基于单片机的温度控制系统毕业设计(7)

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第六章 温度控制程序和算法

6.1 温度控制的算法

通常，电阻炉炉温控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出所测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理 而获得的控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对电阻炉的为温度控制在工业上，偏差控制有称为PID控制，这是工业控制中常用的控制形式，一般能收到满意的效果。

控制理论告诉我们，PID控制的理想方法是

?1de???U?Kpe??edt?TD??Tdt1??

公式中e— 测量值与给定之之间的偏差； TD—微分时间； T—积分时间；

KP—调节器的放大系数。

Un?T?Kp?en?T1?nn?t?1??en?en?1??e1?T?

TD?Kpen?K1?et?KD?en?en?1?

t?1将上式离散化得到数字PID位置式算法

在位置式算法的基础之上得到数字PID增量式算法：

?U?Kp(en?en?1)?K1en?KD(en?2en?1?en?2)

?Kp?en?Ken?KD(?en??en?1)

6.2 温度控制程序

温度控制程序应该考虑如下问题：○1键盘扫描，键码识别和温度显示；○2炉温采样和数字滤波；数据处理时把所有数安定点纯小数补码形式转换，然后把8位温度采样值都变成16位，运算结果取8位有效值；越限报警处理；PID计算，温度标度转换。通常，符合上述功能的温度控制程序由主程序和T0中断服务程序组成，现分述如下；（1）主程序应包括80C31本身的初始化，8155初始化等

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等。框图6.1如下：

设定堆栈指针 T1中断程序 请标志和缓存单元 请标识D5H 请显示缓存区 T0初始化开中断 停止输出 温度显示 扫描键盘 返回

图6.1主程序及T1中断程序流程图

主程序如下： ORG 0100H DISM0 DATA 78H DISM1 DATA 79H DISM2 DATA 7AH DISM3 DATA 7BH DISM4 DATA 7CH DISM5 DATA 7DH

MOV SP, #50H； 50H送SP CLR 5EH

； 清本次越限标志

CLR 5FH ； 清上次越限标志 CLR A ； 清累加器A MOV 2FH, A MOV 30H, A MOV 3BH, A MOV 3CH, A

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清暂存单元

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MOV 3DH, A MOV 3EH, A MOV 44H, A MOV DISM0, A MOV DISM1, A MOV DISM2, A MOV DISM3, A MOV DISM4, A MOV DISM5, A

MOV TMOD #56H；控制寄存器装初值 MOV TL0 #06H；装入TL0初值 MOV TH0 #06H；装入TH0初值 CLR PT0 SETB TR0

SETB ET0 ；开外部中断请求 SETB EA ；开T0中断

LOOP ACALL DISPLY ；调用显示程序

ACALL SCAN ；调用扫描程序 AJMP LOOP ；等待中断

应当注意；由于T0被设定为计数器方式2，初值为06H，故它的溢出中断时间为250个过零同步脉冲。为了系统正常工作，T1中断服务程序的执行时间必须满足T0的时间要求，因为T1的中断是嵌套在T0中断之中的。

清显示缓存区 清暂存单元

6.3 T0中断的服务程序CT0

T0中断服务程序是温度控制系统的主程序，用于启动A/D转换器，读入数据采样，数字滤波，越权温度报警处理，PID算法和输出可控硅的同步触发脉冲等。P1.3引脚上输出的该同步脉冲宽度由T1计数器的溢出中断控制，8031利用等待T1溢出中断空闲时间完成把本次采样数字转换成显示值而放入显示缓存区和调用温度显示程序，8031从T1中断服务程序返回后便可以恢复现场和返回主程序，以等待下次T0中断。

T0中断服务程序框图如图6.2

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6.2 T0中断服务程序框图

ORG 000BH AJMP CT0

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CTO: PUSH ACC

PUSH DPL 保护现场 PUSH PDH

SETB D5H ；置标志 ACALL ASMP ACALL FILTER CJME A,42H,TPL

WL: MOV C,5EH

MOV 5FH,C CLR 5EH ACALL UPL POP DPH POP DPL POP ACC

RETI TPL: JNC TPL1

CLR 5FH CJNE A,43H,MTPL

HAT: SETB P1.1 ACALL PID MOV A,2FH CPL A INC A

NM: SETB P1.3

MOV TL1,A MOV TH1,#0FFH SETB PT1

SETB TR1 SETB ET1 ACALL TRAST

LOOP: ACALL DISPLY JB D5H,LOOP POP DPH POP DPL POP ACC

；中断返回

；清上次越限标志 ；如果温度不越限，则绿灯亮

对PID值求值作为YL1的值；启动T1 ；允许T1中断 ；显示温度

；等待T1中断 30