電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要電阻爐在冶金工業(yè)中的運(yùn)用相當(dāng)廣泛,其溫度參數(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)也隨著微機(jī)單片機(jī)可控硅技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的推廣、應(yīng)用,正朝著高精度、高穩(wěn)定性、高智能化的方向發(fā)展。電阻加熱爐是典型的工業(yè)過(guò)程控制對(duì)象。其溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后、時(shí)變性等特點(diǎn)，且其升溫、保溫是依靠電阻絲加熱，降溫則是依靠環(huán)境自然冷卻。溫度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一。尤其是在冶金、化工、機(jī)械各類工業(yè)中，廣泛使用各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等。由于爐子的種類不同，所采用的加熱方法及燃料也不相同，如煤氣、天然氣等。但就控制系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)特性而言，均屬于一階純滯后環(huán)節(jié)，在控制算法上基本相同，可采用PID控制或其他純滯后補(bǔ)償算法。但對(duì)于電阻加熱爐來(lái)說(shuō)，當(dāng)其溫度一旦超調(diào)就無(wú)法用控制手段使其降溫，因而很難用數(shù)學(xué)方法建立精確模型和確定參數(shù)。而傳統(tǒng)PID控制是一種建立在經(jīng)典控制理論基礎(chǔ)上的控制策略，其設(shè)計(jì)依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，因此對(duì)于加熱爐這類控制對(duì)象采用傳統(tǒng)PID的控制方案很難達(dá)到理想的控制效果。為了保證生產(chǎn)過(guò)程正常安全地進(jìn)行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約能源，對(duì)加熱用的各種電爐要求在一定條件下保持恒溫，不能隨電源電壓波動(dòng)或爐內(nèi)物體而變化，或者有的電爐的爐溫根據(jù)工藝要求按照某個(gè)指定的升溫或保溫規(guī)律而變化，等等。 因此，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常對(duì)溫度不僅要不斷地測(cè)量，而且要進(jìn)行控制。在電阻爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量考慮到如何有效地避免各種干擾因素而采用一個(gè)較好的控制方案，選擇合適芯片及控制算法是非常有必要的本設(shè)計(jì)要用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)電阻爐溫度控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：恒溫；熱處理；控溫系統(tǒng) Design for Temperature Control System of Resistance FurnaceAbstractThe resistance furnace in metallurgical industry is widely application, its temperature parameters in the production process of automatic control system with single-chip microcomputer control technology in the field of industrial silicon, the popularization and application in high precision, high stability, high intelligent direction. Resistance furnace is typical of industrial process control object. The temperature control with temperature mono-direction and large inertia, the lag and time-varying characteristics, such as temperature, heat preservation and heat resistance wire depend on environment, cooling is natural cooling.Temperature is the main objects of accused of parameters. Especially in metallurgy, chemical, machinery, widely used in various industries of heating furnace, heat treatment furnace, reactors. Because of the different kinds of heating method is adopted, and the fuel is not identical also, such as coal gas, natural gas etc. But control system dynamic characteristics of itself, all belong to a first-order lagging pure, in the same basic control algorithm, PID control or other pure lag compensation algorithm. But for resistance furnace, when the temperature once overshoot cannot use control means that the cooling, so it is difficult to use mathematical method to establish precise model and parameters. While the traditional PID control is an established in classical control theory, the control strategy based on its design depend on mathematical model of the controlled objects, so this kind of control for furnace adopts the traditional PID control object to achieve the ideal control scheme.In order to guarantee the normal production process, improve product safely quantity and quality and to reduce the labor intensity, energy saving, with all kinds of electric heating requirements under certain conditions, not with remains constant voltage fluctuations or furnace changes, or some objects according to the technical requirement of electric furnace temperature or a designated in accordance with the law and heat changes, etc.Therefore, in industrial and agricultural production and scientific experiments to constantly measuring temperature will not only, and to control System. In the resistance furnace temperature control system design, should try to consider how to effectively avoid distractions and USES a better control scheme, select the appropriate chip and control algorithm is necessary to the design with a single-chip microcomputer temperature control system of resistance furnace.Keywords: temperature； Heat treatment； Temperature control system目 錄摘 要 （1）Abstract（2）一、總體方案設(shè)計(jì)（4）1、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 （4）2、工藝要求 （4）3、要求實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)基本功能 （5）4、對(duì)象分析 （5）5、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) （5）二、硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) （5）1、計(jì)算機(jī)機(jī)型 （5）2、設(shè)計(jì)支持計(jì)算機(jī)工作的外圍電路. （5）3、設(shè)計(jì)輸入輸出通道 （8）4、元器件的選擇 （10）三、數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)（7）1、控制算法 （10）2、計(jì)算過(guò)程 （11）四、軟件設(shè)計(jì)（12）1、系統(tǒng)程序流程圖 （12）2、程序清單 （15）五、完整的系統(tǒng)電路圖 （27）六、系統(tǒng)調(diào)試 （27）七、設(shè)計(jì)總結(jié) （27）八、參考文獻(xiàn) （27） 附錄 （28）一、總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)：用一臺(tái)計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的部件組成電阻爐爐溫的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并使系統(tǒng)達(dá)到工藝要求的性能指標(biāo)。1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求電阻加熱爐用于合金鋼產(chǎn)品熱力特性實(shí)驗(yàn)，電加熱爐用電爐絲提供功率，使其在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)將爐內(nèi)溫度穩(wěn)定到給定的溫度值。在本控制對(duì)象電阻加熱爐功率為8KW，有220V交流電源供電，采用雙向可控硅進(jìn)行控制。系統(tǒng)模型：2、工藝要求按照規(guī)定的曲線進(jìn)行升溫和降溫，溫度控制范圍為50350，升溫和降溫階段的溫度控制精度為5，保溫階段溫度控制精度為2。3、要求實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)基本功能微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)：正常工況下，系統(tǒng)投入自動(dòng)。模擬手動(dòng)操作：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常，投入手動(dòng)控制。微機(jī)監(jiān)控功能：顯示當(dāng)前被控量的設(shè)定值、實(shí)際值，控制量的輸出值，參數(shù)報(bào)警時(shí)有燈光報(bào)警。4、對(duì)象分析在此設(shè)計(jì)中，要求電阻爐爐內(nèi)的溫度，按照上圖所示工藝要求的規(guī)律變化，首先從室溫開(kāi)始到50為自由升溫階段，當(dāng)溫度到達(dá)50，就進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度上升到達(dá)350時(shí)進(jìn)入保溫段，要求始終在系統(tǒng)控制下，保證所需的爐內(nèi)溫度的精度。加工完畢，要進(jìn)行降溫控制。保溫段的時(shí)間為6001800s。過(guò)渡過(guò)程時(shí)間：即從開(kāi)始控制到進(jìn)入保溫階段的時(shí)間要小于600s。在保溫段當(dāng)溫度高于352或低于348時(shí)要報(bào)警，在升溫和降溫階段也要進(jìn)行控制，使?fàn)t內(nèi)溫度按照曲線的斜率升或降。采用MCS51單片機(jī)作為控制器，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為模擬量輸入，DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片為模擬量輸出，鉑電阻為溫度檢測(cè)元件，運(yùn)算放大器和可控硅作為功率放大，電阻爐為被控對(duì)象，組成電阻爐爐溫控制系統(tǒng)，另外，系統(tǒng)還配有數(shù)字顯示，以便顯示和記錄生產(chǎn)過(guò)程中的溫度和輸出值。5、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)定時(shí)對(duì)爐溫進(jìn)行測(cè)量和控制一次，爐內(nèi)溫度是由鉑電阻溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，其信號(hào)經(jīng)放大送到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，換算成相應(yīng)的數(shù)字量后，再送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行判別和運(yùn)算，得到應(yīng)有的電功率數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)，供給可控硅功率調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到爐溫變化曲線的要求。二、硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)1、計(jì)算機(jī)機(jī)型：MCS51 8031（不包含ROM、EPROM）系統(tǒng)總線：PC總線2、設(shè)計(jì)支持計(jì)算機(jī)工作的外圍電路矩陣鍵盤技術(shù)：圖2-1用8255接口的48鍵盤矩陣 圖2-1為48矩陣組成的32鍵盤與微機(jī)接口電路。圖中8255端口C為行掃描口，工作于輸出方式，端口A工作于輸入方式，用來(lái)讀入列值。圖中I/O口地址必須滿足=0，才能選中相應(yīng)的寄存器。在每一行與列的交叉點(diǎn)接一個(gè)按鍵，故48共32個(gè)鍵。溫度輸出顯示技術(shù)：LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)，所謂靜態(tài)顯示,即CPU輸出顯示值后,由硬件保存輸出值,保持顯示結(jié)果.圖2-2用鎖存器連接的6位靜態(tài)顯示電路 圖2-2為6位BCD碼靜態(tài)顯示電路原理圖。圖中74LS244為總線驅(qū)動(dòng)器，6位數(shù)字顯示共用同一組總線，每個(gè)LED顯示器均配有一個(gè)鎖存器（74LS377），用來(lái)鎖存待顯示的數(shù)據(jù)。當(dāng)被顯示的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線經(jīng)74LS244傳送到各鎖存器的輸入端后，到底哪一個(gè)鎖存器選通，取決于地址譯碼器74LS138各輸出位的狀態(tài)?？偩€驅(qū)動(dòng)器74LS244由IOW和A9控制，當(dāng)IOW和A9同時(shí)為低電平時(shí)，74LS244打開(kāi)，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)顯示器的鎖存器74LS377上。特點(diǎn):占用機(jī)時(shí)少,顯示可靠.但使用元件多,且線路復(fù)雜、成本高。報(bào)警電路設(shè)計(jì)：正常運(yùn)行時(shí)綠燈亮，在保溫階段爐內(nèi)溫度超出系統(tǒng)允差范圍，就要進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警時(shí)報(bào)警紅燈亮，電笛響，同時(shí)發(fā)送中斷信號(hào)至CPU進(jìn)行處理。如圖2-3圖2-3加熱爐報(bào)警系統(tǒng)圖3、設(shè)計(jì)輸入輸出通道輸入通道：因?yàn)樗氐膶?shí)際溫度在50 350，即（35050）300所以選用8位A/D轉(zhuǎn)換器，其分辨率約為1.5/字，再加放大器偏置措施實(shí)現(xiàn)。（通過(guò)調(diào)整放大器的零點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)偏置）這里采用一般中速芯片ADC0809。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器，8路多路開(kāi)關(guān)以及微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。8路的模擬開(kāi)關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個(gè)通道中任意訪問(wèn)一個(gè)通道的模擬信號(hào)。這種器件無(wú)需進(jìn)行零位和滿量程調(diào)整。由于多路開(kāi)關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且其三態(tài)TTL輸出也可以鎖存，所以它易于與微型計(jì)算機(jī)接口。其具有較高的轉(zhuǎn)換速度和精度，受溫度影響較小，能較長(zhǎng)時(shí)間保證精度，重現(xiàn)性好，功耗較低，故用于過(guò)程控制是比較理想的器件。圖2-4ADC0809應(yīng)用接線圖輸出通道：據(jù)其實(shí)際情況，D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)可低于A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，因?yàn)橐话憧刂葡到y(tǒng)對(duì)輸出通道分辨率的要求比輸入通道的低，所以這里采用常用的DAC0832芯片DAC0832是8位D/A轉(zhuǎn)換器，與微處理器完全兼容。期間采用先進(jìn)的CMOS工藝，因此功耗低，輸出漏電流誤差較小。它的內(nèi)部具有兩級(jí)輸入數(shù)據(jù)緩沖器和一個(gè)R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)，因DAC0832電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換芯片，為了取得電壓輸出，需在電流輸出端接運(yùn)算放大器，Rf為為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。圖2-5DAC0832雙極性電壓輸出電路雙極性電壓輸出的D/A轉(zhuǎn)換電路通常采用偏移二進(jìn)制碼、補(bǔ)碼二進(jìn)制碼和符號(hào)一數(shù)值編碼。只要在單極性電壓輸出的基礎(chǔ)上再加一級(jí)電壓放大器，并配以相關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)就可以構(gòu)成雙極性電壓輸出。在上圖中，運(yùn)算放大器A2的作用是把運(yùn)算放大器A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向輸出。4、元器件的選擇傳感器的選擇：鉑銠10鉑熱電偶，S型，正極性，量程01300，使用溫度小于等于600，允差1.5。執(zhí)行元件的選擇：電阻加熱爐采用晶閘管（SCR）來(lái)做規(guī)律控制，結(jié)合電阻爐的具體要求，為了減少爐溫的紋波，對(duì)輸出通道采用較高的分辨率的方案，因此采用移相觸發(fā)方式，并且由模擬觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)移相觸發(fā)。變送器的選擇：因?yàn)橄到y(tǒng)要求有偏置，又需要對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償，所以采用常規(guī)的DDZ系列溫度變送器。控制元件：采用雙向可控硅進(jìn)行控制，其功能相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接，具有雙向?qū)üδ?，其通斷狀態(tài)有控制極G決定。在控制極加上脈沖可使其正向或反向?qū)?。三、?shù)字控制器的設(shè)計(jì)1、控制算法：電阻加熱爐溫度控制系統(tǒng)框圖：.整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)可用一個(gè)帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)近似，所以其控制算法采用大林算法。電阻加熱爐溫度控制系統(tǒng)模型為 其廣義的傳遞函數(shù)為：大林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)字控制器，使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即：通常認(rèn)為對(duì)象與一個(gè)零階保持器相串聯(lián)， 相對(duì)應(yīng)的整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)是：2、計(jì)算過(guò)程：連同零階保持器在內(nèi)的系統(tǒng)廣義被控對(duì)象的傳遞函數(shù) 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù) 數(shù)字控制器：消除振鈴現(xiàn)象后的數(shù)字控制器：將上式離散化：U（Z）U（Z）Z1=1.279E（Z）1.226E（Z）Z1 U（K）U（K1）=1.279E（K）1.226E（K1）最終得：U（K）=U（K1）+1.279E（K）1.226E（K1）四、軟件設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)程序流程圖a、系統(tǒng)主程序框圖b、A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖c、LED顯示流程圖 d、報(bào)警程序流程圖e、數(shù)字控制算法子程序流程圖2、程序清單ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP KEYSORG 000BHAJMP PIT0ORG 001BHAJMP PIT1 ；中斷入口及優(yōu)先級(jí)MAIN： MOV SP，#00H CLR 5FH ：清上下限越限標(biāo)志 MOV A，#00HMOV R7，#09HMOV R0，#28HLP1：MOV R0，AINC R0 DJNZ R7，LP1MOV R7，#06HMOV R0，#39HLP2：MOV R0，AINC R0DJNZ R7，LP2MOV R7，#06HMOV RO，#50HLP3：MOV R0，AINC R0DINZ R7，LP3 ；清顯示緩沖區(qū)MOV 33H，#00HMOV 34H，#00H ；賦KP高低字節(jié)MOV 35H，#00HMOV 36H，#00H ； 賦KI高低字節(jié)MOV 37H，#00H MOV 38H，#00H ； 賦KD高低字節(jié)MOV 42H，#00HMOV 43H，#00H ；賦K高低字節(jié)MOV TMOD，#56H ；T0方式2，T1方式1計(jì)數(shù)MOV TLO，#06HMOV THO，#06H MOV 25H，#163H ；設(shè)定值默認(rèn)值350SETB TR0 ；鍵盤高優(yōu)先級(jí)SETB ET0SETBEX0SETB EA ；開(kāi)鍵盤T0。T1中斷LOOP：MOV R0，#56H MOV R1，#55H LCALLSCACOV ；標(biāo)度轉(zhuǎn)化 MOV R0，#53H LCALLDIR NOP LCALLDLY10MS NOP LCALLDLY10MS AJMP LOOP ；等中斷鍵盤子程序KEYS：CLR EX0 CLR EA PUSH PSW PUSH ACC ；關(guān)中斷 LCALLDLY10MS ；消抖CC： JB P3.2 AASETB 5DH ；置“顯示設(shè)定值溫度值標(biāo)志”MOV A，25H ；取運(yùn)算位的值MOV B，#10H ；BCD碼轉(zhuǎn)化DIV A BMOV 52H，AMOV A, BMOV 51H, AMOV R0,#50HLCALL DIR ;顯示設(shè)定溫度NOPLCALLDLY10MSNOPLCALL DLY10MSJB P1.7 ,BBMOV R1,#25HLCALL DAAD1NOP LCALL DLY10MS AJMP CCBB: JB P1.6 CCMOV R1,#25HLCALL DEEC1NOPLCALL DLY10MSAJMP CCAA: POP ACCPOP PSWSETB EX0SETB EA ;出棧RETI顯示子程序DIR: MOV SCON ,#00H ;置串行口移位寄存器狀態(tài)SETB P1.4 ;開(kāi)顯示JB 5DH,DL1 ;顯示設(shè)定溫度DL2: MOV DPTR,#SEGTDL0: MOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOV SBUF ,ALOOP1: JNB TI, LOOP1 CLR TIINC R0MOV A,R0MOVC A,A+DPTRANL A, #7FH ；使數(shù)帶小數(shù)點(diǎn)MOV SBUF ,ALOOP2: JNB TI,LOOP2CLR TIINC R0MOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOV SBUF,ALOOP3: JNB TI,LOOP3CLR TICLR P1.4CLR 5DHRETDL1: MOV 50H,#0AH ;小數(shù)位黑屏 AJMP DL2SEGT: DB 0C0H ,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH加一子程序DAAD1: MOV A,#00H ORL A,R1 ADD A,#01H CJNE A,#30H,DAAD2 ;超過(guò)48度了嗎?DAAD3: MOV R1,ADAA: RETDAAD2: JC DAAD3MOV R1,#15EH ;超過(guò)48則轉(zhuǎn)回到355AJMP DAA減一子程序DEEC1:MOV A,R1DEC A CJNE A,#15EH,DEEC2 ;低于355度了嗎?DEEC3:MOV R1,A DEE : RETDEEC2: JNC DEEC3 MOV R1,#30H ;低于355則轉(zhuǎn)回到48AJMPDEE T0中斷子程序PTT0: CLR EAPUSH ACCPUSH PSWPUAH DPLPUSH DPHSETB EA ;壓棧后開(kāi)中斷響應(yīng)鍵盤PPP: LCALLSMAP ；采樣數(shù)據(jù)LCALL FILTER ;數(shù)字濾波MOV A,2AH ;取采樣值CJNE A,#07H,AAA ;下限48比較AJMP BBBAAA: JC CCC ;小于48度轉(zhuǎn)CJNEA,#0FEH ,DDD ;上限355比較AJMP BBB ;轉(zhuǎn)至48355正常范圍處理DDD: JC BBBCLR P1.2 ;大于355黃燈亮SETB 5EHCLR P1.1 ;置標(biāo)志 啟動(dòng)風(fēng)扇AJMP PPPCCC: CLR P1.3 ;小于48紅燈亮SETB 5FHBBB: CLR P1.0 ;置標(biāo)志啟動(dòng)電爐AJMPPPPSETB P1.0SETB P1.1SETB P1.2SETB P1.3CLR 5EHCLR 5FH ;50350之間正常LCALL PIDJNB 20H,EEF ;設(shè)定溫度小于實(shí)際值轉(zhuǎn)到風(fēng)扇MOV A,29HLCALLFFFCLR P1.0LOOP10: MOV R0,#56H ;存放相乘結(jié)果的首址MOV R1,#55H ;賦顯示緩沖區(qū)最高位地址LCALL SCACOV ;標(biāo)度轉(zhuǎn)化 MOV R0,#53H ;賦顯示首址 CLR DIR JB D5H,LOOP10 ;等待T1中斷 CLR EA POP DPH POP DPL POP PSWSETB EAPOP ACCRETIEEE: MOV A,28H ;風(fēng)扇處理 LCALL FFF CLR P1.1AJMP LOOP10FFF: CRL A ;根據(jù)PID結(jié)果計(jì)算T1初值 INC A MOV TL1,A MOV TH1,#0FFH SETB PI1 SETB TR1 SETB ET1 RET標(biāo)度轉(zhuǎn)化 SCACOV :PROC NEAR MOV DX,0 MOV DATA1,#258H MOV DATA2,#708H MOV DATA3,#960H PROC NEAR MOV DX,0 MOV AX,DATAP ;取采樣時(shí)間 CMP AX,DATA3 ;時(shí)間大于2400? JAE Q3DOR CMP AX,DATA2 JAE Q3-Q2 ; 1800<時(shí)間<2400 CMP AX,DATA3 JAE Q2-Q1 ; 600<時(shí)間<1800Q0: MOV BX,0.8H ;<600S Q=50+t/2 MUL BX ADC DX,0 JMP DONEQ2-Q1: MOV AX,#15EH ;Q=350Q3-Q2: SUB AX,DATA2 ;Q=350-(t-1800)/2 MOV BX,0.8H MUL BX MOV AX,#15EH SUB AX,BX MOV R1,APP: RET采樣子程序SWAP: MOV R0,#20H MOV R1,#03HSAW1: MOV DPTR,#7FF8H MOVX DPTR A ;A/D轉(zhuǎn)化 MOV R2,#20HDLY: DJNZ R2,DLY ;延時(shí)HERE: JB P3.3 ,HEREMOV DPTR,#7FF8HMOVX A,DPTR ;讀轉(zhuǎn)化結(jié)果MOV R0,AINC R0DJNZ R1,SAM1RET數(shù)字濾波FILTER: MOV A, 20HCJNE A,2DH CMP1AJMP CMP2CMP1: JNC CMP2 XCH A,2DH XCH A,2CHCMP2: MOV A,2DH CJNE A,22EH,CMP3 MOV 2AH,A AJMP RRCMP3: JC CMP4 MOV 2AH,A AJMP RRCMP4: MOV A,2EHCJNE A,2CH,CMP5MOV 2AH ,AAJMP RRCMP5: JC CMP6 XCH A,2CHCMP6: MOV 2AH,ARR: RETT1中斷PIT1: CLR 00HJB 20H, GGGSETB P1.0 ;關(guān)閉電爐GG: CLR PT1RETIGGG:SETB P1.1 ;關(guān)閉風(fēng)扇CLR 20H AJMP GG延時(shí)10MS子程序DLY10MS: MOV R7,#0A0HDLOO: MOV R6,#0FFHDL11: DJNZ R6,DL11DJNZ R7,DL00RET數(shù)字PID算法子程序PID: MOV R5,#00HMOV R4,2DH ;取NX值MOV R3,#00HMOV R2,#32H ;取50LCALL CPL1LCALL DSUM ;求(NX-32H)值MOV R0,#5AH ;賦乘法算法運(yùn)算暫存單元地址首址MOV R5,#05HMOV R4,#1CH ;賦參數(shù)LCALL MULT ;調(diào)無(wú)符號(hào)數(shù)乘法MOV 31H ,5BHMOV 32H ,5AH ;存放結(jié)果有效值MOV R5,31HMOV R4,32H ;取雙字節(jié)UR(設(shè)定)MOV R3,2AHMOV R2,#00H ;取雙字節(jié)實(shí)測(cè)值A(chǔ)CALL CPL1 ;取U(K)補(bǔ)碼ACALL DSUM ;計(jì)算E(K)MOV 39H, R7MOV 3AH,R6 ;存E(K)MOV R5,35H MOV R4,36H ;取KI參數(shù)MOV R0,#4AHACALLMULT1 ;計(jì)算PI=KI*E(K)MOV R2,39HMOV R4,3AH ;取E(K)MOV R3,3BHMOV R2,3CH ;取E(K-1)MOV R5,33HMOV R4,34H ;取KP參數(shù)MOV R0,#46HACALL MULT1 ;KP* E(K)- E(K-1)MOV R5,49HMOV R4,48HMOV R3,4DHMOV R2,4CHLCALL DSUM ;KP* E(K)- E(K-1)+ KI*E(K)MOV 4AH, R7MOV 4BH,R6 ;保存上式之和MOV R5,39HMOV 3CH,3AH ;存E(K)到E(K-1)MOV A,31H ;取設(shè)定值CJNE A,2AH,AA2 ;比較設(shè)定值與實(shí)測(cè)值A(chǔ)A3: CLR 20H ;清電爐標(biāo)志AA1: RETAA2 JNC AA3 SETB 20H ; 清風(fēng)扇標(biāo)志位 MOV R3,39H MOV R2,3AH LCALL CPL1 MOV A,R3 MOV R7,A MOV A,R2 MOV R6,A MOV R5,42H MOV R4,43H ;取K1風(fēng)扇標(biāo)志 MOV R0,#5AH ACALL MULT1 ;計(jì)算P=K*E(K)且結(jié)果存在51H,50H單元中 MOV 28H,5BH ;取8位有效值存在28H單元 AJMP AADSUM: MOV A,R4 ;雙字節(jié)加法子程序(R5R4)+(R3R2) (R7R6) ADD A,R2 MOV R6,A MOV A,R5 ADDC A,R3 MOV R7,A RET 雙字節(jié)求補(bǔ)CPL1: MOV A,R2CPL AADD A,#01HMOV R2,AMOV A,R3CPL AADDC A,#00HMOV R3,ARET乘法 被乘數(shù)R7R6乘數(shù)R5R4MULT1: MOV A,R7RLC AMOV 5CH,C ;被乘數(shù)符號(hào)C1 5CH位JNC POS1 ;為正數(shù)則轉(zhuǎn)MOV A,R1 ;為負(fù)數(shù)求補(bǔ)CPL AADD A,#01HMOV R6,AMOV A,R7CPL AADDC A,#00HMOV R7,APOS1: MOV A,R5 ;取乘數(shù)RLC A ;乘數(shù)符號(hào)C2 5DHMOV 5DH,CJNC POS2 ;為正數(shù)則轉(zhuǎn)MOV A,R4CPL AADD A,#01HMOV R4,AMOV A,R5CPL AADDC A,#00HMOV R5,APOS2: ACALL MULTMOV C,5CHANL C,5DHJC TPL ;負(fù)負(fù)相乘轉(zhuǎn)MOV C,5CHMOV C,5DHJNC TPL ; 正正相乘轉(zhuǎn)DEC R0MOV A,ROCPL AADDA,#01MOV R0,AINC R0MOV A,R0CPL AADDC A,#00HMOV R0,ATPL: RETMULT: MOV A,R6 MOV B,R4 ;取低位相乘 MUL AB MOV R0,A MOV R3,B MOV A,R4 MOVB,R7 MUL AB ADD A,R3 MOV R3,A MOV A,B ADDC A,#00H MOV R2,A MOV A,R6 MOV B,R5 MUL AB ADD A,R3 INC R0 MOV R0,A CLR 5BH MOV A,R2 ADDC A,B MOV R2,A JNC LAST SETB 5BH ;置進(jìn)位標(biāo)志 LAST: MOV A,R7 MOV B,R5 MUL AB ADD A,R2 INC R0MOV R0,A ;存積MOV A,BADDC A,#00HMOV C,5BHADDC A,#00HINC R0MOV R0,ARET END五、完整的系統(tǒng)電路圖附錄六、系統(tǒng)調(diào)試在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，將系統(tǒng)各部分硬件連接，檢測(cè)各部分是否正確。然后就可以進(jìn)入硬件調(diào)試，調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件的故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障，然后在進(jìn)行軟件的調(diào)試，軟件調(diào)試時(shí)需要檢查編程是否正確，用微型機(jī)對(duì)MCS51系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編。在硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試，直到符合設(shè)計(jì)要求。七、設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)一周的設(shè)計(jì)，我對(duì)這門課程有了更深的了解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要熟悉系統(tǒng)的工藝，進(jìn)行對(duì)象的分析，要熟悉各元件的參數(shù)，按照要求確定方案。然后要進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。由于沒(méi)有實(shí)際的樣機(jī)，所以不能看到系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果。只能在理論上對(duì)系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使我了解了人機(jī)交互接口技術(shù)、微型機(jī)控制系統(tǒng)輸入/輸出接口的擴(kuò)展方法，模擬量輸入/輸出通道的設(shè)計(jì)，常用控制程序的設(shè)計(jì)方法，數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以及數(shù)字控制器算法。此次設(shè)計(jì)使我對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)有了全面的深刻的了解，對(duì)我以后深入學(xué)習(xí)這門技術(shù)有很大的幫助。八、參考文獻(xiàn)(1) 潘新民，王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).高等教育出版社,2001(2) 馬修水，李曉林.傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）.電子工業(yè)出版社,2008（3）牛昱光，李曉林.單片機(jī)原理與接口技術(shù). 電子工業(yè)出版社，2008（4）馬春燕.微機(jī)原理與接口技術(shù)（基于32位機(jī)）.電子工業(yè)出版社,2007附錄