一種基于單片機的溫度監控系統設計

2 系統軟件設計
系統程序的控制思想如下：設置目標溫度后，系統對爐溫采樣，并通過預設溫度、當前溫度、歷史偏差等進行PID運算產生輸出參數，通過該參數控制加熱時間，從而調節加熱器的平均功率，實現系統的PID控制。整體功能通過主程序、串行通信中斷服務程序、PID控制子程序等配合實現。這里主要介紹主程序流程和PID控制子程序流程。系統首先初始化I／O、8253、定時器、UART等部件，然后進入主循環，進行溫度采樣和相關處理。本系統軟件設計的核心思想就在于實現PID控制，在系統運行過程中通過按相應鍵重新設置目標溫度。主程序流程如圖2所示。

本方案利用位置式PID算法，將溫度傳感器采樣輸入作為當前輸入，接著與設定值進行相減得偏差，再進行PID運算產生輸出結果，然后控制定時器的時間進而控制加熱器。由中斷定時器提供溢出頻率為64 Hz的中斷信號，配合主程序的PID運算結果來確定加熱時間，實現加熱器功率調節，該部分子程序流程圖如圖3所示。
上位機軟件使用Delphi，由于Delphi不提供串口通信的ActiveX控件，僅有API函數可以使用，但API函數編程較為復雜，因此可將微軟公司提供的Ac-tiveX控件Microsoft Communication Control 6．0(簡稱MSComm控件)引入到Delphi開發環境中，這樣用戶便可以像使用Delphi控件一樣方便地利用MSComm控件進行計算機串口的通信編程。下面給出上位機命令的發送與數據接收的部分源程序：

3 系統調試
本系統的關鍵之處在于PID控制。對于PID系統來說，系統性能的好壞主要取決于PID控制參數的設定。由PID控制原理知；比例(P)控制能迅速反應誤差，減小穩態誤差；比例作用的加大，會引起系統的不穩定。積分(I)控制的作用，只要系統有偏差存在，積分作用不斷地積累，輸出控制量以消除誤差；積分作用太強會使系統超調加大，甚至使系統出現振蕩。微分(D)控制可以減小超調量，克服振蕩，使系統的穩定性提高，同時加快系統的動態響應速度，減小調整時間，從而改善系統的動態性能。本系統要達到的目標就是：反應速度盡可能快，超調量盡可能小，穩態誤差趨近于0。