图 GND 为 地信号。 DQ 数据输入 /输出引脚 ， 开漏单总线接口引脚 ， 当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电 源。 VDD 可选择的 VDD 引脚 ， 当工作于寄生 电源时，此引脚必须接地。 的结构及原理 DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器 TH和 TL、配置寄存器。 其结构框图如图 ： 11 图 34 DS18B20内部结构框图 DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例：用 16 位符号扩展的二进制补码读书形式提供（如表 ），以 ℃ /LSB 形式表达，其中是 S 为符号位。 表 这是 12位转化后得到的 12位数据，存储在 18B20 的两个 8位的 RAM 中，二进制中的前面 5位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5位为 0，只要将测到的数值乘以 即可得到实际温度。 12 图 3－ 5 测温原理内部装置 DS18B20 的测温流程 图 3－ 6 DS18B20测温流程 温度显示模块 温度显示电路，利用单片机串行口外接移位寄存器 74LS164，采用 3位静态LED 数码显示器，停止加热时显示设定温度，启动加热时显示当前烤箱温度。 电路接线原理如图 37（ P13)所示： 减法计数器 斜坡累加器 减到 0 减法计数器 预 置 低温度系数 振 荡 器 高温度系数 振 荡 器 计数比较器 预 置 温度寄存器 减到 0 初始化 DS18B20 跳过 ROM 匹配 温度变换 延时 1S 跳过 ROM 匹配 读暂存器 转换成显示码 数码管显示 13 A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR9U27 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR9U37 4L S 1 64abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 2共阳数码管abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 3共阳数码管+ 5VR13 00abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 1共阳数码管P 3. 0A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR9U17 4L S 1 64P 3. 1+ 5V 图 37 温度控制模块 电炉控制采用 可控硅 来实现， 水箱 加热丝串接在交流 220 V 市电回路中。 单片机的 口通过光电隔离器和驱动电路送到 可控硅 的控制端，由 口的高低电平来控制可控硅的导通与断开，从而控制电阻丝的通电加热时间。 IN +1IN 2B6C5E4U T 14 N 3 9R21 0。