单片机应用技术5软件开发修改PID参数子程序.PPT

* 单片机应用技术 第3讲 智能温控装置综合项目 项目三 智能温控装置 湖北职业技术学院机电工程系 《单片机应用技术》精品课程组 单片机应用技术 本讲主要内容 4 硬件开发 1 设计任务与要求 2 总体论证 3 系统设计 5 软件开发 单片机应用技术 1 设计任务与要求 一升水由1kw的电炉加热,要求水温可以 在一定范围内由人工设定,并能在环境温 度降低时实现自动调整,以保持设的的温 度基本不变. 1.1 基本要求 单片机应用技术 1.2 主要性能指标 1.温度设定范围:40~90°C,最小区分度为1 °C 2.控制精度:温度控制的静态误差1 °C 3.用十进制数码显示实际水温. 4.能打印实际测量值 1 设计任务与要求 单片机应用技术 1 设计任务与要求 1.3 扩展功能 1.具有通信能力 2.采用适当的控制方法减小系统的调节时间和超调量 3.温度控制的静态误差0.2 °C 4.能自动显示水温随时间变化的曲线 单片机应用技术 2 总体论证 1.总体方案确定 2.确定系统功能,性能指标 单片机应用技术 2.1 总体方案确定 1.控制方案选择: A 输出开关量控制 B 比例控制(P控制) C 比例积分控制(PI控制) D 比例积分加微分控制(PID控制) 2.系统组成: 本例将单片机为核心构建控制应用系统 2 总体论证 单片机应用技术 2.2 确定系统功能,性能指标 本系统具备的功能: 1.可以进行温度设定,并自动调节水温 2.可以调整PID控制参数,满足不同的要求 3.可以实时显示给定温度与水温实测值 4.可以打印给定温度和水温实测值 本系统主要性能指标如下: 1.温度设定范围:40~90 °C,最小区分度为1 °C 2.温度控制静态误差1 °C 3.双3位LED数码管显示 4.采用微型打印机打印 2 总体论证 单片机应用技术 3 系统设计 1 软,硬件功能划分 2 系统功能划分,指标分配和框图构成 单片机应用技术 3 系统设计 3.1 软,硬件功能划分 1.速度估算 经计算得到:在不考虑容器热容量和环境温度影响的情况下,用1kw电炉加热1升水并使水温上升1k所需的时间为4.186s,由此可见,对于指令执行时间极其短的单片机系统来说,控制速度几乎没有任何限制. 2.软、硬件功能划分 硬件主要功能：温度信号的传感,放大,A/D转换 及输出信号的功率放大. 软件主要功能：PID运算,输入信号滤波,大部分 控制过程. 单片机应用技术 3 系统设计 3.2系统功能划分,指标分配和框图构成 传感器 信号放大 A/D 电炉 功率放大 单片机基本系统 键盘显示 微型打印机 系统组成方框图 单片机应用技术 输入通道硬件线路设计 4 硬件开发 4.1硬件电路设计与制作 单片机应用技术 输出通道硬件线路设计 4 硬件开发 4.1硬件电路设计与制作 单片机应用技术 人机对话通道 单片机应用技术 1.单片机基本系统调试 2.人机通道调试 3.前向通道调试 4.后向通道调试 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 单片机应用技术 1、单片机基本系统调试 A 晶振电路 B 复位电路 C 电源 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 单片机应用技术 人机通道调试 A LED显示 B 键盘输入 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 单片机应用技术 前向通道调试 A 静态工作点调整 B A/D转换器调试 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 单片机应用技术 后向通道调试 A 静态调试 B 动态调试 4 硬件开发 4.2硬件电路的调试 单片机应用技术 5 软件开发 1 确定输入/输出关系、数学模型和算法 2 划分程序模块,编写程序流程图 3 编写程序并翻译成目标程序 4 软件调试 单片机应用技术 5 软件开发 5.1 确定输入/输出关系、数学模型和算法 PID控制是应用最普遍的控制规律,技术上最成熟,技术人员也习惯采用.本系统由于采用了单片机,各种PID算法的实现只需更改应用程序而无需对硬件做任何改变,因此可适应于很多工业生产过程. 单片机应用技术 5 软件开发 5.2 划分程序模块,编写程序流程图 1.主程序 2.键盘输入中断服务程序 3.修改PID参数子程序 4.设定温度子程序 5.运行子程序 6.定时中断服务程序 7.水温检测子程序 8.PID算法子程序 9.脉宽调制输出子程序 单片机应用技术 5 软件开发 主程序 初始化 有键入? 输入键值跳转到相应子程序 调修改PID 参数子程序 调设定温度子程序 调运行子程序 调打印子程序 Y N 单片机应用技术 5 软件开发 键盘输入中