基于mcs-51单片机温度控制系统设计报告

基于mcs-51单片机温度控制系统设计报告内容摘要：

温度传感器SV图21 温度控制系统第三节 温度控制的算法和程序框图 温度控制算法 通常，电阻炉炉温控制都采用偏差控制法。 偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制。 在工业上，偏差控制又称PID控制，即偏差的比例P,积分I和微分D。 这是工业控制过程中应用最广泛的一种控制形式，一般都能收到令人满意的效果。 PID算法 由控制理论知，PID控制的理想微分方程为： (31)其中，u(t)=r(t)y(t)称为偏差值，可作为温度调节器的输入信号，r(t)为给定值，y(t)为被测量值；Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，u(t)为调节器的输出控制信号电压。 但单片微型计算机只能处理数字信号，故上述数学方程必须加以变换。 若设温度的采样周期为T,第n采样所得到的输入偏差en，调节器输入为un,则有： (32) PID计算程序流程图 计算Kj E(K)计算Kp[E(K)－E(K－1)]计算Kp[E(K)－(K－1)]＋KiE(k)计算Kp[E(K)－(K－1)]＋KiE(k)＋KD[E(K)－2E(K－1)＋E(K－2)]计算P(K)返回根据E（K）=UR—Uj（K）计算E（K）图31 PID程序流程图 温度控制程序框图 温度控制程序的设计应考虑如下：（1）键盘扫描、键码识别和温度显示；（2）炉温采样、数字滤波；（3）数据处理；（4）越限报警和处理；（5）PID计算、温度标度转换。 主程序框图 主程序包括8031本身的初始化、并行接口8155初始化等等。 大体说来，本程序包括设置有关标志、暂存单元和显示缓冲区清零、T0初始化、CPU开中断、温度显示和键盘扫描等程序。 如图32所示。 开始设定堆栈指针清标志和暂存单清显示缓冲区设定参书初值T0初始化CPU开中断扫描键盘温度显示图32 主程序框图 中断服务程序框图 T0中断服务程序是温度控制系统的主体程序，用于启动数/模转换器、读入采样数据、数字滤波、越限温度报警和越限处理、PID计算和输出可控硅的触发脉冲等。 ，8031利用等待T1溢出中断的空闲时间（）完成把本次采样值转换成显示值而放入显示单元缓冲区和调用温度显示程序。 8031从T1中断服务程序返回后即可恢复现场和返回主程序。 如图33所示。 T1初始化数字滤波下限报警采样计算PID清上次越限标志取最大PID值输出=上限。 上限。 =下限。 上限。 上限处理置本次越限标志恢复现场返回送本次越限标志上次越限保护现场温度标度转换T1中断完?温度显示上限报警请越限标志越限计数器+1越限N次返回恢复现场图33 中断程序流程图 主要子服务程序框图 主要服务子程序包括温度检测采样及数字滤波子程序、带符号双字节乘法子程序和标度转换子程序目的是把实际采样取得的二进制值转换成BCD码形式的温度值，然后存放到显示缓冲区中，供显示子程序调用。 对于一般线性仪表来说，标度转换公式为： (33) 其中，A0为一次测量仪表的下限； Am为一次测量仪表的上限；Vx 为实际测量值（工程量）；Vm为仪表上限对应的数字量； V0为仪表下限对应的数字量。 其他控制算法不同的控制对象，所采用的算法有所不同。 例如对于热惯性大、时间滞后明显、耦合强、难于建立精确数学模型的大型立式淬火炉，可以采用人工智能模糊控制算法，通过对淬火炉电热元件通断比的调节，实现对炉温的自动控制，也可以采用仿人智能控制（SHIC）算法和PID控制算法的联合控制方案，实际应用时应灵活运用。 部分程序 LED数码管的显示程序 六个数码管的点亮程序如下： DISPLAY: MOV R1,70H。 70放R1中 MOV R5,0FEH PLAY: MOV A,R5 MOV P3,A MOV A。