基于單片機的電力線載波溫濕控制系統(tǒng)設(shè)計

　　3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)軟件采用并行邏輯結(jié)構(gòu)，主要分為主控部分和被控部分。根據(jù)各設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色不同，自行切換到相應(yīng)的模式。系統(tǒng)默認為被控模式，即接收模式。系統(tǒng)程序由初始化程序、中斷程序、接收發(fā)送程序、溫度控制程序及終端人機交互程序等構(gòu)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(tǒng)上電后執(zhí)行初始化程序，完成后進入待機狀態(tài)，等待收發(fā)中斷信號，從而判斷是否主控。當有按鍵中斷產(chǎn)生時，系統(tǒng)進入主控發(fā)送模式，通過解析按鍵信息，執(zhí)行發(fā)送動作，將溫濕度調(diào)節(jié)信號經(jīng)電力線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。處于被控接收模式的設(shè)備，在MT8888收到接收中斷后，耦合卸載電力線數(shù)據(jù)。通過單片機解析收到的數(shù)據(jù)信息，判斷是否是本機需要執(zhí)行的操作。若是則控制溫濕度調(diào)節(jié)模塊執(zhí)行操作，否則放棄信息。同時，每臺設(shè)備還間隔2 s將本地狀態(tài)廣播給電力線網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備。從而讓使用者可以在任一設(shè)備了解及控制所有設(shè)備。為了增強系統(tǒng)的穩(wěn)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(zhí)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(tǒng)的穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)軟件框圖如圖4所示。

　　3.2 PID控制算法

　　系統(tǒng)將傳感器采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較，通過PID算法，經(jīng)單片機發(fā)送控制量e(k)=(測量值-設(shè)定值)，調(diào)節(jié)溫箱溫濕度。由于溫濕度的測控響應(yīng)緩慢有滯后性，本文采用增量PID算法[6]，并進行簡單的調(diào)整，以克服超調(diào)和振蕩。其公式為：

　　本系統(tǒng)以單片機為核心，以電力線網(wǎng)絡(luò)作為傳輸通道，通過PID算法實現(xiàn)對同一網(wǎng)絡(luò)的各溫箱設(shè)備的溫濕度控制，是集監(jiān)測、管理、控制于一體的計算機測控設(shè)備。實驗證明本系統(tǒng)成本低廉，安裝調(diào)試方便，工作穩(wěn)定，抗干擾能力強?？稍鎏砥渌麄鞲衅鳒y控模塊，適用于需要分散布局的應(yīng)用環(huán)境，有較強的實用性。