軟件設計包括單片機的核心算法PID控制算法和各程序模塊設計。
一、PID控制算法
單片機溫度控制主要采用PID控制算法，其參數整定足重點。實際使用時必須在現場進行反復調試和修正，才能找出理想調節參數。采樣周期r的選擇首先必須滿足采樣定理。從理論上說，r越小，即采樣頻率越高，準確度越高；T趨于0時，離散系統變成連續系統。但是，采樣頻率過高時，既加重計算負擔，又影響調節效果。這是因為單片機系統根據偏差信號進行調節計算，采樣周期丁太短，偏差信號也會過小，影響單片機系統的調節作用。應綜合考慮被控系統的滯后特性、時間常數以及加到對象上的擾動頻率等因素，合理地選擇采樣周期。比例作用是在溫度實際值與設定值出現偏差時才起作用的。
在控制過程中，偏差總是存在的。一般講，比例作用越大，超調量也越大，雖然調整周期短了，但會使溫度猛漲猛落，波動范圍大，過渡時間加長，甚至會出現長時間等幅振蕩，被控溫度長時間達不到穩定狀態；比例作用弱時，輸出超調量過小，會使溫度波動周期明顯增長，偏差長時間不能消除I 4I。積分作用可理解為調節系統的惰性大小。積分時間長，積分作用小，偏差消除得慢，即調過程慣性大，不能靈敏地調節溫度；積分時間過短時，調節過程增快，往往會出現振蕩，也使過渡時間延長。微分作用使P與，調節的過渡時間短，溫度盡快恢復正常。不加微分，偏差消除緩慢；加入適當的微分作用，可以較快地消除振蕩現象。采用L述方法無需熟悉系統的動態特性，根據經驗直接在閉環系統中反復測試確定，因此往往耗時很長。而本設計通過測試系統的動態特性，采用擴充響應曲線法整定調節參數。步驟如下：
1)斷開單片機控制系統，人工操作加熱裝置，給系統施加階躍信號；
2)記錄在此階躍信號作用下溫度變化曲線(這一步不能靠觀察溫度計進行，應在溫度變送器的輸出端接入記錄儀記錄溫度變化情況)；
3)由曲線求出滯后時問0、對象時間常數丁以及它們的比值；
4)根據求得的0，f和r／O，查表1求出參數r，KP，71I，五)；
一般選擇控制度為1．05，計算求得的參數還需在現場進行調試修改，從而得出理想調節參數。
二、程序模塊
程序模塊設計包括主程序和子程序兩個部分。子程序主要包括定時子程序、超限處理子程序和加熱控制子程序等。主程序功能：完成系統初始化操作，檢測和顯示溫度值；然后，分析和判斷工作狀態。根據其輸入狀態，分為前、中、后期工作狀態，對照前中后期不同的工作狀態而設定的不同溫度范圍來判斷檢測溫度是否超限。如果超限，則轉報警處理和相應的超限處理子程序；如未超限，則返回重新運行。主程序流程如圖4所示。定時子程序通過對系統進行定時操作，并且在定時操作后繼續分析和判斷工作狀態，并做出相應的溫度控制措施。軟件流程圖如圖5所示。如果檢測到溫度超限，應進行報警處理。然后，判斷溫度是過高或過低，并執行相應的升溫處理和降溫處理，使得系統的溫度達到并且符合設定的溫度值。超限子程序流程圖如圖6所示。
加熱子程序主要完成對加熱器的控制，根據檢測到的溫度實際值進行占空比調整，使固態繼電器通斷時間得以調整，從而達到加熱控制的目的。其程序流程圖如圖7所示。http://m.hnqxt.com
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