畢業(yè)設(shè)計--mcs-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：3</b></p><p>　　Abstract3</p><p><b>　　第一章 緒論4</b></p><p>　　1．1 課題的背景與意義4</p><p>

2、　　1．2 課題的應(yīng)用與展望4</p><p>　　1．3 課題舉例簡介5</p><p>　　第二章 總體方案6</p><p>　　2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2．2 具體設(shè)計考慮6</p><p>　　第三章 元器件簡介7</p><p>　　3．1 AT89C51

3、單片機(jī)7</p><p>　　3．1．1 概述7</p><p>　　3．1．2 主要特性8</p><p>　　3．1．3 引腳功能8</p><p>　　3．2 AD590溫度傳感器10</p><p>　　3．2．1 概述10</p><p>　　3．2．2 主要特性11&l

4、t;/p><p>　　3．2．3 AD590工作原理11</p><p>　　3．3 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器13</p><p>　　3．3．1 主要特性13</p><p>　　3．3．2 ADC0809工作原理13</p><p>　　第四章 硬件設(shè)計14</p><p>　　4．1

5、 擴(kuò)展外圍接口14</p><p>　　4．2 溫度控制電路15</p><p>　　4．3 溫度檢測電路設(shè)計15</p><p>　　4．3．1 設(shè)計目標(biāo)15</p><p>　　4．3．2 設(shè)計的出發(fā)點16</p><p>　　4．3．3 設(shè)計原理16</p><p>　　4．3

6、．4 轉(zhuǎn)換電路16</p><p>　　4．3．5 信號處理電路17</p><p>　　4．3．6 主電路18</p><p>　　4．4 光電隔離電路19</p><p>　　4．5 過零檢測電路19</p><p>　　4．6 PID控制算法20</p><p>　　4．6．1

7、 PID控制作用20</p><p>　　4．6．2 PID算法的微機(jī)實現(xiàn)20</p><p>　　4．6．3 PID算法的程序設(shè)計21</p><p>　　第五章 軟件設(shè)計22</p><p>　　5．1 設(shè)計步驟23</p><p>　　5．1．1 畫出系統(tǒng)的程序框圖23</p><

8、p>　　5．1．2 內(nèi)存分配24</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試26</p><p>　　6．1 硬件調(diào)試方法26</p><p>　　6．1．1 常見的硬件故障26</p><p>　　6．1．2 聯(lián)機(jī)調(diào)試27</p><p>　　6．1．3 脫機(jī)調(diào)試28</p><p&g

9、t;　　6．2 軟件調(diào)試方法28</p><p>　　6．3 誤差分析29</p><p><b>　　第七章 結(jié)論29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p>&

10、lt;b>　　附錄A32</b></p><p><b>　　外文原文32</b></p><p><b>　　中文翻譯39</b></p><p><b>　　附錄B45</b></p><p><b>　　附錄C55</b>

11、</p><p>　　摘要：本文主要從硬件和軟件兩方面介紹了MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，簡單說明如何實現(xiàn)對溫度的控制，并對硬件原理圖和程序框圖作了簡潔的描述。還介紹了在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計中的一些主要技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié),該系統(tǒng)主要以8031單片機(jī)為核心,由溫度檢測電路,模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路, 過零檢測電路, 報警與指示電路, 光電隔離與功率放大電路等構(gòu)成。</p><p>　　

12、但用AT89C51單片機(jī)設(shè)計的溫度檢測電路是本次設(shè)計的主要內(nèi)容，是整個單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中不可缺少的一部分，該系統(tǒng)對溫度進(jìn)行了實時采集與檢測。本設(shè)計介紹的單片機(jī)溫度自動控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)方案、元器件選擇、系統(tǒng)理論分析、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試及主要技術(shù)性能參數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度傳感器；溫度檢測；溫度控制；PID算法</p><p>　　Abstr

13、act：The design of single-chip’s temperature control system is introduced from hardware and software, and simply explains how to actualize the temperature control. The hardware principle and software case fig are describe

14、d. Some important techniques in a design scheme of the hardware and the software of the temperature control by single-chip microcomputer are introduced. The system mostly takes 8031 single-chip microcomputer as core, it

15、is structured by temperature testing circuit, A/D switc</p><p>　　The main content of this design is temperature testing circuit that uses AT89C51 single-chip microcomputer .It is a part of the whole design t

16、hat cannot be lacked. The system is used to collect and control temperature in real time. The temperature automatic control system based on single-chip microcomputer is described in the article including system scheme，pa

17、rts of an apparatus choice, theoretical analysis，the design of hardware and software, system testing，and the main technical performance pa</p><p>　　Key Words：Single—Chip Microcomputer；Temperature sensor；Temp

18、erature collecting；Temperature controlling；PID algorithm </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1．1 課題的背景與意義</p><p>　　在近四十年的時間里，電子計算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路到大規(guī)模集成電路這樣四個階段，尤其是隨

19、著半導(dǎo)體集成技術(shù)的飛躍發(fā)展，七十年代初誕生了一代新型的電子計算機(jī)——微型計算機(jī)，使得計算機(jī)應(yīng)用日益廣泛；而單片微型計算機(jī)的問世，則更進(jìn)一步推動了這一發(fā)展趨勢，使計算機(jī)應(yīng)用滲透到各行各業(yè)，達(dá)到了前所未有的普及程度。一個由微電子技術(shù)為先導(dǎo)，計算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志，包括新材料、宇航、生物工程、海洋工程等多種學(xué)科在內(nèi)的新技術(shù)革命正在興起。 在國內(nèi)，由于單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好、和價格低廉等獨特優(yōu)點，因此，在智能儀器儀表、工業(yè)自動控制

20、、計算機(jī)智能終端、家用電器、兒童玩具等許多方面，都已得到了很好的應(yīng)用，因而受到人們高度重視，取得了一系列科研成果，成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種，具有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　1．2 課題的應(yīng)用與展望 隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了更高的飛躍，我們現(xiàn)在完全可

21、以運用單片機(jī)和電子溫度傳感器對某處進(jìn)行溫度檢測，而且我們可以很容易地做到多點的溫度檢測，如果對此原理圖稍加改進(jìn)，我們還可以進(jìn)行不同地點的實時溫度檢測和控制。</p><p>　　溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用，因此,溫度控制系統(tǒng)是典型的控制系統(tǒng)。對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低 范圍不同、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制

22、方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對溫度的測控方法多種多樣。</p><p>　　隨著電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機(jī)對溫度進(jìn)行測控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來越顯示出其優(yōu)越性。目前, 單片微機(jī)已普遍地作用于生產(chǎn)過程的自動控制領(lǐng)域中。單片機(jī)以其體積小、價格低廉、可用

23、其構(gòu)成計算機(jī)控制系統(tǒng)中的智能控制單元和可靠性高等特點, 受到廣大工程技術(shù)人員的重視。溫度是生產(chǎn)過程中最常見的物理量, 許多生產(chǎn)過程是以溫度作為其被控參數(shù)的。因此,溫度控制系統(tǒng)是典型的控制系統(tǒng)。</p><p>　　1．3 課題舉例簡介</p><p>　　在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、

24、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用MCS-51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。</p><p>　　下面介紹一種功能簡化后的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計過程。</p>&

25、lt;p>　　假設(shè)某烘干道采用過熱蒸汽為熱源，蒸汽管道經(jīng)熱交換器加熱空氣并通過風(fēng)機(jī)向烘箱送熱風(fēng)實現(xiàn)對膠布（帶）的循環(huán)加熱，烘箱的溫度變化范圍為0～120℃。根據(jù)工藝要求，系統(tǒng)需實現(xiàn)如下功能和指標(biāo)：</p><p>　　①溫度給定值在85℃左右且現(xiàn)場可調(diào)；</p><p>　?、跍囟瓤刂普`差≤±2℃；</p><p>　?、蹖崟r顯示溫度值，保留1位小數(shù)

26、；</p><p>　?、軠囟瘸^給定值±10℃時聲光報警；</p><p>　　⑤控制參數(shù)可在線修改。</p><p><b>　　第二章 總體方案</b></p><p>　　根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)可以從元件級開始設(shè)計，選用MCS-51單片機(jī)為主控機(jī)。通過擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對烘箱溫度的測量和控

27、制。</p><p><b>　　2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　該系統(tǒng)以89C51單片機(jī)為核心，由溫度測量變換、測量放大、大功率運放、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器、輸入光電隔離、驅(qū)動電路、鍵盤顯示、存儲器共同組成。在系統(tǒng)中，溫度和時間的設(shè)置、溫度值及誤差顯示、控制參數(shù)得設(shè)置、運行、暫停及復(fù)位等功能由鍵盤及顯示電路完成。</p><p>

28、　　圖2-1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案原理示意圖</p><p>　　傳感器把測量的烘箱溫度信號轉(zhuǎn)換成弱電壓信號，經(jīng)過信號放大電路，送入低通濾波電路，以消除噪音和干擾，濾波后的信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入主機(jī)（單片機(jī)8031）。</p><p>　　2．2 具體設(shè)計考慮</p><p>　　1、由于溫度測量范圍為0～120℃，控制精度也

29、不高，可選用8路8位ADC0809作A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率可達(dá)0.5℃；為了方便操作，系統(tǒng)可不擴(kuò)展專用鍵盤，溫度給定輸入可用2位BCD碼撥盤開關(guān)置數(shù)；溫度顯示可用4位LED；為了實現(xiàn)通過調(diào)節(jié)蒸汽流量控溫，可擴(kuò)展8位DAC0832作D/A轉(zhuǎn)換器。于是，單片機(jī)基本系統(tǒng)應(yīng)為：8031+2764+8255+ADC0809+DAC0832+4位LED。</p><p>　　2、溫度測量可以選用半導(dǎo)體集成溫度傳感器AD590，

30、它的響應(yīng)速度快，與單片機(jī)接口簡單。其測溫范圍為-55～+150℃，工作電壓4～30V，輸出電流與絕對溫度成正比，即為1µA/K。</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)可選用ZKZP-Ⅱ型線性電動單座調(diào)節(jié)閥，用它來調(diào)節(jié)通入烘箱的蒸汽流量。調(diào)節(jié)閥用D/A轉(zhuǎn)換器輸出的可調(diào)電流控制，0mA對應(yīng)閥門完全關(guān)閉，10mA對應(yīng)閥門全打開。 </p><p>　　3、可采用帶死區(qū)的比例積分（PI）控制

31、算法實現(xiàn)對溫度的控制。烘箱溫度與給定值的偏差小時，調(diào)節(jié)閥不動作，以減少閥的機(jī)械磨損；偏差較大時，經(jīng)PI算法運算后，單片機(jī)通過D/A輸出控制信號控制閥門的開度，為了使控制參數(shù)現(xiàn)場可調(diào)，可用3個電位器產(chǎn)生3路可調(diào)電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對A/D轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對PI算法的3個參數(shù)（比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)KI、控制周期Tc）在線整定。這種方法不僅可使參數(shù)調(diào)整方便，而且具有掉電保護(hù)功能。</p><p>　　4、為了提高系統(tǒng)的抗

32、干擾能力，D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)之間進(jìn)行光電隔離。使電動閥和單片機(jī)之間不共地。</p><p><b>　　第三章 元器件簡介</b></p><p>　　3．1 AT89C51單片機(jī)</p><p><b>　　3．1．1 概述</b></p><p>　　AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS

33、 8位單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口。片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型

34、計算機(jī)的AT89C51提供了高性價比的解決方案。</p><p>　　3．1．2 主要特性</p><p>　　AT89C51的主要特性如下： </p><p>　　?壽命達(dá)1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　?數(shù)據(jù)保留時間：10年 </p><p>　　?全靜態(tài)工作：0Hz－24MHz </p>&

35、lt;p>　　?三級程序存儲器鎖定</p><p>　　?128×8位內(nèi)部RAM </p><p>　　?32可編程I/O線 </p><p>　　?2個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　?6個中斷源</b></p><p><b>　　?可編程串行通道&

36、lt;/b></p><p>　　?低功耗閑置和掉電模式</p><p>　　?片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　3．1．3 引腳功能</p><p>　　AT89C51引腳排列如圖3-1所示，引腳功能如下： </p><p>　　VCC（40）：＋5V</p><p>　　GND

37、（20）：接地</p><p>　　P0口（39－32）：P0口為8位漏極開路雙向I/O口，每個引腳可吸收8個TTL門電流。 </p><p>　　P1口（1－8）：P1口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收和輸出4個TTL門電流。 </p><p>　　P2口（21－28）：P2口為內(nèi)部上拉電阻器的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收和輸出

38、4個TTL門電流。 </p><p>　　P3口（10－17）：P3口是8個帶有內(nèi)部上拉電阻器的雙向I/O口，可接收和輸出4個TTL門電流，P3口也可作為AT89C51的特殊功能口。 </p><p>　　RST（9）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時，要保持RST引腳2個機(jī)器周期的高電平時間。 </p><p>　　ALE/PROG（30）：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允

39、許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)，在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6，它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的，要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過1個ALE脈沖。 </p><p>　　PSEN（29）：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取值期間，每個機(jī)器周期2次PSEN有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這2次

40、有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 </p><p>　　EA/VPP（31）：當(dāng)EA保持低電平時，外部程序存儲器地址為（0000H－FFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲器。FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 </p><p>　　XTAL1（19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2（18）：來自

41、反向振蕩器的輸出。 </p><p>　　3．2 AD590溫度傳感器</p><p><b>　　3．2．1 概述</b></p><p>　　AD590是AD公司利用PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。實際上，中國也開發(fā)出了同類型的產(chǎn)品SG590。這種器件在被測溫度一定時，相當(dāng)于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性

42、，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。即使電源在5-15V之間變化，其電流只是在1µA以下作微小變化。</p><p>　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分檔，AD590后綴以I、J、K、L、M表示。AD590L、AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V+，2腳為電流輸出端I0，3腳為管殼，一般不

43、用。集成溫度傳感器的電路符號如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 AD590的外形電路圖及電路符號</p><p>　　3．2．2 主要特性</p><p>　　AD590的主要特性參數(shù)如下：</p><p>　　?工作電壓：4～30V</p><p>　　?工作溫度：-55～+150℃</p>

44、<p>　　?保存溫度：-65～+175℃</p><p>　　?正向電壓：+44V</p><p>　　?反向電壓：-20V</p><p>　　?焊接溫度（10秒）：300℃</p><p>　　?靈敏度：1µA/K</p><p>　　3．2．3 AD590工作原理</p>

45、<p>　　在被測溫度一定時，AD590相當(dāng)于一個恒流源，把它和5-30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個1KΩ的恒值電阻，此電阻上流過的電流與被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有1mV/K的電壓信號。其基本電路如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 感溫部分的核心電路</p><p>　　圖3是利用ΔURE特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中T1、T2起恒流

46、作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；T3、T4是感溫用的晶體管，兩個管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實質(zhì)上是由n個晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓URE3和URE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為ΔURE。因此，電流II為：II=ΔURE/R=（KT/q）(Inn)/R</p><p>　　對于AD590,n=8,這樣,電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比,

47、將此電流引至負(fù)載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1µA/K的I值。 </p><p>　　AD590的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 AD590的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><

48、p>　　3．3 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器</p><p>　　3．3．1 主要特性</p><p>　　?ADC0809的主要特性指標(biāo)：</p><p><b>　　?分辨率：n=8</b></p><p>　　?時鐘頻率：小于640KHZ</p><p>　　?轉(zhuǎn)換時間：大于等于100微秒

49、</p><p>　　?不可調(diào)誤差：1LSB</p><p>　　?電源：單電源正5V</p><p><b>　　?模擬輸入量：8路</b></p><p>　　?模擬輸入范圍：0～5V</p><p>　　?參考電壓：Uref(+)—Uref(-)=5V</p><p>

50、;　　3．3．2 ADC0809工作原理</p><p>　　ADC0809為逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，具有8個模擬量輸入通道。它能與微型計算機(jī)的大部分總線兼容，可在程序的控制下選擇8個模入通道之一進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換， 然后把得到的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)送到微機(jī)的數(shù)據(jù)總線，供CPU處理。</p><p>　　轉(zhuǎn)換器是ADC0809的核心部分，它由D/A轉(zhuǎn)換、逐次逼近寄存器（SAR）、比較器等組成。其中，

51、D/A轉(zhuǎn)換電路采用了256RT型電阻網(wǎng)絡(luò)（即2n個電阻分壓器，此處n=8），它在啟動脈沖的上升沿來到時被復(fù)位，在啟動脈沖的下降沿A/D開始轉(zhuǎn)換。如果在轉(zhuǎn)換過程中接收到新的啟動轉(zhuǎn)換脈沖，則終止轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC在A/D轉(zhuǎn)換完成時為“1”。</p><p>　　ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><

52、;p><b>　　第四章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　4．1 擴(kuò)展外圍接口</p><p>　　根據(jù)總體方案，采用8031外擴(kuò)2764作程序存儲器；外擴(kuò)8255用于4位LED顯示溫度、聲光報警和擴(kuò)展光電隔型DAC產(chǎn)生0～10mA可調(diào)電流控制電動閥；外擴(kuò)8路8位ADC0809作溫度測量和通過3個電位器產(chǎn)生3個可調(diào)控制參數(shù)；2位BCD碼給定撥盤則和8031

53、的P1口相連。</p><p>　　完整的硬件電路組成如圖4-1所示（附錄B）。圖4-1中，通過8255的PA口和PC0～PC3口擴(kuò)展4位LED；通過PB口和PC5擴(kuò)展光電隔型D/A，DAC0832設(shè)置為單緩沖方式，VREF=-5V，于是經(jīng)運算放大器A1后產(chǎn)生0～5V可調(diào)直流電壓，再經(jīng)運算放大器A2在復(fù)合三極管T的集電極和+12V電源之間產(chǎn)生0～10mA可調(diào)電流，以便控制電動閥的動作（圖4-1中，RW1于調(diào)整滿量

54、程值，D1用于保護(hù)三極管T）；通過總線直接擴(kuò)展ADC0809，由于僅使用4路，故選擇通道的C端直接接地，由于溫度傳感器是輸出電流信號且與絕對溫度成正比，故采用電平移動電路及放大電路使運算放大器A3輸出電壓值與攝氏溫度成正比（圖4-1中RW2，RW3分別用語溫度測量電路的零點調(diào)節(jié)和滿量程調(diào)節(jié)）；聲音報警電路中，蜂鳴器采用長鳴形式，由門電路構(gòu)成1s振蕩器產(chǎn)生的響音；2位BCD碼給定撥盤則和8031的P1口直接接口，各位又通過2kΩ電阻接地。

55、</p><p>　　由于各擴(kuò)展芯片用線選發(fā)產(chǎn)生片選信號，故他們的接口地址分別為：</p><p>　　2764：0000H～1FFFH</p><p>　　8255：7000H～7003H</p><p>　　ADC0809：B000H～B003H</p><p>　　4．2 溫度控制電路</p>&l

56、t;p>　　8031對溫度的控制是通過雙向可控硅實現(xiàn)的。如單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖所示，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V、50Hz是電回路。在給定周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時間即可改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的?？煽毓杞油〞r間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031用軟件在P3.1引腳上產(chǎn)生，在過零同步脈沖同步后經(jīng)光電耦合管和驅(qū)動器輸出送到可控硅的控制極上。</p>&

57、lt;p>　　4．3 溫度檢測電路設(shè)計</p><p>　　4．3．1 設(shè)計目標(biāo)</p><p>　　用單片機(jī)對溫度進(jìn)行實時檢測和控制，以解決工業(yè)及日常生活中對溫度的及時自動控制問題；用十進(jìn)制數(shù)碼顯示實際溫度值，方便人工監(jiān)視；用鍵盤輸入溫度控制范圍值，便于在不同應(yīng)用場所設(shè)置不同溫度范圍值。當(dāng)實際溫度值不在該范圍時，系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié)溫度， 以保持設(shè)定的溫度基本不變，達(dá)到自動控制的目的。系

58、統(tǒng)的溫度最小區(qū)分度為1℃。在環(huán)境溫度變化時，溫度控制的靜態(tài)誤差小于等于0.5℃。</p><p>　　4．3．2 設(shè)計的出發(fā)點</p><p>　　在達(dá)到對溫度的檢測和控制的基礎(chǔ)上，達(dá)到一定的測控精度，并盡量使系統(tǒng)的可靠性高、穩(wěn)定性好、性價比高、速度快、使用靈活、實現(xiàn)容易、便于擴(kuò)充。</p><p>　　4．3．3 設(shè)計原理</p><p>

59、　　本設(shè)計采用89C51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來實現(xiàn)設(shè)計要求，因89C51在片內(nèi)含4KB的EEPROM，不需外擴(kuò)展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單。利用89C51串行口輸出工作方式，使89C51的利用率大大提高，外部電路得以簡化。89C51可直接對鍵盤進(jìn)行掃描讀數(shù)，可直接用串/并轉(zhuǎn)換模塊驅(qū)動LED顯示溫度值。因其利用率高，負(fù)載重，后相電路只需加一塊同相驅(qū)動器即可正常工作。在串行傳輸數(shù)據(jù)時，頻率可達(dá)到1MHz，對溫度的顯示完全達(dá)到測控精度要求。<

60、;/p><p>　　4．3．4 轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　在設(shè)計測溫電路時，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K，電流就增加1µA。當(dāng)AD590的電流通過一個10K的電阻時，這個電阻上的壓降為10mV即轉(zhuǎn)換成10mV/K，為了使此電阻精確（0.1%），可用一個9.6K的電阻與一個1K電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的10KΩ。圖所示是一

61、個電流/電壓和絕對/攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路，其中運算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗。而運放A2的作用是把絕對溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一個恒定的電壓（如1.235V），然后將此電壓放</p><p>　　圖4-2 電流/電壓和絕對/攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　大到2.73V。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標(biāo)。將AD590

62、放入0℃的冰水混合溶液中，A1同相輸入端的電壓應(yīng)為2.73V，同樣使A2的輸出電壓也為2.73V，因此A1與A2 兩輸出端之間的電壓：2.73-2.73=0℃即對應(yīng)于0℃。</p><p>　　4．3．5 信號處理電路</p><p>　　溫度檢測的小信號放大與絕對/攝氏溫度轉(zhuǎn)換采用圖電路，其中RW用來完成絕對/攝氏溫度轉(zhuǎn)換及調(diào)零功能，運放要求采用一片集成普通四運放LM324來完成圖的信號

63、處理功能，其工作電源取單電源VCC=9V。設(shè)計中電阻元件可參考下列取值：R1=R2=10K、R3=R4=20K、R5=R6=20K、RG=5K、RW=10K；高頻濾波電容可取C=0.01µF。</p><p>　　圖4-3 信號處理電路</p><p><b>　　4．3．6 主電路</b></p><p>　　主電路如圖4-4所示

64、，溫度檢測信號輸入ADC0809的IN3引腳，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入AT89C51，結(jié)果從P1口輸出驅(qū)動2個LED實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能。</p><p>　　圖4-4 溫度檢測主電路</p><p>　　4．4 光電隔離電路</p><p>　　這部分電路是單片機(jī)與電阻絲加熱器的接口。由于電阻絲的加熱電壓大于單片機(jī)的工作電壓，為了避免燒壞單片機(jī)系統(tǒng)，采用光電隔離電路如圖

65、4-5所示。</p><p>　　圖4-5 光電隔離及放大電路</p><p>　　4．5 過零檢測電路</p><p>　　過零檢測電路在每一個電源周期開始時產(chǎn)生一個脈沖，作為觸發(fā)器的同步信號, 計數(shù)器T0對其進(jìn)行計數(shù)。其電路如圖4-6所示。220V交流電壓經(jīng)電阻限流后直接加到2個反相并聯(lián)的光電偶器的輸入端。在交流電源的正負(fù)半周, 分別導(dǎo)通, 輸出低電平, 在交

66、流電源正弦波過零的瞬間,兩個光電耦合器均不導(dǎo)通, 輸出高電平。該脈沖信號經(jīng)非門整形后作為單片機(jī)的中斷請求信號和可控硅的過零同步信號。</p><p>　　圖4-6 過零檢測電路</p><p>　　4．6 PID控制算法</p><p>　　前面提到，大多數(shù)的溫度控制系統(tǒng)可以看作一階純滯后環(huán)節(jié)，由于本系統(tǒng)純滯后時間較小，故可采用PID（比例、積分、微分）控制算法實

67、施控制。</p><p>　　4．6．1 PID控制作用</p><p>　　PID是比例（P）、積分（I）和微分（D）3個控制作用的組合。連續(xù)系統(tǒng)PID控制器的微分方程為：y(t)= KPP[e(t)+] （4-1）</p><p>　　式中 y(t)為控制器的輸出；e(t)為控制器的輸入；KP比例放大系數(shù)；TI為控制器的積分時間常數(shù)；TD為控制器的微分時間常

68、數(shù)。</p><p>　　顯然，KP越大，控制器的控制作用越強(qiáng)；只要e(t)不為0，積分項會因積分而使控制器的輸出變化；只要e(t)有變化的趨勢，控制器就會在微分作用下，在偏差出現(xiàn)且偏差不大時提前給輸出一個較強(qiáng)的控制作用。</p><p>　　4．6．2 PID算法的微機(jī)實現(xiàn)</p><p>　　由于微機(jī)控制系統(tǒng)是一種時間離散控制系統(tǒng)，故必須把微分方程離散化為差分方

69、程，最終寫出遞推公式才能直接應(yīng)用。</p><p>　　顯然： （4-2）</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　于是， KP{e(n)++[e(n)-e(n-1)]} （4-4）</p><p>　　式中Δt=T，為采樣周期；e(t)為第n次采

70、樣的偏差值；e(n-1)為第(n-1)次采樣時的偏差值；n為采樣序列，n=0,1,2,…。</p><p>　　由式（4-4）可以看出：計算一次Y（n），不僅需要的存儲器空間大，而且計算量也很大，于是進(jìn)一步寫出遞推公式：</p><p>　　由 Y（n-1）= KP {e(n-1)+ +[e(n-1)-e(n-2)]} （4-5）</p><p>　　由式（4）

71、減去式（5）得：</p><p>　　ΔY（n）=Y(n)-Y(n-1) </p><p>　　=KP {[e(n)-e(n-1)]+[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]}</p><p>　　= KP[e(n)-e(n-1)]+ KI e(n)+KD[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)] （4-6）</p><p>　　或

72、 Y(n)=Y(n-1)+ KP[e(n)-e(n-1)]+ KI e(n)+KD[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]（4-7）</p><p>　　式中 KI=KP，稱為積分常數(shù)；KD=KP，稱為微分常數(shù)。</p><p>　　4．6．3 PID算法的程序設(shè)計</p><p>　　在本控制系統(tǒng)中，烘箱溫度與給定值的偏差經(jīng)過單片機(jī)PI算法運算后從DAC083

73、2輸出0～10mA控制電流去控制電動閥的開度，所以應(yīng)采用式（7）的位置式算法（且KD=0即為PI），即：YPI（n）=Y(n-1)+ KP[e(n)-e(n-1)]+ KI e(n)（4-8）</p><p>　　如果設(shè)KP，KI為純小數(shù)，KP，KI，e(n),e(n-1)分別放在8031片內(nèi)RAM的25H，26H,29H,2AH中，PI結(jié)果YPI（n）放在R3R4中，則PI控制程序如下:</p>

74、<p>　　PI：MOV A，29H ；e(n)</p><p>　　CLR C</p><p>　　SUBB A，2AH ；e(n)-e(n-1)</p><p>　　MOV B，25H ；KP</p>&l

75、t;p>　　LCALL MULTS ；KP [e(n)-e(n-1)]</p><p>　　MOV R4，A</p><p>　　MOV R3，B ；暫存于R3R4</p><p>　　MOV A，29H ；e(n)</

76、p><p>　　MOV A，26H ；KI</p><p>　　LCALL MULTS ；KI e(n)</p><p>　　ADD A，R4</p><p>　　MOV R4，A</p><p>　　MOV

77、 A，B</p><p>　　ADDC A，R3</p><p>　　MOV R3，A ；R3R4= KP [e(n)-e(n-1)]+ KI e(n)</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　MULTS：CLR F0

78、 ；置e(n)符號標(biāo)志位為正</p><p>　　JNB ACC.7，MUL1</p><p>　　SETB F0 ；置e(n)符號標(biāo)志位為負(fù)</p><p>　　CPL A </p><p>　　INC A

79、 ；取絕對值</p><p>　　MUL1：MUL AB</p><p>　　JNB F0，MUL2</p><p>　　CPL A</p><p>　　ADD A，#1</p><p>　　MOV R2，A</p&g

80、t;<p>　　MOV A，B</p><p>　　CPL A</p><p>　　ADDC A，#0</p><p>　　MOV B，A</p><p>　　MOV A，R2 ；還原為補(bǔ)碼</p><p&g

81、t;<b>　　MUL2：RET</b></p><p><b>　　第五章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)的控制軟件可設(shè)計為一個主程序和一個T0通道中斷服務(wù)程序。主程序的功能是完成系統(tǒng)初始化及溫度和設(shè)定參數(shù)的顯示，由于只有4位LED，而溫度BCD碼設(shè)定值正常工作時應(yīng)在85左右，不可能太小，故可以用它設(shè)定為小值時來選擇顯示參數(shù)；T0

82、通道可定時100ms，其中，定時1s完成數(shù)據(jù)的采集、報警和顯示處理，定時Tc秒完成控制算法的運算和控制輸出。</p><p><b>　　5．1 設(shè)計步驟</b></p><p>　　5．1．1 畫出系統(tǒng)的程序框圖</p><p>　　如圖5-1所示，為主程序框圖，為T0通道中斷服務(wù)程序框圖。</p><p>　　T0中

83、斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于啟動A/D轉(zhuǎn)換，讀入采樣數(shù)據(jù)，數(shù)字濾波，越限溫度報警和越限處理，PID計算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。P1.3引腳上輸出的該同步觸發(fā)脈沖寬度由T1計數(shù)器的溢出中斷控制，8031利用等待T1溢出中斷空隙時間完成把本次采樣值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序。8031從T1中斷服務(wù)程序返回后便可恢復(fù)現(xiàn)場和返回主程序，以等待下次T0中斷。</p><p>　　圖5-

84、1 溫度控制系統(tǒng)程序框圖</p><p>　　5．1．2 內(nèi)存分配</p><p>　　為了編程方便，可以把8031的內(nèi)部128B RAM先進(jìn)行分配；也可在程序中用標(biāo)號代替，最后用EQU或DATA定義。如果先對內(nèi)存進(jìn)行分配，本系統(tǒng)可分配為：</p><p>　　00H～07H，R0～R7　　供主程序使用</p><p>　　08H～0F

85、H，R′0～R′7　　供T0中斷服務(wù)程序使用</p><p>　　20H 定時1s時間常數(shù)（初值為10）</p><p>　　21H 8255A口數(shù)據(jù)暫存（顯示器段碼）</p><p>　　22H 8255B口數(shù)據(jù)暫存（D/A數(shù)據(jù)）</p>&l

86、t;p>　　23H 8255C口數(shù)據(jù)暫存</p><p>　　24H 8031 P1 口的T給定BCD值暫存。當(dāng)T給定=01H時，顯示的數(shù)據(jù)為KP參數(shù)，格式為P-××；當(dāng)T給定=02H，顯示器顯示的數(shù)據(jù)為KI參數(shù)，格式為I-×××；當(dāng)T給定=03H，顯示器顯示的數(shù)據(jù)為Tc參數(shù)，格式為T-

87、××；T給定為其他值（85℃左右），顯示器顯示的數(shù)據(jù)為溫度測量值</p><p>　　25H KP參數(shù)暫存</p><p>　　26H KI參數(shù)暫存</p><p>　　27H Tc參數(shù)暫存</p><p>　　28

88、H T測量值（A/D）暫存</p><p>　　29H e(n)參數(shù)暫存</p><p>　　2AH e(n-1)參數(shù)暫存</p><p>　　2BH～2EH 4次A/D值暫存</p><p>　　2FH

89、 定時Tc秒調(diào)節(jié)工作單元</p><p>　　30H～31H T測量BCD碼值暫存、格式為×××.×</p><p>　　32H T測量值實際溫度暫存</p><p>　　50H～7BH SP指針工作區(qū)<

90、/p><p>　　7CH～7FH　 顯示緩沖區(qū)（從左到右）</p><p><b>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試通常包括實驗室硬件聯(lián)調(diào)、實驗室軟件聯(lián)調(diào)、實驗室系統(tǒng)仿真、仿真考機(jī)運行和現(xiàn)場安裝調(diào)試等幾個環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)總裝以后，首先要進(jìn)行實驗室條件下的系統(tǒng)硬件聯(lián)調(diào)；聯(lián)調(diào)成功以后，有了硬件操作保證，就很容

91、易發(fā)現(xiàn)軟件的錯誤，在軟件調(diào)試過程中，有時也會發(fā)現(xiàn)硬件故障，軟件故障完畢，硬件中的隱藏問題也能被發(fā)現(xiàn)和糾正；在進(jìn)入現(xiàn)場以前，還必須在實驗室條件下把存在的問題充分暴露，并加以解決，通常是用模型代替實際系統(tǒng)進(jìn)行完全仿真調(diào)試，通過后進(jìn)行連續(xù)不停機(jī)的48h考機(jī)運行，正確無誤后再進(jìn)入現(xiàn)場安裝，運行成功并經(jīng)過一定時間的使用，最終驗收合格才算完成整個系統(tǒng)的設(shè)計工作。</p><p>　　下面通過硬件和軟件兩方面介紹相應(yīng)的調(diào)試方法

92、。</p><p>　　6．1 硬件調(diào)試方法</p><p>　　6．1．1 常見的硬件故障</p><p>　　1、邏輯錯誤 </p><p>　　它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括錯線、開路、短路、相位錯等。</p><p>　　2、元器件失效 </p><

93、;p>　　有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、二極管的極性錯誤、集成電路安裝方向錯誤等。</p><p>　　3、可靠性差 </p><p>　　引起可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；內(nèi)部和外部干擾、電源紋波系數(shù)大、器件負(fù)荷過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可

94、靠性差。</p><p>　　4、電源故障 </p><p>　　若樣機(jī)有電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負(fù)載能力差等。</p><p>　　6．1．2 聯(lián)機(jī)調(diào)試 </p><p>　　通過脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障，但有些故障還必須通過聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)

95、現(xiàn)和排除。</p><p>　　聯(lián)機(jī)前先斷電，將單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的仿真頭插到樣機(jī)的8031插件上，檢查開發(fā)機(jī)和樣機(jī)之間的電源、接地是否良好。一切正常后，即可打開電源。</p><p>　　通電后執(zhí)行開發(fā)機(jī)的讀寫指令，對樣機(jī)的存儲器、I/O端口進(jìn)行讀寫操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察有關(guān)波形（如選中的譯碼器輸出波形、讀寫控制信號、地址數(shù)據(jù)波形以及有關(guān)的控制電平）。通過對波形的觀察分析，

96、尋找故障原因并進(jìn)一步排除故障?？赡艿墓收嫌校郝肪€連接上有邏輯錯誤、有斷路或短路現(xiàn)象、集成電路失效等。</p><p>　　在樣機(jī)主機(jī)部分調(diào)試好后，可以插上系統(tǒng)的其他外圍部件，例如鍵盤、顯示器、輸出驅(qū)動板、A/D及D/A板等，再對這部分進(jìn)行初步調(diào)試。</p><p>　　在調(diào)試過程中若發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，可能有下列情況：電源系統(tǒng)供電不足，或聯(lián)機(jī)時公共地線接觸不良，或用戶系統(tǒng)主板負(fù)載過大，

97、或用戶的各級電源濾波不完善等。對這些問題一定要查出原因并加以排除。</p><p><b>　?。?）采集電路調(diào)試</b></p><p>　　為使溫度采集電路輸出的電壓與溫度的關(guān)系符合理論設(shè)計數(shù)值，可用一點測試法。在室溫27℃時，調(diào)節(jié)電位器Rw1，使AD590對地電阻為1KΩ，運放正端輸入電壓V+=300mV時，V0=2.7V即可。也可采用兩點測試法，當(dāng)溫度在0～5

98、0℃之間變化時，運放正端輸入電壓V+約為273～323mV，調(diào)試時用可調(diào)電壓信號模擬溫度信號輸入到運放正端，調(diào)節(jié)電位器Rw2使V+=273mV時，V0=0V。調(diào)節(jié)Rt2使V+=323mV時，Vo=5V，則5V/5O℃=100mV/℃ 即為輸出精度。因軟件還要校正測溫值，故基本符合上述數(shù)值即可。采用兩點測試法較精確，故用兩點法。</p><p><b>　?。?）數(shù)碼顯示調(diào)試</b></

99、p><p>　　調(diào)試中發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管的亮度一直很微弱，用萬用表測量可知，其輸入電壓只有1.99V，勉強(qiáng)能夠發(fā)光，而89C51輸出的電壓依然為5V左右，分析知89C51在串行口工作方式下，負(fù)載很重，發(fā)光二極管分得的電流較小，使其不能正常發(fā)光。在此加入一塊同相放大器來驅(qū)動它們工作。</p><p>　　6．1．3 脫機(jī)調(diào)試 </p><p>　　在樣機(jī)加電以前，先用

100、萬用表等工具根據(jù)硬件電氣原理和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，特別應(yīng)注意電源的走線，防止電源線之間短路和極性錯誤，并檢查擴(kuò)展系統(tǒng)總線是否存在相互短路或與其他信號線的短路。</p><p>　　對于樣機(jī)所用電源，事先必須單獨調(diào)試。調(diào)試好后，檢查其電壓值、負(fù)載能力、極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個部件上。在不插芯片的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細(xì)測量各點電位是

101、否正常，尤其應(yīng)注意8031插座上各電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機(jī)時將損壞仿真器。</p><p>　　在脫機(jī)調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)無法復(fù)位，經(jīng)檢查知電路中沒有接入復(fù)位電路，經(jīng)接入上電復(fù)位方式的復(fù)位電路后，系統(tǒng)運行正常。</p><p>　　6．2 軟件調(diào)試方法</p><p>　　軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序</p><

102、p>　　設(shè)計技術(shù)，則逐個模塊分別調(diào)試。調(diào)試各子程序時一定要符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口條件。調(diào)試手段可采用單步或設(shè)置斷點運行方式，通過檢查系統(tǒng)CPU 的現(xiàn)場，ARM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢查程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求。通過檢測可發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機(jī)器碼錯誤及轉(zhuǎn)移地址的錯誤。同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障，軟件算法及硬件設(shè)計錯誤。在調(diào)試過程中不斷調(diào)試用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過一個個程序模塊。</p>

103、<p>　　各模塊通過以后，可以把有關(guān)的功能塊聯(lián)合起來一起進(jìn)行綜合調(diào)試。在這個階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運行時是否破壞現(xiàn)場，緩沖單元是否發(fā)生沖突，標(biāo)志位的建立和清除在設(shè)計上有無失誤，堆棧區(qū)域有無溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等等。若用戶系統(tǒng)是在開發(fā)機(jī)的監(jiān)控下運行時，還要考慮用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。</p><p>　　單步和斷點調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，這是因為單步運行只能

104、驗證程序的正確與否，不能確定定時精度，CPU的實時響應(yīng)等問題。待全部調(diào)試完成后，應(yīng)反復(fù)運行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計要求，安排的用戶操作是否合理等，必要時應(yīng)再作適當(dāng)?shù)男拚?lt;/p><p>　　如果采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試方法與上述基本類似，只是實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序是由若干個任務(wù)程序組成，一般是逐個任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試某個任務(wù)時，同時也調(diào)試相關(guān)

105、的子程序、中斷服務(wù)程序和一些操作系統(tǒng)的程序。調(diào)試好以后，再使各個任務(wù)程序同時運行，如果操作程序無錯誤，一般情況下就能正常運行。</p><p><b>　　6．3 誤差分析</b></p><p>　　集成溫度傳感器誤差校正：校正誤差和溫度誤差。</p><p>　　校正誤差：傳感器在實際使用中所指示的溫度值和實際溫度值的差值，該誤差大小和溫度

106、成正比，通過調(diào)整外部電阻可得到補(bǔ)償。在T=27℃時只要調(diào)整R1使vT=300mV即可。該一點調(diào)整法不能修正整個范圍內(nèi)的誤差。溫度誤差(校正誤差調(diào)整后)：溫度特性的非線形引起的誤差。如不進(jìn)行誤差調(diào)整，則總誤差為校正誤差與非線形誤差之和，誤差較大。調(diào)整Rwl使其在0℃時輸出為0V，調(diào)整Rw2使其在50℃時輸出為5V，再進(jìn)行測溫，精度提高。系統(tǒng)理論測控精度為0．4℃ ，而實際顯示時，只有1℃ ，原因在于系統(tǒng)誤差、固有誤差、元件誤差等的存在。&

107、lt;/p><p>　　定性分析主要誤差來源有：檢測元件的固有誤差、轉(zhuǎn)換的誤差、數(shù)據(jù)量化誤差。本設(shè)計有待于進(jìn)一步提高測控精度、減小誤差、進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。</p><p><b>　　第七章 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計介紹的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，可了解微機(jī)系統(tǒng)硬、軟件的構(gòu)成及各種控制參數(shù)變化對系統(tǒng)動、靜態(tài)特性的影響。系統(tǒng)用PID控制算

108、法實現(xiàn)溫度控制，可以使系統(tǒng)的精度達(dá)到±0.1℃，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性都可以令人滿意。系統(tǒng)還以單回路控制為例，極易擴(kuò)展成多回路控制。</p><p>　　MCS-51單片機(jī)，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，即使是非電子計算機(jī)專業(yè)人員，通過學(xué)習(xí)一些專業(yè)基礎(chǔ)知識以后也能依靠自己的技術(shù)力量，來開發(fā)所希望的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本文的溫度控制系統(tǒng)，只是單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一

109、例，相信單片機(jī)的應(yīng)用會更加廣泛化。</p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計方案有多種，上述方案是從多種方案中選出的最優(yōu)方案，其具有功能強(qiáng)、成本低、元件少、精度高、可靠性好、穩(wěn)定性高、抗干擾性強(qiáng)、執(zhí)行速度快、簡單易行、具有實效性、使用范圍廣等特點，故具有推廣價值。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 馬江濤. 單片

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