桂林航天工业学院毕业设计(论文）
4.2.3 报警子程序
报警子程序主要实现在温度超限的情况下，进行声光报警，并切断电源。程序流程图如下图4.3。
开始N是否越限？Y返回声光报警关闭电源结束 图4.3报警子程序流程图
4.2.4 PID子程序
根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定在给定温度范围内，以满足热处理工艺的需要。温度自动控制常用调节规律有二位式、三位式、比例、比例积分和比例积分微分等几种。电阻炉炉温控制是这样一个反馈调节过程，比较实际炉温和需要炉温得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，去调节电阻炉的热功率，从而实现对电阻炉温度的控制。按照偏差的比例、积分和微分产生控制作用（PID控制），是过程控制中应用最广泛的一种控制形式。
二位式调节——它只有开、关两种状态，当炉温低于限给定值时执行器全开；当炉温高于给定值时执行器全闭。
三位式调节——它有上下限两个给定值，当炉温低于下限给定值时招待器全开；当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当炉温超过上限给定值时执行器全闭。如管状加热器为加热元件时，可采用三位式调节实现加热与保温功率的不同。
比例调节（P调节）——调节器的输出信号（M）和偏差输入（e）成比例。即：
第 23 页
桂林航天工业学院毕业设计(论文）
M=Ke；式中：K——比例系数。比例调节器的输入、输出量之间任何时刻都存在一一对应的比例关系，因此炉温变化经比例调节达到平衡时，炉温不能复加到给定值时的偏差称“静差”。
比例积分（PI）调节，为了“静差”，在比例调节中添加积分（I）调节积分，调节是指调节器的输出信号与偏差存在随时间的增长而增强，直到偏差消除才无输出信号，故能消除“静差”比例调节和积分调节的组合称为比例积分调节。
比例积分微分（PID）调节——比例积分调节会使调节过程增长，温度的波动幅值增大，为此再引入微分（D）调节。微分调节是指调节器的输出与偏差对时间的微分成比例，微分调节器在温度有变化“苗头”时就有调节信号输出，变化速度越快、输出信号越强，故能加快调节速度，降低温度波动幅度，比例调节、积分调节和微分调节的组合称为比例积分微分调节。根据生产现场的运行情况，这种控温方法，精度比较高，系统性能稳定，满足生产的实际需要。主要设备：热电偶或热电阻，智能PID温控仪，可控硅触发调功器等。
PID控制是在连续的生产过程中，将偏差的比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。在常规PID的应用中，PID三个参数往往根据现场设备情况或调试经验人工设定的，通过调试实验改变参数以改变控制性能[22]。
电阻炉温度控制通常采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号起调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制[24]。
PID控制的理想微分方程为[24]：
u(t)=kp×[e(t)+1Tie(t)dt+Td∫0tde(t)]dt 式(4.1)
式中e(t)=r(t)-y(t)称为偏差值，可作为温度调节器的输入信号，其中r(t)为给定值，y(t)为被测变量值；Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数；u(t)为调节的输出控制电压信号。
但计算机只能处理数字信号，因此上述数学方程必须加以变换。若设温度的采样周期为T，第n次采样得到的输入偏差为en调节器输出为un则有
第 24 页
桂林航天工业学院毕业设计(论文）
de(t)en_en-1=dtT（微分用差分代替） 式(4.2)
e(t)dt=∑∫n0tk=0ek×T（积分用求和代替） 式(4.3)
这样，式（4-1）便可以改为
-e nnen-1T+Td] 式(4.4) k=0ek×un=kp×[e(t)+∑TTi1经递推公式改写成
u(n)=u(n-1)+kP×{E(n)-E(n-1)+KI×E(n)+KD×[E(n)-2E(n-1)+E(n-2)]}=u(n-1)+PP+PI+PDPID控制流程图如图4.4所示：
开始 式(4.5)
计算偏差EK计算KI*E(K)计算KP*[E(K)-E(K-1)]计算KD[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]Y EK
第 25 页
桂林航天工业学院毕业设计(论文）
4.2.5 显示流程图
共阴极数码管是用高电平（“1”）点亮的，要求驱动功率较大。程序流程图如图4.5所示。
开始初始化定义 LED显示段码调用显示子程序指针显示缓冲区首地址取显示数据查表得段码送出段码延时指针加 1N扫描完毕?Y返回 图 4.5显示子程序流程图
第 26 页
桂林航天工业学院毕业设计(论文）
4.2.6 键盘扫描流程图
在本设计中，当按键被按下时，I/O口电平为低；松开时，I/O口电平为高。按键扫描程序通过读取I/O口的电平即可知道对应按键的状态。按键的抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5~10ms，这是一个很重要的参数。抖动过程引起电平信号的波动，有可能令CPU误解为多次按键操作，从而引起误处理。为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键，提高按键处理的可靠性，应在程序中做按键消抖处理。按键的消抖，通常有软件，硬件两种消除方法。硬件消抖主要是采用滤波电路消除干扰，需要消耗大量硬件，成本比较高，只适用于按键数目较少的情况。如果按键较多，硬件消抖无法达到预期效果。所以通常采用软件消抖。软件消抖的常用方法是软件延时。本系统采用软件消抖，当单片机第一次检测到有键按下时，即检测到与按键连接的I/O口为低电平是，等待10ms，再去确认该I/O口是否仍旧为低电平，如果还是低电平，就一般的机械按键而言，已经是出于稳定期了，按键的抖动被消除了。如果10ms 之后I/O口不为低电平，则说明是干扰信号，而不是按键被按下。在软件编写上，可采用查询方式，也可采用中断方式。本系统采用查询方式。使用按键输入流程图如图4.6所示：
第 27 页
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库毕业设计：基于单片机的工业电阻炉智能温度控制系统设计 - 图文(7)在线全文阅读。
相关推荐：