温度控制实验

1、实验六实验六温度控制实验温度控制实验6.1 实验目的实验目的1了解温度的闭环控制方法了解温度的闭环控制方法2掌握掌握 PID 控制规律及算法控制规律及算法 6.2 实验内容实验内容1绘制输出的飞升曲线，即断开数字调节器，使系统工作在绘制输出的飞升曲线，即断开数字调节器，使系统工作在手动状态下。在输入端加一幅度适宜的阶跃控制信号，记录手动状态下。在输入端加一幅度适宜的阶跃控制信号，记录输出端的变化。在坐标纸上绘制温度曲线，作切线，求得被输出端的变化。在坐标纸上绘制温度曲线，作切线，求得被控对象滞后时间控对象滞后时间及惯性时间常数及惯性时间常数T。进而求出控制器的参数。进而求出控制器的参数T、Kp

2、、TI和和TD。2用用 8255 的的 B 口作为控制信号，通过对口作为控制信号，通过对 A / D 转换结果反转换结果反馈量的运算，调节控制信号，达到控制温度保持在一定范围馈量的运算，调节控制信号，达到控制温度保持在一定范围内的作用。并在屏幕上显示给定和当前温度值。在坐标纸上内的作用。并在屏幕上显示给定和当前温度值。在坐标纸上绘制闭环控制温度曲线，并求出超调量、调节时间和稳态误绘制闭环控制温度曲线，并求出超调量、调节时间和稳态误差。差。 6.3实验原理实验原理 本实验要求使用本实验要求使用8255的的PB0脉冲信号作为温控单元的控制量。温度的脉冲信号作为温控单元的控制量。温度的变化由热敏电阻

3、转化为电压的变化，再通过变化由热敏电阻转化为电压的变化，再通过 ADC0809转化为数字量，转化为数字量，CPU从总线上读到数据，通过查询给定的温度表即得到当前温度值。并由从总线上读到数据，通过查询给定的温度表即得到当前温度值。并由PC机内部定时器机内部定时器0号通道，设置为输出号通道，设置为输出10ms方波，作为采样时钟。温控单方波，作为采样时钟。温控单元中由元中由7805芯片产生芯片产生+5V的稳定电压和一个的稳定电压和一个24欧的大功率电阻构成回路，欧的大功率电阻构成回路，回路电流较大使回路电流较大使7805芯片发热产生热源。实验电路中采用的是芯片发热产生热源。实验电路中采用的是NTCM

4、F58-103型型10K热敏电阻。热敏电阻的电阻值随看温度的变化而变化，使得与热敏电阻。热敏电阻的电阻值随看温度的变化而变化，使得与AD端子连接的端子连接的IN7的电压在的电压在5V内变化。内变化。 在参考程序中给出了一个经验温度数据表。测出的在参考程序中给出了一个经验温度数据表。测出的 AD 值是该数据表值是该数据表的相对偏移，利用这个值就可以找到相应的温度值。例如测出的的相对偏移，利用这个值就可以找到相应的温度值。例如测出的 AD 值为值为 5AH ( 90 ) ，在数据表中第，在数据表中第 90 个数为个数为 64H , 即就得出了温度值：即就得出了温度值： 100 。6.4实验参考线路

5、图实验参考线路图 伪中断（伪中断（ INT 1CH ）包含在）包含在 IBM PC及及PC/XT BIOS定时器中断定时器中断 INT 8H的的服务程序中，称为伪中断，也称为服务程序中，称为伪中断，也称为 INT 8H 的扩展功能。的扩展功能。INT 1CH的唯一功能是的唯一功能是立即返回立即返回INT 8H 。由于。由于INT 8H 被被CPU每秒执行每秒执行18.2次，故次，故 INT 1CH 每秒也被每秒也被执行执行 18.2 次。用户利用次。用户利用 INT 1CH 定时执行的特点，改变定时执行的特点，改变 INT 1CH 的中断矢量，的中断矢量，使之指向用户编写的定时操作程序，即可使

6、使之指向用户编写的定时操作程序，即可使CPU 在运行主程序过程中定时完成在运行主程序过程中定时完成指定的操作，如图指定的操作，如图 3.4.6 所示。所示。USER PROC NEARPUSH AX PUSH CX PUSH DX；POP DXPOP CXPOP AXIRETUSER ENDPmov al,1ch mov ah,35h int 21h mov cs1c, esmov ip1c, bx;取中断矢量，入口参数取中断矢量，入口参数AL=中断类型号中断类型号;功能号功能号AH = 35H;出口参数出口参数 ES:BX=中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址;*根据根据CHECK配置信

7、息修改下列符号值配置信息修改下列符号值*IOY0EQU 0d200H ;片选片选IOY0对应的端口始地址对应的端口始地址IOY1EQU 0d240H ;片选片选IOY1对应的端口始地址对应的端口始地址;*MY8255_AEQU IOY0+00H*4 ;8255的的A口地址口地址MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的的B口地址口地址MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的的C口地址口地址MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址的控制寄存器地址PC8254_COUNT0EQU 40H ;PC机内机内8254定时器定时

8、器0端口地址端口地址PC8254_MODE EQU 43H ;PC机内机内8254控制端口地址控制端口地址AD0809 EQU IOY1+00H*4 ;AD0809端口地址端口地址STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSdata SEGMENT UREQU 40 KP EQU 0880HKI EQU 0080HKD EQU 0HE0 DW 0E1 DW 0PPK DW 2 DUP(?)PK DW 2 DUP(?)PIK1 DW 2 DUP(?)ADZ DB ?POUT DB 0CNT DB 0TIMEDB1MES0DBTIME=$MES1 DB

9、 TEMPREATURE=$MES2 DB CONTROL=$cs1c dw ?ip1c dw ?TEMTABLEDB 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14HDB 15H, 16H, 17H, 18H, 19H, 1AH, 1BH, 1CH, 1DH, 1EH DB 1EH, 1FH, 20H, 21H, 23H, 24H, 25H, 26H, 27H, 28H DB 29H, 2AH, 2BH, 2CH, 2DH, 2EH, 2FH, 31H, 32H, 32H DB 33H, 34H, 35H, 36H, 37H, 38H, 39H

10、, 3AH, 3BH, 3CH DB 3DH, 3EH, 3FH, 40H, 42H, 43H, 44H, 45H, 46H, 47H DB 48H, 49H, 4AH, 4BH, 4CH, 4DH, 4EH, 4FH, 50H, 4FH DB 50H, 51H, 52H, 53H, 54H, 55H, 56H, 57H, 58H, 59H DB 5AH, 5BH, 5CH, 5DH, 5EH, 5FH, 60H, 61H, 62H, 63H DB 64H, 64H, 65H, 65H, 66H, 66H, 67H, 68H, 69H, 6AH DB 6BH, 6CH, 6DH, 6EH, 6

11、EH, 6FH, 6FH, 70H, 71H, 72H DB 73H, 74H, 75H, 76H, 77H, 78H, 79H, 7AH, 7BH, 7CH DB 7DH, 7EH, 7FH, 80H, 81H, 82H, 83H, 84H, 84H, 85H DB 86H, 87H, 88H, 89H, 8AH, 8BH, 8CH, 8EH, 8FH, 90H DB 91H, 92H, 93H, 94H, 95H, 96H, 97H, 98H, 99H, 9AH DB 9BH, 9BH, 9CH, 9CH, 9DH, 9DH, 9EH, 9EH, 9FH, 9FH DB 0A0H,0A1H

12、,0A2H,0A3H,0A4H,0A5H,0A6H,0A7H,0A8H,0A9H DB 0AAH,0ABH,0ACH,0ADH,0AEH,0AFH,0B0H,0B0H,0B1H,0B2H DB 0B3H,0B4H,0B4H,0B5H,0B6H,0B7H,0B8H,0B9H,0BAH,0BBH DB 0BDH,0BEH,0BEH,0C1H,0C2H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H DB 0CAH,0CCH,0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D2H,0D4H,0D5H,0D6H DB 0D7H,0D8H,0D9H,0DAH,0DBH,0DCH,0DDH,0DEH,0E3H

13、,0E6H DB 0E9H,0ECH,0F0H,0F2H,0F6H,0FAH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH data endsCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,ds:dataSTART: mov ax,datamov ds,axPUSH DSMOV DX,MY8255_MODE ;初始化初

14、始化8255工作方式工作方式MOV AL,80H ;工作方式工作方式0，A口输出，口输出，B口输入口输入 OUT DX,AL MOV DX,MY8255_b;初始化初始化8255工作方式工作方式MOV AL,0H ;工作方式工作方式0，A口输出，口输出，B口输入口输入 OUT DX,ALclimov al,1ch;取中断矢量取中断矢量 mov ah,35h int 21h mov cs1c, esmov ip1c, bxmov ax, seg INT0A;修改中断矢量修改中断矢量 mov ds, ax mov dx, offset INT0Amov al,1ch mov ah, 25h int

15、 21hPOPDS MOV DX,PC8254_MODE ;初始化初始化PC机定时器机定时器0，定，定10msMOV AL,36HOUT DX,AL MOV DX,PC8254_COUNT0; 系统时钟系统时钟CLK=1.041667MHz MOV AL,69H; 2D69H = 11625B 11625/CLK=11.16ms OUT DX,AL; 应该为应该为 28B0 MOV AL,2DH OUT DX,AL PPP0: stiCALL PICKAD ;A/D 采样采样PPP: CMP CNT,250 JE RP1 JMP PPPRP1: MOV CNT,0 CALL PICKAD ;A

16、/D 采样采样, 结果放在结果放在ADZ中中 mov ax,data mov ds,ax LEA DX,MES0 ;DISPLAY TIME=* MOV AH,9 INT 21H mov al, TIME;DISPLAY TIME CALL HEX_BCD ;CONVERT TO BCD CALL DSP_AL ;DISPLAY TIME LEA DX,MES1;DISPLAY TEMPREATURE= MOV AH,9 INT 21H MOV AL,ADZ ;CONVERT TO TEMPREATUREMOV BL,100MUL BLMOV BL,255DIV BL CALL HEX_BCD

17、;CONVERT TO BCDCALL DSP_AL ;DISPLAY TMPCALL PID ;PID CONTROLCALL LIMIT ;OUTPUT LIMIT LEA DX,MES2 ;DISPLAY CONTROL MOV AH,9 INT 21H MOV DX,MY8255_B MOV AL,0CMP POUT,0 JE M2 ;OUTMOV AL,1 M2: OUT DX,AL ;/* 作响应曲线作响应曲线 */mov pout, 200 ;/*/ MOV AL,POUT CALL DSP_AL ;DISPLAY CONTOL VARRITY CALL CRLF;回车、换行回车

18、、换行 inc TIME MOV AH,0BH ;ANY KEY PRESSED? INT 21H ;THEN TO DOS INC AL JZ PPP2 JMP PPP ;ELSE CONTINUEPPP2: MOV DX,MY8255_b ;STOP HEATING MOV AL,0 OUT DX,AL mov ax, cs1cmov ds,axmov dx, ip1cmov ax,251chint 21h MOV AX,4C00H INT 21HPID PROC NEAR MOV AX,UR MOV BL,ADZ MOV BH,0 CLC SBB AX,BX MOV SI,OFFSET

19、E0 MOV SI,AX MOV BX,KP IMUL BX MOV SI,OFFSET PPK MOV SI,AX MOV SI+2,DX MOV SI,OFFSET E0 MOV AX,SI MOV BX,KI IMUL BX MOV SI,OFFSET PIK1 ADD AX,SI ADC DX,SI+2 MOV SI,AX MOV SI+2,DX MOV SI,OFFSET E0 MOV AX,SI MOV SI,OFFSET E1 MOV BX,SI MOV SI,AX CLC SBB AX,BX MOV BX,KD IMUL BX MOV SI,OFFSET PIK1 ADD AX

20、,SI ADC DX,SI+2 MOV SI,OFFSET PPK ADD AX,SI ADC DX,SI+2 MOV PK,AX MOV PK+2,DX RET PID ENDPLIMIT PROC NEARMOV AX,WORD PTRPK+2 CMP AX,0 JL MINUS JG BIG MOV AX,word PTRPK+0 MOV AL,AH CMP AL,0faH JBE MM5 MOV AL,0faHMM5: MOV POUT,AL RET MINUS: MOV POUT,0 RETBIG: MOV POUT,0faH RETLIMIT ENDPINT0A proc farp

21、ush axpush dxmov ax, datamov ds, axINC CNT MOV AL, POUT CMP CNT,AL JBE PPP1 MOV AL,0 MOV DX,MY8255_b ;写写A口口 OUT DX,AlPPP1: pop dxpop axiretINT0A endpDSP_AL PROC ;DISPLAY AL MOV BL,AL MOV DH,2ML20: MOV AH,4ML21: SHL BL,1 RCL DL,1 DEC AH JNE ML21 AND DL,0FH CMP DL,9 JBE ML22 ADD DL,7ML22: ADD DL,30H M

22、OV AH,2 INT 21H DEC DH JNZ ML20 RETDSP_AL ENDPCRLF PROC PUSH DX PUSH AX MOV DL,10 MOV AH,2 INT 21H MOV DL,13 MOV AH,2 INT 21H POP DX POP AX RETCRLF ENDPPICKAD PROC push bx MOV DX,AD0809 MOV AL,0 OUT DX,AL MOV CX,0PI1: NOP LOOP PI1 IN AL,DX AND ax,0ffh MOV BX,OFFSET TEMTABLE ADD BX,Ax MOV AL,BX MOV A

23、DZ,AL pop bx RETPICKAD ENDPHEX_BCD PROC NEAR ;HEX IN AL TO BCD IN AL MOV DL,AL SUB AL,AL MOV CX,8LP: ADD DL,DL ADC AL,AL DAA LOOP LP RETHEX_BCD ENDPcode ends END START对象特性的测量和识别对象特性的测量和识别(1)对象模型的归纳对象模型的归纳 根据描述对象特性需用微分方程的阶数不同，对象根据描述对象特性需用微分方程的阶数不同，对象可分一阶或二阶。至于阶数高于二阶的由于实际计算，可分一阶或二阶。至于阶数高于二阶的由于实际计算，分析参

24、数有困难而用纯滞后的一、二阶方程来近似代替，分析参数有困难而用纯滞后的一、二阶方程来近似代替，因此实用上对象模型的基本形式常取如下几种：因此实用上对象模型的基本形式常取如下几种： 一阶对象一阶对象v对象的微分方程为对象的微分方程为v则它的传递函数为则它的传递函数为( )( )( )Ty ty tKu t( )1KW sTs 它的飞升曲线如图它的飞升曲线如图9.8所示。一般幅值所示。一般幅值的阶跃信号输入时，输出稳态值除以输入的阶跃信号输入时，输出稳态值除以输入幅度值即为放大倍数幅度值即为放大倍数K，输出从起始值到，输出从起始值到达达0.632稳态值的时间即为时间常数稳态值的时间即为时间常数T。

25、Typ0.632yp0y(t)t图9.8 飞升曲线一 纯滞后的一阶对象纯滞后的一阶对象 这种对象的微分方程为这种对象的微分方程为 则它的传递函数为则它的传递函数为 它的飞升曲线如图它的飞升曲线如图9.9所示。它与图所示。它与图9.8的唯的唯一区别在于起始有一段纯滞后。一区别在于起始有一段纯滞后。( )( )()Ty ty tKu t( )1sKeW sTsT+yp0.632yp0y(t)t图9.9 飞升曲线二(2)飞升曲线的测量飞升曲线的测量 测量的方法：它在稳定控制信号作用下系统测量的方法：它在稳定控制信号作用下系统有一个稳定的输出，然后突然在输入端加一幅度有一个稳定的输出，然后突然在输入端加一幅度适宜的阶跃控制信号。输出对应也有一个变化部适宜的阶跃控制信号。输出对应也有一个变化部分