節能型供熱溫度控制器設計

2．5 電源電路及溫度顯示、按鍵電路
當穩壓器LM7805對單片機進(jìn)行供電時(shí)，220 V交流市電通過(guò)電源變壓器變換為交流低壓，再經(jīng)橋式整流電路和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不穩定的直流電壓。此直流電壓經(jīng)LM7805的穩壓和C3的濾波便在穩壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩定度好的直流輸出電壓。
單片機AT89C51的P1.6作串行數據輸出，連接到PS7219的DIN腳，P1.7和P1.5通過(guò)程序分別模擬PS7219的時(shí)鐘脈沖CLK及數據加載LOAD信號。PS7219的SA～SG，SDP端連接到各LED數碼管對應的a～f及dp端，DIG1～DIG3分別接3位LED數碼管的共陰極，從而實(shí)現位選。PS7219應緊靠LED顯示器放置，且連線(xiàn)盡可能短，兩個(gè)GND引腳均必須連接到地線(xiàn)上。系統只設4個(gè)按鍵，分別是功能鍵、增加鍵、減小鍵和確定鍵。在按鍵的線(xiàn)路連接中，每個(gè)按鍵并聯(lián)一個(gè)0．1μF電容，目的是實(shí)現消抖。

3 程序設計
3．1 系統主程序設計
主程序模塊的主要工作是上電后對系統初始化和構建系統整體軟件框架，其中初始化包括對單片機的初始化、D／A芯片初始化和溫度傳感器初始化等。隨后等待溫度設定，若溫度設定后，判斷系統運行鍵是否按下，若系統運行，則依次調用各相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統停止運行。圖5所示為主程序流程圖。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159290.htm

由于常規PID控制器控制效果不佳，溫度測量控制中存在非線(xiàn)性、時(shí)變、干擾和純滯后問(wèn)題，而增量式PID算法具有計算誤差小、切換無(wú)沖擊和可靠性高的特點(diǎn)，所以本系統采用該算法。數字增量式PID的輸出為：
△u(k)=a0e(k)-a1e(k-1)+a2e(k-2) (1)
其中，Kp為比例系數；TI為積分時(shí)間常數；TD為微分時(shí)間常數

3．2 溫度傳感器測溫子程序
溫度傳感器DS18B20的操作協(xié)議：初始化DS1820(發(fā)復位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數據。其操作程序流程如圖6所示。其中任何一步失敗時(shí)自動(dòng)重新初始化。

3．3 CAN通信模塊子程序
CAN通信的軟件設計主要包括3部分：CAN節點(diǎn)初始化、報文發(fā)送和報文接收。AT89C51通電或復位后，調用復位程序給SJA1000的復位端RST提供復位信號，使SJA1000進(jìn)入復位模式，SJA1000的初始化只有在復位模式下才可進(jìn)行。初始化程序主要包括以下寄存器的設計：(1)通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器定義：是使用Basic CAN模式或Peli CAN模式；是否能使CLKOUT輸出時(shí)鐘頻率；是否旁路CAN輸入比較器；TX1輸出是否用專(zhuān)門(mén)的接收中斷輸出。(2)通過(guò)驗收碼寄存器和屏蔽寄存器定義接收報文的驗收碼與對報文之間進(jìn)行比較的相關(guān)位定義驗收屏蔽碼。(3)通過(guò)總線(xiàn)定時(shí)寄存器定義總線(xiàn)的位速率、位周期內的采樣點(diǎn)和一個(gè)位周期內的采樣數量。(4)通過(guò)輸出寄存器定義CAN總線(xiàn)輸出管腳TX0、TX1的輸出模式、配置。最后，要清除SJA1000的復位請求標志進(jìn)入工作模式，方可進(jìn)行報文的發(fā)送和接收。
單片機將要發(fā)送的報文送到SAJ1000發(fā)送緩沖區，然后將SJA1000命令寄存器的發(fā)送請求標志位(TR)置位，發(fā)送過(guò)程南其獨立完成。在新報文寫(xiě)入發(fā)送緩沖區前，必須先檢查狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖器狀態(tài)標志(TBS)，若為“1”，發(fā)送緩沖器被釋放，可將新的報文寫(xiě)入發(fā)送緩沖器。否則，發(fā)送緩沖器被鎖定，新報文不能被寫(xiě)入。
報文接收也由SJA1000獨立完成。收到的報文通過(guò)接收濾波器放在FIFO隊列中，第1條報文進(jìn)入接收緩沖器，由狀態(tài)寄存器的接收緩沖器狀態(tài)標志位(RBS)和接收中斷標志位(RI)標出。單片機從接收緩沖器取走1條報文后，通過(guò)置位SAJ1000的命令寄存器來(lái)釋放接收緩沖器。

4 軟件調試
在硬件設計和軟件的編程后，將針對要實(shí)現的功能編寫(xiě)程序在Keil C51中將編譯無(wú)誤的程序運行，對整個(gè)系統而言，首先要對鍵盤(pán)輸入和數碼顯示進(jìn)行調試，就是整個(gè)硬件電路對照電路圖進(jìn)行檢查，查找錯焊、虛焊、漏焊等錯誤。檢查無(wú)誤后，便開(kāi)始運行電路，為保證穩定的電源供給，給PC機的USB接口提供5 V直流電源。將結果與要實(shí)現的理想狀態(tài)對照，再通過(guò)結果對硬件電路進(jìn)行檢驗和修改，并將所編程序進(jìn)行適當優(yōu)化，如圖7所示。運行結果證明整個(gè)系統穩定、可靠，滿(mǎn)足了設計要求。

5 結束語(yǔ)
文中研究了供熱溫度控制器的方案設計和結構組成，最終實(shí)現了一套較為完整的基于A(yíng)T89C51和CAN總線(xiàn)的節能型供熱溫度控制器。并對其各部分進(jìn)行了軟硬件設計，包括自動(dòng)測溫、單片機內部調節、設定理想溫度、CAN總線(xiàn)通信等功能模塊的電路設計和軟件實(shí)現。

pid控制器相關(guān)文章:pid控制器原理

晶振相關(guān)文章:晶振原理
溫濕度控制器相關(guān)文章:溫濕度控制器原理