基于STC12C5A60S2的馬弗爐溫度控制器設計

比例系數太大，致使在未達到設定溫度前加熱比例過高；微分系數過小，對對象反應不敏感。

②加溫經常達不到目標值，小于目標值時間多。

比例系數過小，加溫比例不夠；積分系數過小，對靜差補償不足。

③基本在控制溫度內，但上下偏差大，經常波動。

微分系數小，對及時變化反應慢；積分系數過大，使微分反應被鈍化。

④受環境影響較大

微分系數小，對及時變化反應慢；設定的基本定時周期過長，不能得到及時修正。

下面給出PID控制程序：
#ifndef _PID_H__
#define _PID_H__
#includeintrins.h>
#includemath.h>
#includestring.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
}
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit output=P1^4;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
unsigned char set_temper=920;
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID));
}
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error//比例
+ pp->Integral * pp->SumError //積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}

4. 溫度采集電路
熱電偶作為一種主要的測溫元件，具有結構簡單、制造容易、使用方便、測溫范圍寬、測溫精度高等特點。但是，熱電偶的應用卻存在著非線性、冷端補償、數字化輸出等幾方面的問題。設計中采用的MAX6675是一個集成了熱電偶放大器、冷端補償、A/D轉換器及SPI串口的熱電偶放大器與數字轉換器，其電路如圖2所示。

圖2 溫度采集電路圖

MAX6675從SPI串行接口輸出數據的過程如下：MCU使CS變低并提供時鐘信號給SCK，由SO讀取測量結果。CS變低將停止任何轉換過程；CS變高將啟動一個新的轉換過程。一個完整串行接口讀操作需16個時鐘周期，在時鐘的下降沿讀16個輸出位，第1位和第15位是一偽標志位且總為0；第14位到第3位為以MSB到LSB順序排列的轉換溫度值；第2位平時為低，當熱電偶輸入開放時為高；開放熱電偶檢測電路完全由MAX6675實現，為開放熱電偶檢測器操作，T-必須接地，并使接地點盡可能接近GND腳；第1位為低電平以提供MAX6675器件身份碼，第0位為三態。

圖3 SO端輸出溫度數據的格式

圖4 MAX6675的SPI接口時序