利用ATmega16L设计的温度控制系统

文章摘要：(1)主程序 系统主程序主要完成系统各部件初始化操作，此外，在系统开始运行后等待按键处理。图4为其流程。(2)按键处理程序 键盘处理程序通常采用查询方法实现按键的识别，CPU只要一有空闲就调用键盘扫描程序，查询键盘，识别键值，并予以处理。(3)A／D转换程序 ATmega16有一个10位包括采样保持电路的逐次逼近型A／D转换器，该转换器与一个8通道模拟多路复用器连接，能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样。通过设置ADCSRA寄存器的ADEN即可启动A／D转换器，只有当ADEN置位时，参考电压及输入通道选择才生效。向A／D转换器启动转换位ADSC位写“1”可启动单次转换。在转换过程中此位保持

利用ATmega16L设计的温度控制系统,标签：单片机开发,单片机原理,http://www.88dzw.com

　　(1)主程序 系统主程序主要完成系统各部件初始化操作，此外，在系统开始运行后等待按键处理。图4为其流程。

　　(2)按键处理程序 键盘处理程序通常采用查询方法实现按键的识别，CPU只要一有空闲就调用键盘扫描程序，查询键盘，识别键值，并予以处理。

　　(3)A／D转换程序 ATmega16有一个10位包括采样保持电路的逐次逼近型A／D转换器，该转换器与一个8通道模拟多路复用器连接，能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样。通过设置ADCSRA寄存器的ADEN即可启动A／D转换器，只有当ADEN置位时，参考电压及输入通道选择才生效。向A／D转换器启动转换位ADSC位写“1”可启动单次转换。在转换过程中此位保持为高电平，直到转换结束触发中断。然后被硬件清零。

www.88dzw.com

　　(4)增量式PID处理程序 该温度控制系统具有滞后性、时变性和非线性，不可能建立该系统的精确数学模型，因此如果使用常规的线性控制理论，要达到满意的控制效果非常困难。采用  增量式数字PID控制器，可解决这个难题。

　　增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量，由于计算机输出的是增量，所以误动作时对输出的影响较小。控制增量的确定仅与最近的k、k-1、k-2次的采样有关，所以能够较容易地通过加权处理而获得较好的控制效果。另外，对于数字控制系统，由于A／D转换器位数的限制，其输出控制量受最小和最大值的限制，系统加入抗积分饱和法对其优化。图5为增量式PID控制算法程序流程。

　　以下是增量式PID控制的程序代码：

　　(5)串行通信程序 系统与上位计算机之间采用RS-488的串行数据传输方式。单片机采用中断方式接收数据，而发送数据则采用查询方式。

　　(6)显示处理程序 LCD-TC1602A LCD接口设计采用4位控制方式，使用4位数据线D4～D7控制时序分两次传送，先传送高4位数据，再传送低4位数据。

　　(7)数据读写处理程序 ATmega16单片机内部集成有512 B的EEPROM，它是作为一个独立的数据空间而存在的。ATmesa16单片机通过对相关寄存器的操作实现对EEPROM按字节读写。

　　(8)看门狗处理程序 ATmega16单片机内部集成有硬件看门狗，看门狗由片内独立的振荡器驱动，设置看门狗的步骤为：先初始化并打开看门狗，然后把喂狗指令放在循环程序中。

　　4 系统测试分析

　　各个模块测试完成后，将下位机由测试端的硬件通过串口与PC机连接，构成完整的温度测试系统。在上位机中运行Visual Basic编写的监控程序，通过下位机的键盘设置加热炉温度为80℃．单击“打开通信端口”，选择所要通信的端口后，单击“开始测温”，这时下位机就会向上位机发送实时温度值，并实时绘出温度趋势曲线。

　　当单击“结束”时，整个系统停止工作。上位机显示的温度趋势曲线如图6所示，测试结果显示，该系统对加热炉温度的采集和控制比较准确。

　　5 结束语

　　充分利用AVR ATmega16单片机的内部资源，系统集成 度高，系统利用增量式PID算法改变PWM的输出值，然后控制可控硅的开关，最终使被控对象的温度值趋向于给定的温度值。该系统操作容易、可靠性好，具有较高的实用价值。就其采样频率和分辨率来说属于中速类型，适合于对数据采样频率要求不是特别高的应用场合。

上一页  [1] [2]