基于單片機的電力線載波溫濕控制系統設計

　　3 控制系統的軟件設計

　　3.1 系統軟件結構

　　系統軟件采用并行邏輯結構，主要分為主控部分和被控部分。根據各設備在網絡中的角色不同，自行切換到相應的模式。系統默認為被控模式，即接收模式。系統程序由初始化程序、中斷程序、接收發送程序、溫度控制程序及終端人機交互程序等構成。初始化程序包括單片機初始化、MT8888預置模式、按鍵初始化、顯示初始化等。系統上電后執行初始化程序，完成后進入待機狀態，等待收發中斷信號，從而判斷是否主控。當有按鍵中斷產生時，系統進入主控發送模式，通過解析按鍵信息，執行發送動作，將溫濕度調節信號經電力線網絡發送。處于被控接收模式的設備，在MT8888收到接收中斷后，耦合卸載電力線數據。通過單片機解析收到的數據信息，判斷是否是本機需要執行的操作。若是則控制溫濕度調節模塊執行操作，否則放棄信息。同時，每臺設備還間隔2 s將本地狀態廣播給電力線網絡上的其他設備。從而讓使用者可以在任一設備了解及控制所有設備。為了增強系統的穩定性和抗干擾能力，單片機通過中斷信號喚醒工作，在判斷中斷信號的合法性后再執行操作，可以避免誤操作和毛刺信號等干擾，同時利用看門狗定時器，保證了系統的穩定可靠。系統軟件框圖如圖4所示。

　　3.2 PID控制算法

　　系統將傳感器采集的數據與設定值比較，通過PID算法，經單片機發送控制量e(k)=(測量值-設定值)，調節溫箱溫濕度。由于溫濕度的測控響應緩慢有滯后性，本文采用增量PID算法[6]，并進行簡單的調整，以克服超調和振蕩。其公式為：

　　本系統以單片機為核心，以電力線網絡作為傳輸通道，通過PID算法實現對同一網絡的各溫箱設備的溫濕度控制，是集監測、管理、控制于一體的計算機測控設備。實驗證明本系統成本低廉，安裝調試方便，工作穩定，抗干擾能力強。可增添其他傳感器測控模塊，適用于需要分散布局的應用環境，有較強的實用性。