基于ATmega16L的溫度控制系統設計

(4)增量式PID處理程序 該溫度控制系統具有滯后性、時變性和非線性，不可能建立該系統的精確數學模型，因此如果使用常規的線性控制理論，要達到滿意的控制效果非常困難。采用 增量式數字PID控制器，可解決這個難題。

　　增量式PID是指數字控制器的輸出只是控制量的增量，由于計算機輸出的是增量，所以誤動作時對輸出的影響較小。控制增量的確定僅與最近的k、k-1、k-2次的采樣有關，所以能夠較容易地通過加權處理而獲得較好的控制效果。另外，對于數字控制系統，由于A／D轉換器位數的限制，其輸出控制量受最小和最大值的限制，系統加入抗積分飽和法對其優化。圖5為增量式PID控制算法程序流程。

　　以下是增量式PID控制的程序代碼：

　　(5)串行通信程序 系統與上位計算機之間采用RS-488的串行數據傳輸方式。單片機采用中斷方式接收數據，而發送數據則采用查詢方式。

　　(6)顯示處理程序 LCD-TC1602A LCD接口設計采用4位控制方式，使用4位數據線D4～D7控制時序分兩次傳送，先傳送高4位數據，再傳送低4位數據。

　　(7)數據讀寫處理程序 ATmega16單片機內部集成有512 B的EEPROM，它是作為一個獨立的數據空間而存在的。ATmesa16單片機通過對相關寄存器的操作實現對EEPROM按字節讀寫。

　　(8)看門狗處理程序 ATmega16單片機內部集成有硬件看門狗，看門狗由片內獨立的振蕩器驅動，設置看門狗的步驟為：先初始化并打開看門狗，然后把喂狗指令放在循環程序中。

　　4 系統測試分析

　　各個模塊測試完成后，將下位機由測試端的硬件通過串口與PC機連接，構成完整的溫度測試系統。在上位機中運行Visual Basic編寫的監控程序，通過下位機的鍵盤設置加熱爐溫度為80℃．單擊“打開通信端口”，選擇所要通信的端口后，單擊“開始測溫”，這時下位機就會向上位機發送實時溫度值，并實時繪出溫度趨勢曲線。

　　當單擊“結束”時，整個系統停止工作。上位機顯示的溫度趨勢曲線如圖6所示，測試結果顯示，該系統對加熱爐溫度的采集和控制比較準確。

　　5 結束語

　　充分利用AVR ATmega16單片機的內部資源，系統集成 度高，系統利用增量式PID算法改變PWM的輸出值，然后控制可控硅的開關，最終使被控對象的溫度值趨向于給定的溫度值。該系統操作容易、可靠性好，具有較高的實用價值。就其采樣頻率和分辨率來說屬于中速類型，適合于對數據采樣頻率要求不是特別高的應用場合。