大连理工大学
硕士学位论文
基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
姓名：陈忠华
申请学位级别：硕士
专业：船舶与海洋结构物设计制造
指导教师：邢金有
20061201
大连理工大学硕士学位论文
摘要
自动控制仪器仪表总的发展趋势是高性能、数字化、集成化、智能化和网络化。智
能温度控制系统的设计是为了满足市场对成本低、性能稳定、可远程监测、控制现场温
度的需求而做的课题，具有较为广阔的市场前景。
本文介绍智能温度控制系统的开发工作。首先，对船舶自动化、嵌入式系统和智能
控制系统的发展现状、发展趋势以及相应的控制理论作了简单综述；然后，详细介绍了
系统的总体设计、各模块的工作原理和软硬件实现、汇编语言程序以及c语言程序块设
计。
智能温度控制系统的总体设计是围绕低成本、模块化、可扩展以及寿命长的特点展
开的。在硬件选择方面，选择性价比高的STCl2C5410AD单片机、LM358型放大器、
LED显示器、采用低压差线性电压稳压器、较高内阻的压力传感器；在软件方面，采用
了功能模块化，为以后的升级或者扩展做准备。同时采用间歇式的工作模式，非采样期
间只有显示器、稳压器等处于活动状态；在保证性能要求的情况下缩短A／D转换的时间
等一系列措施，有效的提高了器件寿命．为了降低整个系统的成本，在满足性能要求的
前提下，选择低成本元器件，简化系统设计；采用多点校准技术和线性插值方法，降低
了对传感器的线性的要求，扩大了可选传感器的范围，提高了产品的通用性和可扩展性，
提高了产品的竞争力。
该智能控制系统通用性比较高，可广泛应用于工业现场恶劣环境、楼宇供热、供水
控制，完全脱离人工操作，并可以远程监视、控制，真正实现了智能控制。目前已经在
某实际锅炉系统中试用，控制效果良好，温度、压力稳定，受到用户好评。
关键词；单片机；自动控制；智能系统；温度控制；c语言程序
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
DesignandImplementationofaTemperature-ControlSystem
basedonthesingle-chip
Abstract
netxendofthedevelopmentofinsmmaents，includingthetemperaturemeasuring
equlpme咄iswell-performed,digitized,integrated,intelligentandnetworked．可坞designof
thetemperatureconh-olsystemistomeetthedemandofthemarket,whichasksforlowcost,
stableperformance．remotemonitorcapability．Theproducthasabroaderprospectonthe
market．
Inthispaper，thedevelopmentofanintelligentcontrolsystemispresented．First,a
simplesummaryoftheembeddedsystem,presentsituationofintelligentcontrolsystemand
thedevelopmenttendencyaregiven,andthendetailedinformationaboutthesystemdesign,
principleofdifferentmodules，realizationofthesoftwareandhardwareareprovided
respectively．
Costcontrol，modulafization，andexpansionpossibleoftheintelligenttemperature
controlsystemaretakenintoconsiderationforthedesign．Throughusingdesigntechniquethe
goalisfulfilledinbothhardwareandsoftware．
Inthehardwareaspect,theSTCl2C5410ADMCUwithlowcapability／priceratio．LM358
amplifieroflowpowerconsumption,LEDmonitor,andpressuresensor喇thhigher
resistanceareusedtobuildthesystem,andalowlinearvoltageregulatorischosentolower
thevoltagesupplyofthewholesystem．
Asforthesoftwaredesign,preparingforupdateortheexpansionlater,thedesignhas
usedthesub—sequencingfunctions,accordingtothemodule’srealizationrequest．Enhancing
thecomponent’slifesimultaneouslyinthedesign,theintermittence-likeworkingpatternis
used．Inthenon-samplingperiodthemonitor,themanostatisonlyattheactivecondition,so
itCanreducethetimeofA／Dtramforms．
Inordertoreducethecostofwholesystem,lowcostdevicesareselectedandthesystem
structureissimplifiedinthedesignwhileperformancerequirementsaremet．Byusingthe
multi-spotcalibrationtechnologyandthelinearinterpolationmethod,requirememoflinearity
ofsensorsisreducedandselectionrangeofthesensorsisexpanded,sothatversatility,
extendibilityandmarketcompetitivepoweroftheproductsaleenhanced．
KeyWords：ST01205410AD；MCU；intelligenttemperaturecontrolsystem；C-language
—II—
独创性说明
作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工
作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，
论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理
工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志
对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
作者签名；7陈经宴日期：∑≤：!兰：』!
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文。
作者签名：
导师签名
I，一2竺：．!年上月j至．生日
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引言
船舶自动化的发展依赖信息化产晶和技术，随着嵌入式工业控制机的发展，使得自
动化系统的硬件结构的通用性日益增强，系统设计、生产维护、升级等环节都发生着深
刻的变革。变革具体表现在传统分布式(DES)船舶机舱自动控制系统将逐步被现场总
线兼控系统所取代。设备层和管理层通过总线方式相连。设备层主要由单片机、控制器
和传感器等智能化器件(称为下位机)构成。下位机的硬件越来越通用化，个性化功能
将由软件来实现。管理层硬件由一般商用计算机C_k位机)构成，以软件为主。借助成
熟的网络系统，上、下位机不局限在船上，上位机可以安置在陆上，通过参数设置、获
取数据、卸载系统软件重新安装等方式，对船舶设备进行远程监控、调试、维护和升级。
对船舶来讲，这种技术变革意义深远，它可极大的提高硬件系统的安全性和适应性，缩
短硬件系统的开发周期，延长产品的生命周期，降低硬件系统的开发和维护成本。另外，
远程维护和远程升级的实现，可利用陆上资源，提高船舶运行的安全性。
船舶自动化系统下位机采用5l单片机来设计，完全可以实现在系统编程和系统参数
的设置。加上下位机主板在功能上能满足船舶自动化系统的一般性要求，即具有数据采
集、处理、存储、输出控制信号以及与上位机数据通信等功能。下位机就变成一个通用
性很强的终端设备，适应各种设备和参数的监控，其意义非常重大．
本课题以温度控制系统为例来深入研究嵌入式系统。以单片机为核心，实现了对工
业现场(妞各种船舶货舱、机舱和大型变压、变频器)的温度实时监测和控制，可自动
控制恶劣环境下的温度、压力等，实现了控制的智能化。本系统采用了PID模糊控制技
术，可以使温度保持在要求的一个恒定范围内，使现场的温控实现了智能化，而利用
VB或其他高级语言实现的界面实现了最优控制、实时监控和远程控制的可能，人机界
面友好，可以通过人机对话方式方便的修改控制参数。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
1概述
1．1船舶自动化相关技术
船舶自动化作为现代船舶的重要组成部分，包括如图1．1所示三个方面的内容：导
航自动化、机舱自动化和装载自动化。
图1．1船舶自动化总体结构图
fig．1．ICo而gurationofshipautomatization
随着船舶自动化程度不断提高和发展，采用电子元器件、集成电路、微电脑中央处
理单元为核心的电气设备，在船舶自动控制与检测报警系统中得到广泛应用。例如自动
电站、流量遥测、主机及可调桨遥控、带有打印机和显示器的机舱监钡4报警系统、GPS
与雷达、测深仪、电子海图之间的信息联络等等。这些设备接口的共同特点，是弱信号、
高灵敏、高放大，使船舶控制与操作更便捷，航行更安全。但另一方面，正因为具有上
述特点，各种电磁干扰信号也极易由接口侵入，如处理不当，将会造成设备误动作，从
而可能会发生正常运转的主、辅机突然停车、舵机失控等现象，使船舶航行安全受到威’
胁，严重的还会造成设各毁坏和海难事件。
近年来，随着航运事业的蓬勃发展，航运吨位猛增，海难事故里上升趋势，航运安
全性问题己成为IMO(国际海事组织)首位关注的问题。因此可以预期，在未来船舶机舱
自动化技术水平的进一步提高中，对于安全性因素的考虑仍将起着极为重要的作用。
从系统的角度来分析，影响航运安全的因素主要来自于三个方面，一是恶劣海况，
二是人为误操作，三是船舶自身故障。对于恶劣海况，人们采用了卫星气象导航系统，
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以避免在恶劣海况下的航行：对于人为误操作，人们使用专家辅助操作系统以辅助操作
人员进行各种操作，来降低误操作率；对于船舶自身故障，其来源较复杂，其中一个主
要来源就是船舶机舱产生的故障，它产生的故障极有可能影响船舶运行的安全性，于是
人们就使用了监控技术来专门对船舶机舱各类设备的运行工作状态进行监测与控制。
温度智能控制系统在船舶上的应用较为广泛。例如现代远洋船舶使用的中央冷却系
统、船舶主柴油机缸套冷却水系统等。对主柴油机缸套的合理冷却将减轻主机缸套的磨
损，精确的温度控制会有效地控制柴油机缸套的低温腐蚀和高温腐蚀以及减少热应力，
船舶主机缸套冷却水系统的性能的优劣直接影响到船舶主机的工作性能，要想优化和充
分发挥船舶主机缸套冷却水系统的性能，就需要有良好的冷却水温控系统。目前，主机
缸套冷却水温控系统多采用出口温度控制系统，控制方法是传统的PID控制。不管是中
央冷却系统还是主柴油机钢套冷却水系统都是利用舷外的海水泵输送海水来冷却低温
淡水，被冷却的低温淡水再去冷却船舶各种设各。
1．2嵌入式系统的现状及技术简介
中国作为世界上的造船大国，在船舶结构设计和制造方面，其技术和生产能力与国
外差距已经减小；然而在最具高科技附加值的船舶自动化技术和产品上，国内还无法跟
国外竞争。由此使得，尽管每年我国造船总吨位量很大，但利润偏低．要大力发展船舶
自动化技术，必然加大嵌入式系统的研究力度，以适应各种船舶对自动化技术的要求。
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，对功能、可靠
性、成本、体积、功耗要求非常严格的专用计算机系统。嵌入式系统广泛应用于国民经
济和国防各个领域，制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航
天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统是将先进
的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点
就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的新的知识集成系统。
嵌入式系统产业是二十一世纪信息产业新的经济增长点。
嵌入式系统是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定
的功能或任务。它是一个大系统或大的电子设备的一部分，工作在一个与外部进行交换
并受到时间约束的环境中，在没有人工干预的情况下进行实时控制。其中，软件实现有
关功能并使其系统具有适应性和灵活性；硬件用于满足性能和安全的需要。
考虑到嵌入式系统软硬件结合的时间限制、性能约束和对外交互的特点，实时应用
通常是一个特殊的过程。它常常被软件体系结构、硬件体系结构，操作系统特性，应用
需求，编程语言的开发和调试环境的变化所驱动。因此，嵌入式系统与通常的计算机应
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
用有很大的区别。它不但要考虑软件的设计，还要考虑硬件的设计；不但要满足功能需
要，还要满足性能需求，甚至要把性能需求放在第一位。
具体设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计主要是根据性能参数要求为各种功能
模块所需要的元器件进行选择和组合，其选择的基本原则就是市场上可以购买到的性价
比最高的通用元器件。必要时，必须分别对各个没有把握的部分进行搭试，功能验证和
性能测试，从模块到系统找到最优化的方案，画出电路原理图。硬件设计的关键一步就
是，利用印制板计算机辅助设计软件对系统的元器件进行布局和布线，接着试印、制板
加工、装配和硬件调试。
工作量最大的部分是软件设计。软件设计贯穿整个系统的设计过程，主要包括任务
分析、资源分配、模块划分、流程设计和细化、编码调试等。软件设计的工作量主要集
中在程序调试，所以软件调试工具就是关键．最常用和最有效的工具就是在线仿真器．
1．3本文的主要工作
本文针对单片机总线式温度监测系统若干关键技术展开研究工作，主要集中在以下
几个方面：
①分析项且要求，介绍以低成本为核心指导思想的温度控制系统的总体方案设计，
系统的组成和工作原理，阐述多点校准技术和线型插值技术在系统设计中的应用，以及
这些技术的应用对降低成本的作用。
②系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及其主要特点，温度传感器Ptl00采样取
值以及信号放大处理，信号调理与A／D转换电路的设计，低压线性稳压器的电路设计，
单片机接口电路的设计以及电路的总体设计等。
③模块功能设计及实现，详细介绍在温度监控系统中应用到的各个模块的功能和应
用方法，涉及到各个模块的功能和工作原理，各个控制寄存器的设定，模块之间的关系
和协作方式等。包括基本始终模块的应用，E2ROM存储器X25043／45的应用，数码显
示管的应用以及按键等的实现。
④系统的总体设计和主要程序模块，程序设计采用汇编语言和c语言模式，并将低
成本高精度思想融入其中，介绍的程序模块包括：系统初始化程序，程序的主循环框架，
校准程序，LED数码显示程序，并给出了程序的设计流程图和部分程序源代码。
⑤总结温度监测系统的设计，介绍了使用现状以及未来的改进和发展方向。
—-4—-
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2智能控制理论
2．1自动控制系统概述
自动控制系统是一个集合体，它通常由被控对象、测量装置、控制器和执行机构等
部件组成。这种系统在完成预定的任务时，可以不需要人的直接参与，由测量装置代替
人的感知机能来观测被控制量或状态的实时变化，由控制器对给定量与被测量进行比
较、综合和信息(模拟的或数字的)处理，并给出控制量，最后有执行机构来对被控对
象施加某种设置或调整。这个过程在人工操作系统中，都是由操作人员通过“感觉器官
的观测(获取信息)—人脑的思维、判断(存储和处理信息)—手动的调整(信息的实
施)来完成的。
经典控制理论和现代控制理论几十年的发展和应用，在空间技术、军事科学和工业
控制等各个领域都获得了较为显著的成效。
2．2PlD控制原理及特点
1．在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为：比例、积分、微分控制，简
称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、
稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和
参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系
统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方
便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统
参数时，最适合用Pm控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就
是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
①比例(P)控制．
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady．stateerror)。
②积分(I)控制。
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制
系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差
系统(SystemwithSteady-stateError)。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积
分项”．积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即
便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分口Dj空制器，可以使系统在进入稳态后无稳
态误差。
③微分(D)控制。
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关
系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存
在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落
后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，
抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，
比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变
化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，
甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比
例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
“(t)ffi巧p∞+事0(，)毋+易丛等堕】(2．1)1，o一
2．实际应用中，可以根据受控对象的特性和控制的性能要求，灵活地采用不同的
控制组合，构成：比例(P)控制器
“(f)=足。e(f)<2．2)
比例十积分(PI)控制器
“∞=巧瞳p)+专弘(，)毋】
比例十积分十微分(PID)控制器
咖耻(D+毒≯(帆％掣
(2．3)
(2．4)
其中KP_一比例放大系数；T，——积分时问：0—一微分时间。
3．在PID的三个参数中，比例控制(P)能迅速反映误差，从而减少误差，但比
例控制不能消除稳态误差，k的加大，会引起系统的不稳定。积分控制(D的作用是，只
要系统存在误差，积分控制作用就不断的累积，输出控制量以消除误差，因而，只要有
足够的时间，积分控制将能完全消除误差，积分作用太强会使系统超调过大，甚至使系
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统出现震荡。微分控制(D)可以减少超调量，克服震荡，使系统的稳定性提高，同时加
快系统的动态响应速度，减少调整时间，从而改善系统的动态性能。
PID控制属于常规的控制技术，在当今社会，随着计算机技术的广泛发展，许多复
杂的控制技术正在研究当中。这些复杂的控制技术有纯滞后控制技术：施密斯(Smith)
预估控制、达林(Dahlin)算法；串级控制技术；前馈一后馈控制技术；解耦控制技术
和模糊控制技术等。实际运行的经验和理论分析都表明，运用这种控制规律对许多工业
过程进行控制时，都能得到满意的效果。不过，用计算机实现PID控制，不是简单的把
模拟PID控制规律数字化，而是进一步与计算机的逻辑判断功能相结合，使PID控制更
加灵活，更能满足生产过程提出的要求。
4。PD控制器的参数整定。
pⅢ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
PD控制器的比例系数、积分时间和微分时问的大小。PD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。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。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。并且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PD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。三种
方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整
定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与
完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行Pm控制器参数的整定步骤如
下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到
系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)
在一定的控制度下通过公式计算得到PD控制器的参数。
2．3PWM控制技术
2．3．1PWM控制技术简介
PWM(PlllsewidlhM舢fion)控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的
宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量是
指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，
仅在高频段略有差异。其效果可用面积等效原理来解释。
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c)由
图2．1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
fig．2．1differentshapebutsameimpulsepower
面积等效原理：
分别将如图2．1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R—L电路)上，如图2．2a
所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2．2b所示。从波形可以看出，
在i(t)的上升段，i(t)的形状略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各
i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期往的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不
同。
e(O
《力口
a
bt
图2．2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
fig．2．2responsewawformofsameimpulsepower
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。正弦半波N等分，看成N个相
连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替：等幅、不等宽、中点重合，
面积(冲量)相等，宽度按正弦规律变化。如图2．3所示。
SPWM波形—一脉冲宽度按正弦规律交化而和正弦波等效的PWM波形。
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；矗一；iI
翼匡
I
l
；雪雾
l
9应
图2．3用PWM波代替正弦半波
埏．2．3halfsinewavereplacedbyPWMwave
要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
等幅PWM波和不等幅PWM波；
由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路及PWM逆变电
路，PWM整流电路。输入电源是交流，得到不等幅PWM波，如斩控式交流调压电路，
矩阵式交频电路。基于面积等效原理，本质是相同的。
PWM电流波：’
电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
PWM波形可等效的各种波形：
直流斩波电路：等效直流波形。
SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波
形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
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2．3．2PWM逆变电路及其控制方法
目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为
重要的应用场合。
PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。
(1)计算法和调制法
1、计算法
根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据
此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。
缺点：繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化
2、调制法
输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或锯齿
波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称：
与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值
的脉冲，符合PWM的要求。
调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号不是正弦波，而是其他
所需波形时，也能得到等效的PwM波。
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：设负载为阻感负载，工作
时vt和v2通断互补，v3和Ⅵ通断也互补。如图2．4所示。
控制规律g
llo正半周，Vl通，V2断，v3和V4交替通断，负载电流比电压滞后，在电压正半周，
电流有一段为正，一段为负，负载电流为正区间，Vl和v4导通时，％等于Ud，V4关断
时，负载电流通过VI和VD3续流，uoffi0，负载电流为负区间，io为负，实际上从VbI
和VD4流过，仍有uofUd，v4断，v3通后，io从V3和VDl续流，uo=0，llo总可得到Ud
和零两种电平。
l|o负半周，让V2保持通，Vl保持断，v3和v4交替通断，Uo可得-Ud和零两种电平。
单极性PWM控制方式(单相桥逆变)：
在llf和llc的交点时刻控制IGBT的通断。l|f正半周，Vl保持通，V2保持断，当u挑
时使V4通，V3断，tb=Ua，当ur
V2保持通，当uruc时使V3断，v4通，Uo=0，虚
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信号波
载波
图2．4单相桥式PWM逆变电路
fig．2．4adversecircunofsingle-phasePWM
线Uof表示110的基波分量。波形见图2．5。
D
“o
％
o
一％
图2．5单极性PWM控制方式波形
矗昏2．5WaVCofsingl争monopolePWM
—ll-
VD3
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双极性PWM控制方式(单相桥逆变)：
在llf半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负。在uf一周期内，
输出PWM波只有士Ud两种电平，仍在调制信号llr和载波信号llc的交点控制器件通断。
l|f正负半周，对各开关器件的控制规律相同，当珥>uc时，给VI和V4导通信号，给
V2和V3关断信号，如io>0，V1和V4通，如io
时，给V2和V3导通信号，给Vl和V4关断信号，如io<0，V2和V3通，如io>0，Vb2
和VD3通，uo_-Ud。波形见图2．6。
单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制。
o
图2．6双极性PWM控制方式波形
fi吕2．6waveofdouble-monopolePWM
双极性PWM控制方式(三相桥逆变)见图2．7．
三相PWM控制公用llc，三相的调制信号uru、urv和Urw依次相差120。。
当Uru>Uc时，给VI导通信号，给K关断信号，UUN；；u以，当训《如时，绘V4导通信
号，给v1关断信号，uUN7一Ud／2；当给Vl(V4)jJfl导通信号时，可能是VlⅣ4)导通，
也可能是VDI(VD4)导通。uUN’、uVN’和uWN一的PWM波形只有士I『d／2两种电平，uUV
波形可由uUN’-uVN-得出，当l和6通时，ulJv：Ud，当3和4通时，u萨一Ud，当1和3
或4和6通时，uw：0。波形见图2．8。
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图2．7三相桥式PWM型逆变电路
fig．2．7WaVOofsingle-monopolePWM
N
输出线电压PWM波由士Ud和0三种电平构成，负载相电压PWM波由(圭2／3)Ud、
(士1／3)Ud和0共5种电平组成。
防直通死区时间：
同一相的上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通造成短路，留一小段上下臂
都施加关断信号的死区时间。死区时间的长短主要由器件关断时间决定。死区时间会给
输出PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。
特定谐波消去法(SelectedHarmonicEliminationPwM—SHEPWM)：
计算法中一种较有代表性的方法，图3．9。输出电压半周期内，器件通、断各3次(不
包括0和尢)，共6个开关时刻可控．为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。
首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即：
“(国f)=--U(cot+石)(2．5)
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
“
D
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‰v
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D
一％
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o
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执纠献埯静斜献钛一HW警毕P同醐云
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UUUUUUULJUI西
硼f1舢|l。
．1。_uV_vUL．1云
hn—I丌l，hnnlF警警Ⅶ。
图2．8三相桥式PWM逆交电路波形
fig．2．8adversecircuitofthree-phasePWM
其次，为消除谐波中余弦项，使波形在半周期内前后1／4周期以rd2为轴线对称。
u(cot)=“(万一国f)(2．6)
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％
％
o
一％
图2．9特定谐波消去法的输出PWM波形
fig．2．9PWMwaveofspecialoV℃ft甜leexptmction
四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为：
“(∞f)=∑a。sinnot(2．7)
n=l。3。5州
式中，知为口。=詈护巾咖in珂印tdaJt
图2．9，能独立控制al、a2和a3共3个时刻。该波形的an为
”砉【f1孚sin栉功砌+￡·争s缸删)拗+
晔sin删…重(一争sin删m舭㈤
．2Ud．(1—2c。s，l口l+2cos以球2—2cos捍口3)
式中舻l，3…5．．确定al的值，再令两个不同的an=o，就可建三个方程，求得aI、a2和a3。
消去两种特定频率的谐波：
在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消，可考虑消去5次和
7次谐波，得如下联立方程：
口I2三兰生(1—2cos口1+2c05口2—2COS口3)
口，；{；生(1—2cos5口I+2cos5口2—2cos5a3)=0
1rr’7口7=警(1—2cos7口l+2cos7a2-2cos7a3)=0
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
给定a1，解方程可得al、a2和a3。al变，a1、a2和a3也相应改变。
一般，在输出电压半周期内器件通，断各k次，考虑PWM波四分之一周期对称，k
个开关时刻可控，除用一个控制基波幅值，可消去k—1个频率的特定谐波，k越大，开
关时刻的计算越复杂．
除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法等。
3数字温度监控系统的总体设计
3．1项目的总体目标
设计工业现场的温度控制系统，采用Ptl00温度传感器，远距离传输方式，LED数
码管显示，键盘设定，自动切换变频、工频状态，具有超限报警、切断交频器保护，可
持续工作，高可靠性和较低的生产成本性能。
3．2低成本设计思路
系统的总体设计思路是围绕着如何实现低功耗，低成本、高精度展开的。对于数字
化的测量系统，虽然数据采集、A／D转换的过程消耗的电流较大，但这一过程很快，一
般在毫秒级甚至微妙级就可以完成，这样可以适当的选择采样周期，在一个采样周期内，
迅速的测量压力，然后进入电流消耗较低的“体息”状态，那样就可以大幅度减少整个
系统的电流功耗；这就像一个人每天只工作不到半小时，而其他时间都在休息一样，当
然能量功耗要小多了，寿命自然就会提高很多了。
3。3方案总体设计
一般来说，温度控制系统至少由如图3．1的几个模块组成。户旷
麓
图3．1温度控制系统
fig．3．1systemoftemperaturecontrol
总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统
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的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。总体方案经过反复推敲，确定了以美国德州公
司(TexasInstrument)推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗
和低成本的存储器、放大器、数码显示器等元件(具体硬件选型详见3．1)，总体方案如
图3．2：
图3．2系统的基本组成
fig．3．2basiccompositionofSystem
系统的基本组成如图3．2，以单片机为核心，通过单片机来控制温度传感器和放大
器的供电，传感器感受的温度信号转换为电信号后，经过放大器放大转换为适合于A／D
转换的电压范围，然后通过A／D转换器进行A／D转换，温度信号转换为数字量。然后单
片机根据存储于外部存储器(X25045)活自身FLSH中的校准数据计算出测得的温度，
计算出的温度值送显示器显示。在校准过程中建立起测量值与标准温度的对应关系，校
准数据保存于外部存储器中。
其中人工输入指的是操作人员可以通过键盘来输入校准值，输入的校准值被记忆在
EEPROM中。根据温度的范围，可以选择对外部操作，这一部分在D／A转换和功率放大器
电路里实现对外部的电机或者加热器进行操作。
同时为了实现远程操作，还给单片机加上机遇Rs232—485的串行通讯功能，使单片
机里的数据能够远程传输到上位机的Pc里，实现远程对温度的监测。同时，计算机可以
对单片机进行操作，实现远程控制温度的操作。
3．4线性插值技术
要求监测的温度达到150．0"C。采用10位A／D转换器精度不够，但是差的很少，而
选择12位的A／D转换器精度又过高，而且考虑到成本的原因，本课题选择了10位的
A／D转换器，但是采用了二次插值技术，就使精度达到了要求的目标。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
所谓的插值是在软件部分实现的，即把A／D转换器采集进来的数据每18个作为一
组。去掉最大值，去掉最小值，剩下16个数据，然后对16个数据求和除以8，即可得
到要求的精度范围。
4系统硬件设计
4．1元件选择
元件选择同样是以模块化、低成本为原则的。
4．1．1单片机的选择
．单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率和通用性的要求，
本课题选择了时下最流行的MCS89C52(为了方便，下面简称C52)，它属于Intel公司
的5I系歹U高性能单片机，该型号单片机包括：
①一个8位的微处理器(CPU)。
’
②片内有8K字节的程序存储器(RoM)和128／256字节的RAM。
③四个8位并行I／0接NP0～P3，每个并行口既可作为输入，也可作为输出。
④两个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可设置
成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制．
⑤五个中断源的中断控制系统。
⑥一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I／0D，用于实现单片机之间或单
片机与微机之间的串行通信。
⑦片内振荡器和时钟产生电路。
C52是一个40脚的双列直插封装(DIP)芯片，是一个高性能单片机，因为受到引脚
数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能，如图4．1所示。
POlP／Cerd轴
阿．OI^口O，
Pa．●(Aall
PO．2【^02’
PO．3l^0aI
POJl^D‘I
Pn5l^D5I
PO．-lAO∞
龆帮”^LE，同固
印嬉育
P2．7(^-，’
P2‘l^1哪
P25‘^I钟
P2．4(^，2’
P23f^1"
P2．2lAIm
P2．1fAJI
心．OI^●)
图4．IC52；1脚图
fig．4．1pinchatofC52
嫩鲠童篡黜辫黧黜嘲鼎磊
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图4．2是C52原理电路图。
图4．2C52原理电路图
fig．4．2principlecircuitofC52
4．1．2外部存储器的选择
①在工控现场中，为保障温度控制及其系统的安全可靠，在设计过程中必须采取措
施。比如，在系统上电初始阶段和欠压情况下，系统各部件可能出现不确定状态，造成
意外操作。这时，就必须使CPU复位，并使其它各部件处于就绪的确定状态。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
由于工业现场对控制系统可能造成很强的干扰，为保证控制器在任何于扰条件下都
能正常工作，就必须对单片机的运行进行监控，避免死机、程序跑飞或进入死循环。采
用看门狗电路则可以大大提高整个系统的抗干扰能力。
另外，在温度控制中，为了记录用户的设定值以及其它参数(如用户设定值、PID
参数以及报警限设定等)，通常需要用E2PR伽(或FLASH)器件来保存，使其即使在掉
电后仍能保持数据。
美国Xicor公司将这三种功能融为一体，出品了可编程看门狗监控的并且带有
E2PROM的芯片X25043／45，从而可以大大提高了系统的可靠性。
基于以上考虑，在本系统中的外部存储器就选择了片X25045。
②特点：
·512字节串行E2PROM；
·可编程看门狗定时器(可设定看门狗定时器，典型时间200ms、600ms、1．4s或
禁止)；
·上电复位及低电压检测，即在上电和Vcc低于检测门限时，输出复位信号；
·E2PROM存储器可分块或全部锁定保护；
·防止偶然性写保护(包括：上电／掉电保护电路、写使能锁存器、写保护引脚)；
·SPI(SerialPeripheralInterface)接口方式，最高可达1MHz串行时钟频率；
·每字节擦写次数可达10万次、数据可保存100年；
·所有引脚ESD防静电保护可达2000V；
XⅫa％
''‘屯E^DTSSoP广——————1
0季[j1''4口
s口口213口
p￡q3''2口NC口411口
■℃口510口
丽de9口
、铤q78p
图4．3X25043／25045BJ脚图
fig．4．3pinchatofx25043／25045
鞭
口}}一
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与C52单片机的连接硬件原理图如图4．4所示，利用89C52的并行I／O口模拟串行
口，这样单片机的串行口就可以用来与计算机进行远程通讯。89C52的P1．0口与CS连
接，作为片选；P1．1、P1．4分别与SO、Sl连接，作为数据写入或输出。P1．2与SCK
连接，可以编程实现时钟脉冲。
H
图4．4X25045与单片机接线
fig．4．4connectionofx25043／25045andsingle-chip
③工作原理：
a．时钟和数据时序
当cs变低以后，sI线上的输入数据在SCK的第一个上升沿时被锁存。而SO线
上的数据则由SCK的下降沿输出。用户可以停止时钟，然后再启动它，以便在它停止
的地方恢复操作。在整个工作期间，CS必须为低。
b．读取时序
当从E2PROM存储器读取数据时，CS必须被置为低电平。8位读指令被发送给
x25043／45，同时被传送的还有对应的8位字节地址。读指令的位3包括地址A8。这个
位是用来选择这个设备的高半部分或低半部分。当读操作码和位地址被传输完之后，存
储在数据存储器中的数据通过串行输出线输出。通过连续的时钟脉冲触发，存储在存储
器下一个地址中的数据连续的被读出。当每～字节数据输出之后，它们的地址自动的增
加到下一个高的地址。当到达最高的地址时，计数器自动的翻转到地址0000H，允许读
循环无限的被延续。通过置cs于高电平可以终止读操作。关于读取E2PROM对列的操
作顺序在图一中说明。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
为了读状态寄存器，一CS线首先被置于低电平来选择设备并且带有8位RDSR指令。
当所读状态寄存器操作码被发出之后，状态寄存器中的内容通过串行输出线转出，如图
4．5、图4．6所示。
图4．5读状态寄存器操作时序
fig．4，5readstatusregisteroperationsequence
图4．6读取E2PROM单元操作时序·
fig．4．6read即ROMarrayoperationsequence
c．写顺序
尝试把数据写入X25043／45之前，必须先通过WREN指令设置写使能锁存。西必
须被置于低电平，然后WREN指令被时钟传入X25043／45。当所有的八位指令被传出之
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后，乙i必须置于高电平。如果用户连续的进行写操作而没有使乙季置于高电平，传输
WREN指令以后，写操作将被忽视。
为了把数据写入E2pROM存储器中，用户发出写指令以及被存储的地址，然后数据
被写入。字节3写指令包括A8。这个字节被用来选择设备的高半部分或低半部分。这
是一个最低限度的24时钟操作。CS置为低电平并且在整个过程中保持低电平。主机可
能连续的把四个字节的数据写入到X25043／45中。唯一的约束条件是这四个字节的数据
必须存储在相同的页中。页地址开始于地址：XXXXXXX00结束于XXXXXXXll。如果
字节地址计数器到达XXXXXXXll时，时钟继续，计数器将翻转回这页的起始地址并
且覆盖所有的数据，重新写入。
为了使“写”操作能够完成，CS只有在24，32，40和48时钟周期时被置为高电
平。如果在其他的任意时间内被置为高电平，那么这些操作将不能完成。图4．7对写操
作进行了详细的说明。
当“写”操作在进行的时候，接着状态寄存器或X25043／45写顺序，状态寄出器可
能被读取检测WIP位。在这个时间内，WIP位将变为高电平并且状态寄存器中的所有
其他的位将未被定义。
图4．7写操作时序
fig．4．7bytewriteoperationsequence
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
当电源电压低于最小门槛电压或看门狗定时器达到可编程超时时限时，膦r
(X25043)输出被设计为低电平。
当电源电压低于最小门槛电压或看门狗定时器达到可编程超时时限时，显醛ET(X
25045)输出被设计为高电平。
4．1．3A／D转换器的选择
(DTLCl549是美国德州仪器公司生产的lo位模数转换器，如图4．8所示。它采用
CMOS工艺，具有内在的采样和保持，采用差分基准电压高阻输入，抗干扰，可按比例
量程校准转换范围，总不可调整误差达到±1LSBMax(4．8mV)等特点。
ANALO孵GIN+网2vccI／OCLOCKⅡ7D
RFF一Ⅱ36臼DATAOUT
GNDd45D两
电源电压范围：．O．5～6．5V
输入电压范围：．0．3～VCC+0．3V
输出电压范围：．0．3～VCC+0．3V
正基准电压：VCC．旧．1V
负基准电压：-0．1V
峰值输入电流(任何输入端)：±20mA
峰值总输入电流(所有输入端)：±30mA
工作温度范围(自然通风)：TLCl549CO～70℃
TLCl549I-40～8032
TLCl549M．65～12532
②工作原理：在芯片选择(cs)无效情况下，I／OCLOCK最初被禁止且DATAOUT
处于高阻状态。当串行接口把CS拉至有效时，转换时序开始允许I／OCLOCK-F作并
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使DATAOUT脱离高阻状态。串行接口然后把FOCLOCK序列提供给FOCLOCK并
从DATAOUT接收前次转换结果。FOCLOCK从主机串行接口接收长度在lO和16
个时钟之间的输入序列。开始lO个VO时钟提供采样模拟输入的控制时序。
在cs的下降沿，前次转换的MSB出现在DATAOUT端。lO位数据通过DATAOUT
被发送到主机串行接口。为了开始转换，最少需要10个时钟脉冲。如果∞CLOCK传
送大于10个时钟长度，那么在的10个时钟的下降沿，内部逻辑把DATAOUT拉至低
电平以确保其余位的值为零。在正常进行的转换周期内，规定时间内CS端高电平至低
电平的跳变可终止该周期，器件返回初始状态(输出数据寄存器的内容保持为前次转换
结果)．由于可能破坏输出数据，所以在接近转换完成时要小心防止CS被拉至低电平。
时序图如图4．9。阳墒●——————————jl——4’L
图4．9AD转换时序图
fIg．4．9AD∞llVemi如sequence
4．2信号调理与A／D转换电路的实现
由于温度传感器的输出为mv级信号，而且传感器的灵敏度和零点都存在差异，必．
须进行信号调理，以适合A／D转换器的输入范围。如图4．10，S1为传感器的输出范围，
s2为由于传感器的差异造成的输出可能的最大范围，S4为A／D转换器输入的范围，s3
是为了适应各种条件的变化，已经留有安全区的输入范围，信号调理电路的作用就是将
s2与s3进行匹配。信号调理的最佳状态是调整到放大器的输出与A／D转换器的输入
范围相匹配，这时系统的精度最高，否则，如果放大器的输出范围大于A／D转换器的输
入，就会使系统的测量范围减小，如果放大器的输出范围小于A／D转换器的输入，则会
使系统测量精度降低。但是考虑到传感器、放大器、^／D转挨器等元件的温漂和时漂等
因素造成的变化，应该给这些变化留有一定的空间，使系统有更好的适应性。对于数字
温度表的设计来说，由于温度传感器都存在一定的超温安全系数，因此，应该在满量程
以上留有一部分空间，仍然可以测量并显示温度。我们选择满量程的10％，超出之后显示
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
超压错误。同样在零点也应该留有一定的安全余量，保证在零点漂移后仍能够有数据显
示，这些都需要在校准过程中给予注意。
图4．10信号调理的目标
埏．4．10targetofsignaladjust
传感器的输出为一个电阻桥路，数字温度表的精度目标设定在1％，因为Ptl00传
感器本身是一个电阻传感器，靠电阻的变化来测量温度的变化，而工业现场要求的远程
测量需要远距离的导线，因为导线本身就存在电阻，如果不考虑这些因素的话，就会对
测量精度造成很大的影响，甚至测量错误，因此必须进行温度补偿。本课题采用对放大
器的正端输入测量信号，负端输入补偿信号，对远距离传输进行温度补偿。电路部分的
工作原理如图4．11。
一般Ptl00电阻范围为100Q～1筠Q左右，所以在湿度补偿一端接一个IOOQ的
电阻，使正负端相互平衡，这样就可以实现温度补偿了．在传感器的上端接一个2K的
电阻，使传感器的输出端Vl约为0．25V～0．5V，因为信号放大器的基准电压为5V，因
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此可以用正端电压vl减去负端的0．25V然后放大20倍，就可以得到A／D转换所需要的
电压值V2=0～5V。
篮
lOtl∞
图4．11信号调理原理电路
fig．4．11signaladjustprinciplecircurt
4．3接口电路设计
接口电路的设计包括单片机的数字端口与LED、存储器、校准用按键、复位按键以
及为传感器放大器的接口电路设计。
4．3．1LED接口电路设计
LED显示器的工作情况有两种：一种是温度显示；另一种是ROM码显示。DSl820
测温范围上限是1500C，因此温度的十进制显示需要用4位，还有一位用于显示单位。
最终作者选择在这里设置了5位的LED，如图4．12所示。
访问片外RAM包括读和写两种操作时序，但是基本过程是相同的，ALE和RD(读)
或者WR(写)。P0和P2口，在取指阶段用来传送ROM地质和指令，而在执行阶段
是创送片夕卜RAM地址和读／写的数据。
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LED显示的过程单片机把它当作了访问片外RAM的操作时序。向片外RAM写(存)
数据，是单片机执行“MOVX@DP眦”指令后产生的动作。这条指令执行后，在单
片机的WR引脚上产生写信号有效电平，此信号使RAM的WE端被选通。
写片外RAM的过程使CPU主动把数据送上P0口总线，故在时序上，CPU先向PO
口总线上送出低8位地址，将数据送到P0口总线，当写信号有效后，选通片外RAM，
PO口上的数据就会写到RAM中。
图4．12LED接口电路
埏．4．12LEDcircuit
本课题用P2口的低3位作为输出高8位地址口，采用4—8译码器选通LED；
PO作为数据口，将要显示的数据送出。
程序设计时，先将数据通过“MOVX@RoA”放入送到P0口，然后通过P2口经
74LSl45进行地址译码后送出高8位地址，这样就可以在数码管上显示出想要的数据了。
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4．3．2E2PROM存储器接口电路设计
原理图如图4．13所示，利用89C52的并行FO口模拟串行口，这样单片机的串行口
就可以用来与计算机进行远程通讯。89C51的P1．0口与CS连接，作为片选；P1．1、P1．4
分别与SO、SI连接，作为数据写入或输出。P1．2与SCK连接，可以编程实现时钟脉
冲。
图4．13X25045与单片机接线
fig．4．13connectionofx25045and蛐CU
4．3．3按键接口电路设计
数字温度表正常工作时，传感器，放大器的供电是通过外部电源来控制的，在调试
的情况下可以通过跳线开关直接连接到Vcc上，以方便对放大电路的调试。由于只有三
个按键，因此按键接口电路的设计比较简单，单片机P2端口设定为输入状态，平时通
过电阻上拉到Vcc，按键按下时，对应的端口的电平被拉到低电平。这样就可以通过查
询P2的高3位来判断有门有按键按下。
在按键的软件设计时考虑了按键去抖动技术问题。因为按键的无操作抖动很可能影
响单片机对按键的判断，因此必须考虑去抖动问题，本课题采用单片机中断系统来对按
键进行采样，当采到按键值后放入一个内存中，让中断结束，然后第二次中断的时候如
果还是这个值的话就放入下一个内存中，一直循环3次，当3次采样的结果都是同一个
值的时候，就作为按键有效值在对待，单片机进行响应。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
设定的中断时间为lms，即每lms就产生一次中断，CPU对中断请求进行处理，当3
次中断产生的按键值都是同一个值的时候，就认为是按键的有效值，按键有效值放入内
存1BH中，供CPU进行调用。
其流程图如4．14所示。
图4．14按键去抖动软件流程图
fig．4，14flowcmofkey
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4．3．4RS232／485与计算机接口电路设计
图4，15是MAX232典型工作电路图，通过它可以把单片机和计算机连接起来，实
现远程通讯功能。
图4．15MAX232典型工作电路图
丘晷4．15MAX232modelcircuitofwork
图4．16是单片机与计算机进行串口通讯的电路。
陈忠华；基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
图4．16用MAX232实现单片机与计算机串口通讯
龟．4．16applicationofMAX232
5数字温度表各模块功能的设计与实现
本章将较为详细地介绍，在温度控制系统的设计中各个模块的工作原理以及如何在
硬件和软件设计中实现的。
5．1E2PROM存储器X25043／45功能实现
X25045的管脚分配如图5．1所示。
X2翮|43越5
8-LEAeDlP墙OIC
CS
SO
稀
VSS
VCC
RESET，RES盯
SCK
Sl
CS——芯片选择(ChipSelect)
S0一一串行输出(Serial
Output)
WP——写保护(writeProtect)
Vss一地
Vcc——供电电源
图5．1X25045的管脚分配图
fig．5．Ipinc11artofX25045
其与单片机连接部分在上一章中已经陈述，再次就不在赘述。
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软件实现过程：
①变量声明：
CSBrr90H：P1．0
SOBIT9lH：P1．1
WPBrr92H：P1．2
SCKBIT93H：P1．3
SIBIT94H：P1．4
②写时序(写允许、写入)：
图5．2写使能时序
fi&5．2wTneenablelatchsequence
图5．3写操作时序
矗g．5，3pagewriteoperationsequence
一33-
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
进行任何写操作前，写保护位(WP)必须被拉高(置1)．如图5．2所示，CS
先置0，触发8个脉冲，往sI上发送“写使能”指令(6)．再按照图5．3的写操作
时序进行写入命令操作。CS先置0，然后连续的触发时钟脉冲直到写入指令完成。
程序如下：
WI冱N：CLRCS；)匕5045写允许
SETBWP；写保护位置高
MOVA，撑6；发送写命令
CALLWRZ；写入
SElmCS；写完毕
RET
WRZ：MOVR2，撑8；写子程序
WRZI：CLRSCK；脉冲触发(下降沿)
RLCA
MOVSI,C；发送位
SETBSCK；脉冲触发(上升沿)
DYNZR2，WRZl；循环发送8位
CLRSCK
SETBSO
RET
③读状态寄存器：
图5．4读状态寄存器操作时序
rig．5．4readstatusregisteroperationseq∞ncc
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读状态寄存器前，cs也先置0，紧接着是发送读状态寄存器指令(5)，时序图为
图5．4。当读状态寄存器指令发送完之后，状态寄存器里的数据随着脉冲的触发就从SO
里逐位送出。可设计读子程序，接受从寄存器里发出的数据。读子程序跟读状态寄存器
差不多，首先也得保证cS是低电平。然后可以循环接受由内存发出的数据，每循环8
次接受一个字节，在每次接受的过程中应该注意不要忘记触发时钟脉冲，因为每个时钟
脉冲只对应一位。程序如下：
RDS＆CLRCS
MOVA．群5
C舭WRZ
C札L妨z
SEIBCS
I迁玎
RDZ：MOVR2．撑8
SETBSI
SIHBS0
CLRSCK
RDZl：MOVC．SO
SETBSCK
RLCA
CLRSCK
DJNZP,2,RDZl
l江汀
④读程序(㈣专@0))；
；读状态寄存器
；读状态寄存器命令
；写入读状态寄存器命令
；读出状态寄存器数据
；读子程序
；触发脉冲
；数据发送到C
；触发脉冲(上升沿)
；C中数据放入A
；触发脉冲(下降沿)
；循环8次
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图5．5读取E2PROM单元操作时序
fig．5．52ReadEPROMArrayOpef{ltionSequence
当从E2PROM内存中向外读数据时，Cs首先置0进行片选。因为E2PROM的内存
分为高、低两部分，在向X25043／45发送读命令时，同时发送地址位。读指令的位3就
是地址位，该位的置0或l就表示选择E2WOM的高或低半部分。当读指令和地址位发
送完后，存贮在内存里被选中地址的数据就开始从SO数据线上向外发送了。存储在内
存中下一地址的数据持续触发时，钟脉冲可以连续被读出，时序图为图5．5。每传送一
位数据，位地址自动加到高一位地址。当达到最高位地址(即#1FFH)时，地址计数
器自动翻转到最低位(即#000H)。要想中止读时序，则把CS置高即可。详细程序如
下：
RD：CLRCS；读程序(B)---,(R0)
MOVA，群3；读命令
MOVC牟l
MOVAce．3，C；选择的高半部分
CALLWRZ；写入命令
MOVA,B；E2PV．OM中读取数据地址
。地LWRZ：写入读取地址
CJU工RDZ；数据读出
MOV@R0,A；数据放入(Ro)
SETBCS
SETBEA
R】了r
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⑤写程序；在完成的项目中考虑到，虽然每字节擦写次数可达10万次、数据可保
存100年，但是它也是又有寿命的，特别是在仪表调试阶段，就已经对它改了无数次，
再加上现场调试的话，也会减少它的寿命。因此程序设计的时候多一个判别功能，即判
断E2PROM内存中的现存数据跟调试人输入的数据是否相同，如果相同的话就不对它进
行读写，如果确认不同，则往里写入数据。程序如下：
先读出E2PROM内存中的现存数据，并跟R1(即要写入的数据)内数据进行比较，
不相同则进行写操作，否则就不写；
WR：CLREA；判断是否要写
MOVR0，躬；数据读出放入内存3中
CALLRD
MOVA,@R1
CJNE凡3，WL；读出数据跟要写入数据进行比较
SETBEA
PET
WL：CALLEPWR；写入
SJM畔WR
下面是纯写入程序，参照图5．3。先使CS置低，随后不断地产生时钟脉冲，然后
先发送WRITE(写命令#2)，同时写入的还有地址，紧随其后就是写入数据。因为写
入数据需要一个过程，因此需要判断数据是否写完，然后进行其他操作。状态寄存器的
最后一位就是写操作有没有完成的标志，因此可以对它进行检查，看“写”操作是否完
成。详细程序如下：
EPWR：CALLWREN；纯写子程序
CLRCS
MOVA．女f2
MOVC，EPB
MOVACC．3，C；写允许
CALLⅥ低Z
MOVA‘B
CALLⅥrRZ
MOVA,@R1
CALLWItZ
SEIBCS
WRR：CALLRDSR
；写入的地址B
；假1)-->03)
陈忠华；基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
JBACC．0，WRR；检查状态
CLRWP
RET
5．2串口通信功能实现
在实际的工作中，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算
机与其他计算机之间也往往要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。
串行通信是指：数据是一位一位按顺序传送的通信方式。它的突出优点是只需一对
传输线(利用电话线就可以作为传输线)，这样就大大降低了成本，特别适用与远距离
通信；其缺点是传送速度低。
5．2．1串行通信协议
通信协议是对传送方式的规定，包括数据格式定义和数据位定义等。通信双方必须
遵守统一的通信协议。本课题以异步串行通信协议规定的字符数据的传送格式。
1．起始位
通信线上没有数据被传送时处于逻辑l状态。当发送设备要发送一个字符数据时，
首先发送一个逻辑0信号，这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设
备，接受设备检测到这个逻辑低电平之后，就开始准备接收数据位信号。起始位所起的
作用就是设备同步；通信双方必须在传送数据位前协调同步。
2．数据位
当接收设备受到起始位后，紧接着就会收到数据位。数据位的个数可以是5、6，7
或者8。51系列单片机串行口采用8位或9位数据传送。这些数据位被接收到移位寄存
器中；构成传送数据字符。在字符数据传送过程中，数据位从最低有效位开始发送，依
次顺序在接收设备中被转换为并行数据。
3．奇偶校验位
数据位发送完之后，可以发送奇偶校验位。奇偶校验用于有限差错检测，通信双方
需约定一致的奇偶校验方式。
4．停止位约定
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在奇偶校验位或数据位(当无奇偶校验时)之后发送的是停止位．停止位是一个字
符数据的结束标志，可以是1位、1．5位或者2位的高电平．接收设备收到停止位之后，
通信线路上便又恢复到逻辑1状态，直至下一个字符数据的起始位到来。
5．波特率设置
通信线上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间，每一位的信号持续时间都
是由数据传送速度确定，而传送速度是以每秒多少各二进制位来衡量的，这个速度叫波
特率。例如：如果数据以300各二迸制位每秒在通信线上传送，那么传送速度为300b／s。
6．握手信号约定
，握手信号可以说是上位机和下位机进行数据通信时用的“密码”，也就是协议的
意义所在。当握手成功的时候，数据才开始在数据线上进行流通，即通信成功。
5．2．2本课题协议简介
1．本课题协议规定每一帧数据均为1l位．
1位起始“0”+8位数据+1位命令标志+l位停止位“1”．如果是命令，则命令标
志为l。命令标志占用了普通通讯中的奇偶校验位。在用、，B或Vc编程时，采用“M”校
验，即可令校验位mI；采用“S”校验，即可令校验位m0。
命令帧；
fI起始位0
命令码(8自
数据帧：
2．仪表访问方式与步骤：
对仪表的访问共有4种操作：
位§1)
位iO)
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
A：读仪表动态数据，操作码：AAH。
B：读仪表控制参数，操作码：BBH。
C：写仪表控制参数，操作码：CcH。
D：对仪表输出进行强制操作，操作码：DDH。
无论对仪表进行如何操作，均按以下步骤：
①主机发出设备号(1字节命令帧)。
②从机返回：设备号+型号代码(共2字节数据帧)。
⑤主机立即发出操作码+操作数(字节数与仪表型号及操作码有关)。
④从机返回应答数据(字节数与仪表型号及操作码有关)
对各型仪表的访问，前2步的格式全部一致，而后2步有所不同。
例如：RS485总线上的17号表为2型表，访问操作的前2步为：
①主机发出设备号(命令帧)
厂矿r矿T．丁1-丁T百T百T百_r可llH(设备号)
②从机返回设备号+型号代码(2个数据帧)
IIH(设备号)
22H(型号代码)
后2步操作根据仪表型号及操作码的不同而不同。
本课题属于2型表：
A、读仪表动态数据，操作码：AAH。后2步操作步骤如下：
③主机发出操作码AAH(命令帧)
匹匹卫卫工Ⅱ丑卫卫枷
④从主机返回动态数据(5个数据帧)
l010l0lO
校验
状态
温度值L
温度值H
状态字节的内容如下：
AAH
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状态字的低4位在仪表上均对应1个状态指示灯。灯亮时，该仪表即置1。4、5位
表示仪表是否已接收到了强制输出命令。
B；读仪表控制参数，操作码：BBH。后2步的操作如下：．
③主机发出操作码BBH(命令帧)
BBH
④从机返回控制参数(8个数据帧)
1O111O11
校验
上限温度L
上限温度H
下限温度L
下限温度H。
控制回差L
控制回差H
BBH
C、写仪表控制参数，操作码：CCH。后1步的操作如下：
③主机发出操作码：CCH(命令帧)+控制参数(8个数据帧)
ll00I1OO
校验
上限温度L
上限温度H
下限温度L
下限温度H
控制回差L
控制回差H
CCH
此操作从机无数据返回。
D：输出强制操作，操作码：DDH。后1步的操作如下：
⑧主机发出操作码：DDH(命令帧)+强制命令(2个数据帧)
DDH
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
下限上限
OOO0OO
强制强制
下限上限
OOO000
强制强制
此操作从机无数据返回。
强制命令码实际上是状态字的4、5位。
6系统软件设计
2次重复
上一章介绍了各个模块的工作原理及硬件和软件的实现，本章将介绍软件的
总体设计。有了各个功能块的软件实现方法，软件的总体设计就变得简单了，软件
设计中一个重要的思想就是采用模块化设计，把一个大的任务分解成若干个小任
务，分别编制实现这些小任务的子程序，然后将子程序按照总体要求组装起来，就
可以实现这个大任务了。这种思路对于可重复使用的子程序显得尤为优越，因为不
仅程序结构清晰，而节约程序存储空间。
6．1系统初始化程序
系统初始化程序是为了在进入主程序循环之前，做好必要的准备工作，包括如
下内容：
·停止)(25043内部的看门狗。
·设定X25043内部WDT为定时器模式，定时为O．25秒，并允许内部WDT
中断。
·设定U0端口状态，全部设定为输入状态，降低功耗。
·初始化E2PROM，设定位于E2PR0M内的看门狗定时为1．4s。
·从护E2PRoM读入校准数据，将校准数据写到内存。
●启动位于E2PROM内的看门狗。
·将E2PROM的片选端CS置为l，使EPROM进入待机模式，以降低功耗。
·设定校准按键为中断允许状态。
●总中断允许(GEEGenerallnterruptEnable)设为l。
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●显示模块开始。
·PID参数初始化。
·PWM参数初始化。
6．2程序的主循环框架
程序的主循环框架如图6．1，在系统进行一系列的准备工作即初始化之后，程序就
进入主循环，主循环的工作是进行采样时闫控制、控制测量过程、LED显示循环、按键
检测并且处理、数据查表处理、线性插值、数据显示，然后周而复始地进行主循环程序。
在主程序循环的过程中随时响应按键中断，进入校准程序。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
I兰盟到作为线性姣．准的
最大值和最小值
。”，
，山-
-蝶≮：毫≥h．
‘司霉墨=兰三r￡>
r否．．；P}
√__
／…V，／、
、，。
图6．1主程序逻辑图
fig．6．Imaincodeflowchart
一“一
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6．3校准程序
正常情况下数字温度表运行在测量显示状态下，校准的启动是通过响应按键SET
键长按2s的方式来实现的，本次设计选择P2．7为进入校准状态的按键输入端。校准程
序入口也就是设在单独的子程序中，进入子程序后，进行如下操作：
·按键去抖动、干扰检查。
●进入循环活动状态。
·判断是否已经在校准状态，如果已经在校准状态，则表示是在校准中途按SET
键，表示放弃校准，此时不保存校准数据到E2PR叫，直接复位系统，进入正常
测量显示状态。
进入逐点校准循环。
LED显示。
扫描按键KEYNEXT是否按下。
调入校准点数据。
LED显示进入校准标准点状态。
扫描按键KEYNEXT是否按下。
判断E2PROM值与现有输入值是否相同，相同则不往E2PROM星写入，不相同则
开始写入E2PRoM。
写入E2PROM。
显示测量数据(放电时闯比率)．
扫描按键KEYeNEXT是否按下。
此点数据存入内存。
循环进入下一点。
全部校准点结束后，退出校准程序，校准数据存入E2PROM
调用复位程序，重新初始化系统，进入测量状态。
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
智能温度控制系统的应用
此次智能温度控制系统的开发设计是是受大连昌达科技发展有限公司委托而开发
的，现在已经处于试用阶段和系列化发展状态，即将应用于石油、化工、楼宇供水等工
业现场。因为系统是按照用户的要求量身定做的，在能实现同样功能的情况下选择集成
度高、性价比高的片子，来完成此次设计，而且用户的一些特定要求都在系统中得以实
现。不管在性能上，还是在成本上，都是其他控制仪表所不能比拟的，具有很大的竞争
优势。
图7．1为最终的供电电源原理图；图7．2为放大电路的原理图；图7．3、图7．4分
捌为主板和显示板的PCB图；图7．5为最终实物图。
专l叠．pi避≮—镀警≮．强|”{{挚七≮莘o{j措卜，戎每2童-蒋薷鞯翻车簿群嘲幕#爨三；{丰簿
臻辩#鞲j萼蒋#掰一卜卜；。蒋哥≥挣一，li暑矗p隶毒≮Sj蕊意按砖崩#嗡蕊手翠：器翟，哥
蔷咕≯j“妇匠量：生}tH～‰茹再一{善曩了一瀑≯I；’一姊一冀算}Tw舶vI^‘，1：2{k
vl：兰乏r川L主，彩罄}翌芋童一l：≤：甄：
：波?划5一…Ek蔓恐置J盐爱奠．穗l一1}奎土
图7．1电源原理图
fig．7．1principlecircurtofpower
盔塑奎堂堡主丝塑
r匕。)，)，工一i
-11
．1，Lk
7fLJ二>1
，tl甲。“。ajar
’埘≯垂旨F
．上
图7．2放大电路
fig．7．2magnifycircurt
图7．3主板PCB
船．7．3mamboardPCB
一47-
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
圈7．4显示板PCB
风．7．4displayboardPCB
图7．5控制表实物
ng．7．Icontrolsystemobject
一鹋一
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总结展望
一、结论
在本次智能温度控制器的设计中，低成本、模块化和可扩展化是主线。
1．在模块化设计方面，①按每个要求的功能，从单片机，显示器、放大器、到存储
器和传感器，都尽量选择市场上通用性最好的产品；②硬件电路设计方面，也预留了管
脚空间，为以后的功能扩展做好准备。③软件设计融入模块化、通用化思想，核心的方
法就是每个功能子程序化，主程序只是对各个功能的标志位进行判断，依照标志位来决
定程序的走向，不用的模块进入休息状态，以最大限度地降低功耗。例如，采样间歇状
态时，关闭单片机内部除看门狗定时器之外的所有模块，切断传感器和放大器的供电。
将外部存储器置于休眠状态，只有显示器处于活动状态，最大限度地降低了功耗，提高
寿命。
2．降低成本的措施方面，在满足性能的前提下，尽量选择低成本元件，采用将校准
曲线分段存储、线性插值的方法，简化仪表的设计，降低对传感器的线性的要求等等，
这些措施的综合应用，最大限度地降低了整个系统的成本。
3．从用户的性能要求和环境的要求来看，PID模糊控制完全可以满足这些现场所
要求的控制精度。即使控制不住现场设备，也能够及时采取保护措施，切断处于变频状
态的继电器，以应变出现控制不力的情况。
二、展望
嵌入式系统已经渗透到多个领域一工业自动化、数据通信、电信、仪器仪表、卫生
保健等等，它不但具有一般计算机系统的功能和特点，还在可靠性、功耗，实时性、结
构和体积等方面性能卓越。现代船舶的自动化实际上就是大型的、移动的工业自动化，
它不但应具有过程控制功能，而且还应具有信息管理能力。目前船舶自动化正朝着微型
化、智能化和网络化的方向发展，而嵌入式系统恰恰能够全方位满足船舶自动化发展
的需要。相信不久的将来，随着嵌入式系统的发展，船舶自动化将进入飞速发展阶段，
我国将成为真正的船舶科技大国。
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
参考文献
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一51-
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
附录A部分主程序以及子程序(C)
charByte_Read(unsignedcharinputH。unsignedcharinputL)／／读一字节，调用
前打开IAP功能，／／入口：input=字节地址，返回：return=读出的字节
{
unsignedcharbb：
ISP_CONTR=ENABLE_．ISP；／／打开IAP功能，设置FLASH操作等待时间
ISP_CMD=ISP—IAP—BYTE_READ；／／设置位字节读模式命令
ISP__ADDP,H=inputH；
ISP_ADDRL=inputL；／／设置目标单位地址的高低8位地址
ISP．_TRIG=Ox46；
ISP_TRIG=Oxb9：
bb+=l：
，returnISP_DATA：
}／／料料料料料}以上是FLSH读操作子程序
／肛水木料料料料以下是FLSH写操作子程序
voidByte_Write(unsignedcharinput，unsignedcharinputH，unsignedchar
inputL)／／写一字节，调用前打开IAP功能，
／／入口：input=字节地址，
{unsignedcharbb：
ISP-cONTR=ENABLEISP；／／打开IAP功能，设置FLASH操作等待时间
ISPCMD=ISP—IAPBYTE_PROGRAM；／／设置位字节写模式命令
ISP_ADDRH=inputH；
ISP_ADDRL=inputL；／／设置目标单位地址的高低8位地址
ISP_DATA--input：
ISP-TRIG=0x46；
ISPJRIG：Oxb9：
bb+=1：
／／料料料料料}以上是FLSH写操作子程序
∥}料料料料料以下是FLSH擦除操作子程序
大连理工大学硕士学位论文
voidByte_Erase(unsignedcharinputH。unsignedcharinputL)／／擦除一字节，调用
前打开IAP功能／／入口：input=字节地址
{unsignedcharbb：
ISP_CONTR=ENABLE__ISP；／／打开IAP功能，设置FLASH操作等待时间
ISP_CMD=ISP—IAPBYTE_ERASE；II设置位字节读模式命令
ISP_ADDRH=inputH；
ISP__ADDRL=inputL；／／设置目标单位地址的高低8位地址
ISP_TRIG=Ox46；
ISP．TRIG=Oxb9；
一bb+=l：
)
／／料料料}料宰宰以上是FLSH擦除操作子程序
voidADC_PowerOn0／7龇上电．
{’
ADC．．CONTRJ=0xS0；／／开AD转换电源
yanshi(20)：／／开AD转换电源加延时，lms以内就足够了
voidSet—P10-Drain()
{
PIMOI=0x01：
PIMIl=0xoi：
}
voidGet如里esult0
{
ADC_DATA=O；
ADCChannelj受sult=0；
AI)C_CONTRl=Ox08：
while(／I,DCCONTR＆OxlO=O)：
／／设置PL0，设AD通道所在的IO模式为开漏模式
／／设置P1．0为开漏模式
一53-
／／启动AD转换
，?裁氍沁是否尧茂
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
yanshi(1)
ADC_CONTR&=Oxe7：／／清OADC_FLAG,ADC_START位，停止AD
转换
ADC_Channel§里esult=ADC_DATA；
ADCChannel旦里esult=ADcShannel§里esult<<2；
AI)l：_Channel_O_Result=M)C_Channel_O_Resultl(ADCLOW2＆Ox03)；／／保存数据
．ADC_Pressure=ADCChannel-o-Result5．0／1024；／／转换成电压值
}
voidsplit_BCD_AD(floatinput)
{
AD_gewei=((int)(inputlO))％10：
越shiwei=(int)input：
}
voidsplitBCD—DISP(unsignedcharinput)
{
DISP_gw=input％lO；
DISP__sFinput／lO；
)
／／输出命令子程序
∥定义一无符号整型变量存储12字节的命令字。
voidch451_write(unsignedintcommand)
unsignedchari：
EA=O：
ch451一load=l：
for(i=0：i<12：i++)(
一54一
f7关部颧
／／2,载数据
／／送入12位数据，低位在前
大连理工大学硕士学位论文
ch451dout=command&l：
ch451_dclk=O；
comand>>=l：
ch451_dclk=l：／／上升沿有效
)
ch451一load=O；7／命令开始
ch451_10ad=1；／／加载数据
EA=I：f7开寺暾
J
／／牛幸宰丰年j槲禾爿c0蚌幸·睥宰木料木宰料牢幸幸书木料料爿c牛枣木宰杯木木料料宰木料
／／输入命令子程序，婀U从451读一字节
unsignedcharch451_read()
f
unsignedchari：．
unsignedcharcommand，keycode；／／定义命令字，和数据存储器
co胁and=Ox07：
ch451load=O：
for(i=O；i<4：i+十){
ch451dout=co衄and&l：
ch451dclk=O：
com】and>>=l：
ch451dclk=l：
ch451load=l：
keycode=O；
for(i=0；i<7：i++){
keycode<<=l：
keycodel=ch451_din；
ch451dclk=O：
ch451dclk=l：
／7输入读451命令字
／／送入最低位
／／往右移一位
／／产生时钟上升沿锁通知CH451输入位数据
／／产生加载上升沿通知CH451处理命令数据
7f清豫keycode
／／数据移入keycode，高位在前，低位在后
／／从高到低读入451的数据
／／产生时钟下升沿通知CH451输出下一位
一55-
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
return(keycode)：／／反回键值
}
／／：Ic木掌斗淋丰j：木术术书木料木宰料木木术木_；木凇木料爿c木牛书宰凇_睐牛}球球宰料半宰料宰术
voidch451一inter0interrupt3／／?l中断，每lOres中断一次
{
TLl=0x59：
THl=Oxf4：
CH451．KEl『=ch451_read0：
Pump_delay--；
if(Pump_delay==O)flag_Pump_delay=l：
Runmodl_counter++；
if(Run_modl_counter一12000){flag_2min=l；Runmodl_counter=O；}
Cyl—counter++；／／各种标志位置位检测
counter4++；／／用于倒计时3分钟退出
counter5--；／／用于倒计时开机lOs
if(counter5==0)
{
counter5=100：
timer5=l：
}
counter7一；／／用于倒计时开机lOs
if(counter7==O)
{
counter7=50：
timer7=l：
)
counter3--；／／实时时钟++
if(counter3==O)
{
cOunter3=100：
一56—
大连理工大学硕士学位论文
RT_sec++：
if(RT_sec>60){RT_sec=O；f辽_min++：l
if(RTmin>60){RTmin=O；RThour++；}
}
counterO-二：，／定时器抖
if(eounterO=O)
{
counterO=lO；／IO．1s计数器重新赋值
if(counterl1=0)counterl一一：
if(kt一-I＆counterl=O)timerl=l：
if(counter21=O)counter2--；
if(kt=l＆counter2==O)timer2=l：
J
}
voidOutput595(unsignedcharc)／／DO输出数据到74HC595子程序
{
unsignedcharn：
n=8：
Hc595—毗CLK=1：
do
(
HC595．_DAT=c＆OxOl：
C>>=1：
HC595_SH_CLK=I：
Hc595_sH—CLK=0：
}补ile(_n!=0)：
Hc595_sT-cLK=0：
}
voidP_outl(unsignedcharc)／／继电器1操作，0一停止
f
if(c一---O)Output595(PumpcommandIOx03)；／／xxxxxxll
if(c一---I){if(flag_Pump_kk—O)
一57．
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
(
flag-Pump_kk=l：
Output595(Pump_commandIOx03)；
Pump_delay=80：
l
if(flagPump_kk==l＆flag_Pump_delay==1)
{
Output595(Pump_comand＆Oxfe)：
flag_Pump_delay=O；
flagPump_kk=O；
}
)
if(c一2){if(flag_Pump_kk==O)
{
flag-Pump_kk=l：
OutputS95(Pump_commandOx03)：
Pump_delay=80；
)
if(flagPump_kk一---1＆flag_Pump_delay==1)
{
Output595(Pump_comand＆Oxfd)：
flag．Pumpdelay=O：
flag．_Pump_kk=O；
)
}
voidP_out2(unsignedcharc)
{
if(c==O)Output595(Pump_command
if(c==1)fif(flag_Pump_kk—O)
／／继电器2操作，I--变频工作
OxOc)：／／xxxxlIxx
一58—
大连理工大学硕士学位论文
{
flag_Pumpkk=l：
Output595(Pump_commandfOxOc)；
Pump_delay=80；
}
if(flag_Pump_kk一---1＆flag_Pumpdelay=1)
f
Output595(Pump_command＆Oxfb)：
flag_Pump_delay=O：
flag_Pump_kk=O；
}
}
if(c==2)fif(flag_Pumpkk=O)
{
flag-Pump_kk--1：
Output595(Pump_commandIOxOc)：
Pump_delay=80：
J
if(flag_Pump_kk=l＆flag_Pump_delay—1)
{
Output595(Pump_command＆Oxf7)：
flag_Pump_delay=O：
flag-Pump_kk=O；
)
}
voidP_out3(unsignedcharc)／／继电器2操作，2一工频工作
f
if(c=O)Output595(Pump_commandIOx30)：／／xxllxxxx
if(c=1){if(flag_Pump_kk--=O)
一曲．
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
f
fiag_Pump_kk=1：
Output595(Pump_commandIOx30)：
Pump_delay=80；
}
if(flag_Pump_kk=l＆flag_Pump_delay--1)
{．
Output595(Pump_commandIOxef)：
flag_Pump_delay=O：
flag—Pump_kk=O；
)
)
if(c==2){if(flag．．Pump_kk==O)
{
flagPump_kk=l：
Output595(Pump_commandlOx30)：
Pump_delay=80；
}
if(flag_Pump_kk==l＆flag_Pump_delay==1)
(
Output595(Pump_commandIOxdf)；
flag_Pump_delay=O；
flag_Pump_kk=O；
}
}
}
voidturn_key．．sub0
{
if(CH451_KEY—turnkey)kk=l；
if(CH451_KEy--=(turnkey—Ox40)＆kk=--1)／／flag_zhuanhuanjz=O，校准出厂功
能码
一60—
大连理工大学硕士学位论文
counter4=O：
if(flag_zhuanhuanjz—1)
{flag_zhuanhuanjz=O
kk=O：
flag_zhuaahuanjz=l；
kk=O：
／／校准子程序”)’
voidup_downkey_sub0
{
if(flag_zhuanhuanjz==1)／／功能码加减操作
{
if(CH451_KEY=upkey)flag_gongnengntal=1；
if(CH45I_KEY一(upkey—Ox40)＆flag_gongnengmal=1)
{
counter4=O；／／用于3分钟设定退出
FleiAddDec++；／／功能码加r设定
flag_gongnengmal=0：
if(FleiAddDec—parameter+1)FleiAddDec=O
if(CH451KEY一---downkey)flag_gongnengma2=l：
if(CH451KEY一(downkey—Ox40)＆flag_gongnengma2==1)
{counter4=O；／／用于3分钟设定退出
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
FleiAddDec--；／／功能码减1设定
flag_gongnengma2=0；
if(FleiAddl)ec
}
}
if(flag_zhuanhuanjz=0)／／参数值加减操作
f
if(CH451_KEY-----upkey)
{kk=l：
if(kt==0)(kt=l；
VleiAddDec=Flshvalue[FleiAddl)ec]
V1eiAddDec=0：
／／加值时候闪
}
if(CH451_KEY==(upkey一0x40)
{
VleiAddDec++：
counterl=20
＆kk--=1)／／单加
／／出厂值加1设定
if(VleiAddDec>FlshvalueHigh[FleiAddDec])
Flshvalue[FleiAddDec]=YleiAddDec：
timerl=0：
counterl=20：
Commond_CH451_TWINKLE=CH451_TWINKLEIOxl3
ch451_write(Con-蚰ond_CH45I_．TWINKLE)：
klF0：
kt=0；
}
if(CH45I_KEY=upkey＆kt=1)／／连加
一眈一
大连理工大学硕士学位论文
{while(timerl一---I＆CH451KEY--=upkey)
{if(timer2=1)
{
VleiAddDec=F1shvalue[FleiAddDec]：
VleiAddDec++；
counter2=2；
tfmer2=O；
Commond_CH451TWINKLE=CH451_TWINKLEIOxlO；／／连续加，并且加值时候不闪
ch451vrrite(Commond_CH451_TWINKLE)
Flshvalue_High[FleiAddDec])VleiAddDec=O：
Flshvalue[FleiAddDec]=VleiAddDec
)
l
if(CH451_KEY=downkey)
{kk=l：
if(kt==O)(kt=l：
counterl--40：
}
)
if(CH451_KEY一---(downkey-Ox40)＆kk----一1)
{V1eiAddDec=F1shvalue[FleiAddDec]：
VleiAddDec一：／／出厂值减1设定
if(V1eiAddDec
DSPjiaozhun()：
“蜂磕
if(V1eiAddDec
一63．
>
陈忠华；基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
Flshvalue[FleiAddDec]=VleiAddDec；
timerl=O：
Commond_CH451TWINKLE=CH451-WINKLEOxl3
ch451_write(Commond．_CH451_TWINKLE)：
kk=O：
kt=O：
}
if(CH451KEY==downkey＆kt==1)
／／加值时候闪
／／连减
{while(timerl一-I＆CH451_KEY==downkey)
fif(timer2==1)
{VleiAddDec=Flshvalue[FleiAddDec]：
VleiAddDec--；
counter2=2：
timer2=O：
Co聊ond_．CH451．_TWINKLE=CH451JwINKLEOxlO；／／
连续减l，并且加值时候不闪
ch451jrite(CommondCH451一wIN}(LE)：
if(VleiAddDec
VleiAddDec=Flshvalue_High[F1eiAddDec]：
Flshvalue[F1eiAddDec]=VleiAddDec：
DSP_jiaozhun0：
)
}
}
voidsub_get_DI()
{
unsignedchara，b
一64—-
／／DI输入子程序
大连理工大学硕士学位论文
a=P2：
a=a＆(OxOf)：
a=~8：
b=last__GET_DI；
last』盱_DI=a：
if(a—b)GETDI=a；)
／／上电读FLSH初始化
voidReadsish0
funsignedchari：
一for(i=O；i<(parameter+1)；i++)／／从flash中取值放入数
组Flshvalue中。
f
F1shvalue[i]=Byte_Read(0x28，i+OxlO)：
}
)
voidCH451一／nit0∥cH45l初始化子程序
fch451一init_sub()；
ch451jrite(CH451_RESET)：／／内部复位
eh451_write(CH451一STS僦)；，，开显示．键盘
eh451_rrite(CH451_flSP)；／／设定显示
}
voidAD_init07f硒视始化
{
ADCPowerOn0i／／ADC上电
Set—P10一Drain()：／／设置P1．O，设AD通道所在的IO模式为开漏模式
SetADCChannel_00：／／选择P1．o作为A／D转换通道
}
一65．
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
voidTIMER_init0／／定时器参数初始化
{
counterO=5：
counterl=40：
counter3=100：：
timerl=0：
timer2=0；
timer3=O；
}
voidP咖_inti0／／
{
／／定时器0，定时20ms
／／定时器3，定时1s，到时间timer3=l
PWM初始化
040D=Ox00；／／设置PcA定时器
CL=Ox00；
CH=Ox00；
CCAPOL=Oxff；
CCAPOH=Oxff；
ccAPMO=0x42：／／01000010设置PCA模式0的PWM模式
CR=1：
}
／／术宰宰宰牟木宰宰半奉半牢料术冲：书串宰木料木料料半木料料木料=Ic乖：Ic牢木木半牛宰料半料牛牛串料牛牛乖乖料丰料枣木料∥
／／主程序开始
／／唪木_睥宰木料}料木凇料木车砷c料半料料半乖木幸乖拳木料拳术料_睐日睥水枣木料爿c木料掌料木木卑宰料木料水宰牢宰牛宰／／
main()
{
unsignedchari：
NUM=100：
EA=0：
TMOD=Oxl2：／／工作模式：16位计数器
TCON=Ox50；／／开息定时器1
IE-Ox08：／／定时器l开
TLI=OX59：／／
THI=OXf4：／／T1定时20ms中断
大连理工大学硕士学位论文
TLO=O；／／(65536-922)TO计时，作为PWM的频率
THO=O：
EA=I：
P2MO=OX00：
P2MI=OxTO；
TIMER_init0：
AD．init0；
CH451一init0：
Readslsh0：
一PwM_inti0：
Count_down()：
设置
／／Output595(OxfO；
while(1)
{
／／设置D0为推挽输出
／／定时器参数初始化
ff晒视始忧
／／通知四线输入
／／读取断电上次FLSH值
／／P聊初始化，并且开始工作
∥∥倒计时lOs，剐开机等待lOs用户可以
／／DO输出
if(Old_cylcounter!=Cylcounter)
{
Oldcylcounter=Cyl_counter；
ch451_write(Co哪ondCH451-DIGO)：
ch451jrite(Comond__CH451DIGI)：
ch451_’r=rite(co哪ond__CH451DIG2)：
ch451write(ComondCH451_DIG3)：
ch451write(Comond_CH451_DIG4)：
DSPnomnl0：／／正常显示函数
flag_set=O：
flag_chaxun=O：
if(CH451KEY==setkey)
t
kk=1：
if(kt一0){kt=l；
cOunterl=60
)
一67．
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
)
if(CH451_KEY==(setkey—Ox40)＆kt==1)
(if(timerl==1)
fkt=O；
kk=O：
counterl=60：
timerl=O：
flag_set=l：
)
)
Get—AD—Result0：／／AD采集；
if(ADC_Pressure>2．9＆ADC_Pressure<3．1)ss=l
elsess=O：
if(timerT==l＆ss-一O)
{
timer7=O：
counter7=100：
if(flag_first==O)
(
P_outl(1)；
flagfirst=l：
PI蹦outl2P阳VLout：
e3=e2；
e2=el：
e1=3．O一^DCPressure：
PIp—Increment=30凇(1．25．ei一3．5．e2+2．45．e3)
P吼一out=PWM_outl+PIDIncrement；
if(P删_out>255)PWM_out=255：
if(P硼_out
pulse_width=(255一(unsignedchar)PWM_out)：
CCAPOL=：pulse_width：
CCAPOH=pulse_width：}
／／第一次启动吗
一髓一
大连理工大学硕士学位论文
“
if(flag_Pump_kk-----O)
{
Pumpdelay=50：
flag_Pump_kk=-I：
}
if(flagPump_dela严1)
{
flagfirSt=l：
Output595(Oxbf)；
flagPump_delay=O；
flag_Pump．．kk=O；
)
)
else／／非第一次启动
{
if(PWM_out>204)
{
if(PWM_out<230)
else
{
／／即Vout<20％
Runmodl_counter=O；／／即Vout>lO％
／／即Vout
if(flagPump_kk—O)
{
Run_modlcounter=O；
fla时ump_kk=l：
}
if(flag-2min一1)
{
Output595(Oxff)：
Run_modlcounter=O；
flag_Pump_delay=O：
flag_2min=O：
flag_first=l：
一69·
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
}
1
)
if(PWM_out<204)／／即Vout>20％
f
P_outl(I)：
if(flag_Pump_kk==O)
{
Pump_delay=50；
flag_Pump．_kk=l：
)
if(flag_Pumpdelay一1)
{
Output595(Oxbf)：
flag_Pumpdelay=O；
flag_Pump,kk=O：
)
}
}
flag_zhuanhuanjz=O；／／校准时初值，参数值闪烁
FleiAddDec=9；／／功能码显示09，为压力设置值
counter4=O；II用于3分钟设定退出)
while(flag_set=1)／／进入校准子程序
{
if(counter4>9000)flag_set=O；／／用于3分钟设定退出
DSPjiaozhun()：
turn_key_sub0；
up_down_keysub0：
if(flag_zhuanhuanjz==1)
{
Commond_CH451_TWINKLE=CH451_TWINKLEiOxlc：
大连理工大学硕士学位论文
ch451write(Commond_CH451_TWINKLE)：
)
else{
CommondCH451_TWINKLE=CH451TWINKLEIOxl3；
ch451_write(CommondCH4513wINKLE)：
}
if(CH451KEY—setkey)fif(kk==0)kk=l：}／／退出校准子程序
if(CH451_KEY一(setkey—Ox40)＆kk-----1)
(kk=O：
flag_set=0：
J
J
}
一71．
陈忠华：基于单片机的数字温度控制系统的设计与实现
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
陈忠华，王道顺，邢金有．X25043／45芯片的原理及其应用．仪器仪表标准化与计量
2006．12．
大连理工大学硕士学位论文
致谢
在我完成毕业设计的时候，由衷地感谢我的导师邢金有教授，在攻读硕士研究生的
两年半时间里，时时能感受到邢老师慈父般的关怀。邢老师在传授理论知识的同时，多
次为我提供实践的机会，使我不仅增长了知识，也在实践中，完善了人格，提高了科学
素质。邢老师十分关心我的毕业设计论文及研究工作，多次提出宝贵的修改意见，给了
我奠大的精神鼓励和技术支持。
感谢大连交通大学机电教研室王道顺教授给予我专业知识方面的支持，是王教授带
领我开拓了以单片机为主的控制领域的宽阔视野，在本科专业知识的基础上，一路支持
我继续完成关于智能控制的研究。．
感谢大连伯源科技发展有限公司以及大连昌达科技发展有限公司阎德文经理和苍
伯工程师对我的指导及中肯的意见。
感谢黄一老师、刘玉君老师、马俊老师、林哲老师、黎胜老师以及船舶工程学院的
各位老师，他们严谨的科研精神，勤勤恳恳的治学态度深深感染着我，使我受益良多。
感谢和我一个教研室的同学们，感谢所有帮助我、协助我完成论文设计的所有同学
和朋友们，没有他们的支持就不会有我今天的成绩。
最后，特别感谢我的父母，感谢他们一直以来对我的支持与鼓励。他们在我遇到困
难时为我着急，并分享我取得每一点成果的喜悦。在本论文进程的最后阶段遇到的巨大
障碍也在他们的帮助下得以克服。
基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
作者：陈忠华
学位授予单位：大连理工大学
参考文献(42条)
1.杨叔子时序模型的诊断方法1986
2.徐新艳数字与脉冲电路2002
3.于海生.于培仁微型计算机控制技术2001
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5.方华刚.叶琅DSP原理与应用2006
6.璞良贵.纪名刚机械设计2000
7.MFWhileRollingElementBearingVibrationTransferCharacteristics:EffectofStiffness1979
8.虞和济.韩庆大.李沈设备故障诊断工程2001
9.董长虹.高志.余啸海小波分析工具箱原理与应用2004
10.付家才单片机控制工程实践基础2004
11.PDMcFadden.MMTOOZHYApplicationofSynchronousAveragingtoVibrationMonitoringofRolling
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12.滕素珍数理统计1990
13.王公望模拟电子技术基础2005
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15.蒋思敬.姚士春压力计量1991
16.ClassemTACMTheWignerDistribution-AToolforTime-FrequencySignalAnalysis1980(35)
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20.SeckerS.AyazEFeatureextractionrelatedtobearingdamageinelectricmotorsbywavelet
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21.LinJ.QuLFeatureextractionbasedonmorletwaveletanditsapplicationformechanicalfault
diagnosis2000(01)
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packetstransform2003
23.TexasInstrumentsMSP430ArchitectureandModuleLibraryUser''sGuide2000
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25.田野.侯跃谦.李萌.陆爽基于小波减噪的滚动轴承故障频率的识别[期刊论文]-煤矿机械2005(6)
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27.TexasInstrumentsMSP430xlxxFamilyUser''sGuide2000
28.何正嘉.訾艳阳.孟庆丰机械设备非平稳信号的故障诊断原理及应用2001
29.张建国.常英丽减速器中滚动轴承的故障监测研究[期刊论文]-煤矿机械2005(1)
30.张晓群.吕惠民压力传感器的发展、现状与未来2000
31.李戎压力传感器的现状及发展趋势[期刊论文]-西安工业学院学报2002(3)
32.XiaLiminWaveletpacketsanalysisofrollingbearingvibrationsignalandfaulttesting[会议论文
]2002
33.孟涛齿轮与滚动轴承故障的振动分析与诊断[学位论文]博士2003
34.洪宝林力学计量2002
35.陈后金.胡健.薛健信号与系统2003
36.MoriK.KasashimaN.YoshiokaTPredictionofspallingonaballbearingbyapplyingthediscrete
wavelettransformtovibrationsignals1996
37.TexasInstrumentTLV2211,TLV2211YAdvancedLinCMOSRAIL-TO-RAILMicropowerSingleOperational
Amplifiers
38.杨泽宽.王魁汉热工测试技术1987
39.徐章遂.房立清.王希武故障信息诊断原理及应用2000
40.蔡其恕机械量测量1984
41.孔亚林基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法研究[学位论文]硕士
42.艾玲基于MSP430单片机的数字式压力表的设计与实现[学位论文]硕士
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2006,27(z1)
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的使用方法及参数设定.实验证明:XM908P智能仪表配合各类传感器、变送器等,具有十分广阔的应用前景
2.学位论文尤伟军嵌入式网络化智能仪表研究2007
目前，在国外内工业控制邻域很多地方都会用到温度控制仪，而现在使用的温度控制仪都存在着误差比较大、显示精度较低、功能过于单一、控制
算法过于简单等诸多不足，为此设计了一种新型温度控制仪，显得非常重要，其融合了目前国内外使用广泛的嵌入式技术和以太网技术，用以提高系统
的各方面性能。该温度控制仪将采集上来的模拟电压信号经过A/D转换，再由CPU进行智能运算，得出相应的输出控制量，再经D/A转换输出一个标准电压
信号输出，对底层执行机构进行控制；同时将数据在LCD上进行显示以及通过以太网接口发送到上位机，完成了温度控制仪的智能控制、现场显示和数据
高速传输等工作，弥补了现行工业控制领域中温度控制仪的许多不足之处。本文主要是进行新型温度控制仪的研究，共分为几个部分进行全面地
阐述：首先，对目前流行的嵌入式技术的发展和应用十分广泛的智能仪表的发展及其背景进行阐述；其次，对系统嵌入式网络化智能仪表——温度控制
仪的整体结构及其性能进行比较全面的阐述；第三，对整个温度控制仪的智能控制算法进行比较、选择和设计阐述，在温度控制仪的设计中采用模糊自
适应PID算法作为现场控制的智能算法；第四，对温度控制仪的硬件结构进行设计，主要是嵌入式微处理器S3C44BOX的基本外围存储单元、LCD接口、以
太网接口、A/D接口、D/A接口等方面的设计与扩展；第五，对温度控制仪进行软件设计，软件设计主要包括两个方面：一是低层驱动程序的设计；二是
上层应用程序的设计；第六，主要完成了uClinux操作系统的参数修改、内核配置和系统移植等工作。最后，是对本研究课题的总结和展望，并且说明在
本文研究中存在的不足。本文把嵌入式技术和工业以太网技术应用于工业现场智能仪表的研究中，综合了嵌入式微处理器的高速运算能力、模糊
自适应PID控制算法的智能控制能力和工业以太网的高速数据传输能力，以满足在现场工业应用过程中，低功耗、快速响应、高精度数据采集等要求。
3.会议论文赵宏.刘新铁XM908P智能仪表在超速机温度控制中的应用2006
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微电子技术和通信技术的发展极大地促进了智能测量控制仪表的发展。单片机技术、通信技术及各种功能芯片的广泛使用为智能仪表的设计提供了
新的方案，使智能仪表成为了现代测控技术的主要工具。工业加热时经常使用电阻炉，对其温度控制时精度要求很高，同时多仪表组网可实现加
热系统的集中监控和数据管理。为此设计一个运行稳定、控制精度高、可通信的电阻炉温度控制系统具有一定的实际意义。本文以电阻炉为控制
对象、智能仪表为控制工具、热电偶为温度传感器、继电器为执行元件、RS-485串口通信设计温度控制系统。依据系统设计要求，全面讨论了智能仪表
的硬件设计、软件开发及抗干扰处理。硬件电路设计在保证技术指标的前提下，以简约为原则，合理选择各个芯片，充分利用了单片机的I/O资源
。软件设计时紧密结合硬件资源，充分运用定时时钟，完成了数据处理、显示、键盘操作、串口通信等功能。在算法研究方面，以电阻炉为研究
对象建立离散数学模型，依据超稳定理论设计了一个结构简单、易于实现的参考模型自适应(MRAC)算法，仿真结果表明该算法超调量小，跟踪速度快。
最后对系统进行调试及实验，实验结果表明该系统运行稳定、控制效果好、性价比高，具有良好的市场前景。
5.会议论文赵宏.刘新铁XM908P智能仪表在超速机温度控制中的应用2006
本文对XM908P智能仪表在超速机温度控制中的应用进行了论述.该仪表通过外部按钮或PLC输出接点可实现对仪表的控制、串行通信和报警等功能.文
章通过XM908P智能仪表在超速机温度控制中的应用,介绍了该仪表的使用方法及参数设定.实验证明:XM908P智能仪表配合各类传感器、变送器等,具有十
分广阔的应用前景
6.学位论文孙永杰热处理电炉多点温度控制系统的设计与实现2009
大型台车式电阻炉是进行热处理工艺的关键设备。由于其体积庞大、加热温度高以及工况复杂，对其温度进行精确控制难度较大。本文针对HSR-
1600-8型台车式电阻炉（以下简称本电阻炉），设计和实现一套合理有效的控制系统对其进行精确控制，以提高热处理工件的工艺品质，节约能源提高
效率，是具有现实意义和应用价值的。本文首先简要介绍了我国热处理工业以及电阻炉温度控制的发展现状、发展趋势，分析了电阻炉温度控制
的传统方法，在此基础上根据本电阻炉的结构和热处理工艺的要求，针对系统各回路温升速度不一致、回路存在静差、系统超调大、能源消耗大等问题
，设计了热处理电炉多点温度控制系统，给出了控制系统的整体结构，并对系统的硬件和软件进行了详细设计和实现。系统采用16台厦门宇电公司的经
济型智能仪表AI-518P作为现场控制器，采用Dell工作站级计算机作为上位机，上位机与现场控制器的连接采用RS-485通信总线，上位机软件采用组态王
进行编程组态的方式，实现系统的控制算法、监控、报警、数据记录等功能，系统软件操作简单易用，具有稳定性好、可靠性高等特点。其次
，针对电阻炉系统的结构和广义预测控制特点，应用针对多变量CARIMA模型的结构辨识和参数辨识方法，通过确定合适的采样周期和输人信号，获得可
供辨识的输入输出数据，离线辨识模型的结构，运用递推最小二乘法辨识模型参数，选择多变量广义预测控制作为主控制算法，实现了针对本系统
CARIMA模型的多变量广义预测算法。最后，根据HSR-1600-8型台车式电阻炉热处理工艺的要求，结合电阻炉历史运行数据，对电阻炉温度控制系
统进行了Matlab仿真。系统的实际运行数据和仿真结果表明，本系统能够按照工艺要求，解决回路温升不一致、回路静差和超调过大等问题，达到了预
定的控制要求。
7.期刊论文潘玉昆MC5000智能仪表在制瓶机料道温度控制中的应用-玻璃与搪瓷2001,29(1)
介绍和分析MC5000智能仪表在供料道玻璃液温度自动控制中的应用情况
8.学位论文吴继锋基于TCP/IP协议的网络温控仪表的设计与实现2005
本文共分四部分展开论述,第一部分,引言;第二部分,系统总体设计的方法,包括软件设计(TCP/IP协议的实现)和硬件接口的设计部分;第三部分,网络
仪表与现场设备接口硬件设计;第四部分,网络仪表接入Internet的软件设计,包括总体的软件设计的思想和具体实现的方法;同时给出了本网络控制仪表
的测试与应用场合;最后为结论部分.其中,第二部分作了设计方案软硬件的总体概括,第三、四两部分是具体的方案实现.基于单片机的智能设备接入
Internet的方法是一个全新的、完整的智能设备与网络通讯连接方案,具有开发周期短、成本低、接口简单等优点.本课题分别对智能仪表的软件和硬件
设计部分进行了详尽的阐述,并附有总设计的原理图,相信对相关设计人员会有一定的帮助.
9.期刊论文赵文冲应用智能化仪表组成的多功能温度控制器-自动化与仪表2002,17(1)
应用智能仪表组成的多功能温度控制器较好地满足了实验室中箱式电炉的控制要求，取得了较好的经济效益。
10.学位论文陈兴华智能温控仪表的设计及在温度环境测试器上的应用2007
本文介绍了电子产品失效测试温度控制仪的设计原理和方法，用热电偶测量加热器温度，用A/D转换芯片对采集到的温度信号进行处理，运用了经典
的PID控制算法。由热电偶、热电阻等传感器送来的电信号在测量桥路进行冷端自动补偿后，送入放大器，一面把信号进行放大，同时把非线性信号校正
为线性信号，经线性放大信号一路A/D转希电路把模拟量转换成数字信号进行数字显示，另一路传输到调节网络，进行规定的比较运算，同时输出一个需
要的控制信号和进行工作状态指示，最终实现了对加热器温度的精确控制。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1029929.aspx
下载时间：2010年3月15日
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