基于单片机的智能温度控制系统设计-精品(7)

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是系统能否正常工作的关键。

多数键盘的按键均采用机械弹性开关。为了使CPU对一次按键动作只能确认一次，必须排除抖动的影响，可以从硬件及软件两方便招手解决。

硬件防抖技术可采用的方式有：滤波防抖电路和双稳态防抖电路。

软件防抖方法：当第一次检测到有键按下时，先用软件延时（10-20ms），而后再确认该键电平是否仍维持闭合状态电平。若保持闭合状态电平，则确认此键已按下，从而消除了抖动的影响。

综上所述，键盘程序流程图如图4.8所示。按键处理程序流程图如图4.9所示。

按键处理子程序flag=0?Yflag2=0?Y进入自动处理NN进入设定值修改flag=1?Y进入输出值修改NYflag=2?flag1=0?Nflag1=1?Nflag1=2?NYN进入参数KP修改Y进入参数KI修改Y进入参数KD修改返回

图4.9按键处理程序流程图

4.4.2显示部分的设计

为使操作人员及时掌握生产情况在一般的微型计算机控制系统或智能化仪器中，都配有显示程序。

本设计采用LED静态显示，程序流程图如图4.10所示。

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开始初始化取带显示字符查笔段码送显示缓冲区修改缓冲区指针4位显示结束结束

图4.10LED静态显示程序流程图

开始ILE置1 置0，打开第一级输入锁存器ERICS置0，XFER置0，打开第二级寄存器完成一次D/A转换结束 图4.11D/A转换程序流程图

4.4.3D/A转换子程序的设计

由于各种D/A转换器的结构不同，它们与微型计算机接口的方法也有差异。

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但在基本连接关系方面，它们仍有共同之处：①数字量输入；②模拟量输出③外部控制信号的连接。D/A转换程序流程图如图4.11所示。

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第五章 智能温度控制系统的调试

5.1系统整定的方法

所谓控制系统的整定，就是对一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程时间为满意的质量指标要求。

一个控制系统的质量取决于对象特性、控制方案、干扰的形式和大小，以及控制器参数的整定等各种因素。一旦系统按所设计的方案安装就绪，对象特性与干扰位置等基本上都已经固定下来，这时系统的质量主要取决于控制器参数的整定了。合适的控制器参数会带来满意的控制效果，不合适的控制器参数会使控制质量变坏。但是，决不能因此而认为控制器参数整定是“万能的”。

对于一个控制系统来说，如果对象特性不好，控制方案选择不合理，或是仪表选择和安装不当，那么无论怎样整定控制器参数，也是达不到质量指标要求的。因此只能说在一定范围内，控制器参数整定合适与否，对控制质量具有重要影响。

对于单回路控制系统，控制器参数整定的要求，就是通过选择合适的控制器参数，是过渡过程时间呈现4:1的衰减过程。

PID控制器的参数整定PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：

一是理论计算整定法。从控制原理知道，对于一个具体的控制系统，只要质量指标规定了下来，又知道了对象的特性，那么通过理论计算的方法，就可以计算出控制器的最佳参数。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。但是，对于对象特性的测试方法和测试技术的未尽完善，温度对象特性难以测得。因此，长期以来这种理论计算方法在工程实践中没有得到推广和应用。

二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

下面着重介绍控制器的工程整定方法。

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与理论计算方法不同，工程整定方法一般不要求知道对象特性这一前提。它是直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行整定。这种方法具有简捷、方便和易于掌握的特点。因此，工程整定方法在工程实践中得到了广泛得的应用。

临界比例度法应用起来比较简便。然而，如果工艺方面不允许被控变量作长时间的等幅震荡，这种方法就不能应用。此外，这种方法只适用于二阶以上的高阶对象，或是一阶加纯滞后的对象，否则，在纯比例控制情况下，系统将不会出现等幅震荡，因此，这种方法也就无法应用了。

5.2PID参数整定

控制系统中，大多有储能元件存在，这就造成系统对外加作用的响应有一定的惯性，另外，在能量和信息的传递过程中，由于管道和长线等原因引入了一些时间上的滞后，这也会使系统的响应变差。因此，单独按偏差进行比例调节很难获得理想的效果。为了改善系统的调节品质，通常在系统引入偏差的积分调节以提高精度，引入偏差的微分调节来消除系统惯性的影响。这就形成了按偏差的 PID 调节系统。[21]

PID模拟调节器(连续调节器)的理想算式为:

?1u(t)?KP?e(t)?TI??t0e(t)dt?TDde(t)?? 式中 e(t)?r(t)?c(t) dt?计算机是以分时方式对多个回路进行巡回检测和巡回控制的。因此，要相隔一定的时间才对某一个回路进行一次检测和控制，所以它属于采样调节。为了描述 PID 采样调节规律，应对 PID 模拟调节器的控制算式进行差分处理，把这个描述连续系统的微分方程变换为描述离散系统的差分方程。差分方程如下所示：

??TnT??D?u(n)?K?e(n)?e(i)?e(n)?e(n?1)???u ?P?0Ti?0T?I???u(n)?u(n)?u(n)?uPID0式中 uP(n)?KPe(n) 称为比例项

T uI(n)?KPTI uD(n)?KP?e(i) 称为积分项

i?0nTD?e(n)?e(n?1)? 称为微分项 T5.2.1比例（P）调节器

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