电容值取值对振荡频率输出的稳定性大小振荡电路起振速度有少许影响，可在之间取值。在外部晶体上选用晶体振荡器，频率为，为提高频率稳定性，都为。时钟电路如图所示。图时钟电路复位电路复位是单片机的初始化操作，在其上电后第脚出现个振荡周期以上的高电平后，单片机内部初始复位。如图所示是个简单的手动复位与上电复位综合的复位电路。构成手动复位电路，般取当时，时，若按键按下，实现可靠复位其复位电压为。当闭合时，是可靠的复位电平，则该电路的复位时间约为。为保证可靠复位，般选取复位时间为即可。图复位电路第章系统软件设计软件设计思路本章详细的介绍了基于单片机的余热锅炉过热蒸汽温度控制系统的软件设计。根据系统功能，可以将系统设计为若干个子程序进行设计，如温度采集子程序控制子程序显示子程序等。本章从设计思路软件系统框图出发，先介绍整体思路，在逐分析各模块程序算法的实现，最终编写满足任务需要的程序。本系统要完成温度信号的采集与控制，需要实现温度信号的采集与转换数据处理数据显示数据传输等基本功能。从功能上可以将其分为信号输入控制单元信号输出三大部分进行设计。系统软件流程图主程序流程图在系统软件中，主程序依次完成系统初始化温度信号采集与处理控制算法温度显示上位机等系统的初始化包括通信的初始化串口的初始化，的初始化，通信缓冲区的初始化，显示的初始化，输出端口的初始化，采集累计数据的初始化。转换包括数据转换主要实现将测量电路监测到的电压信号转换成显示所需的数据类型。显示数据包括显示温度的上限值下限值以及温度数值显示。其程序主流程图如下图所示。设计时采用单回路控制系统对余热锅炉的过热蒸汽温度进行控制，以单片机为核心，包括温度采集模块按键处理模块温度显示模块控制输出模块执行机构模块和通信模块等组成。开始系统初始化温度信号采集转换温度是否越限数据处理调节上位机通信键值处理参数设定报警是否有键按下结束温度显示控制输出转换图主程序流程图采样子程序首先由热电阻温度传感器检测外部输入的模拟量信号，通过运算放大器构建差分放大后，温度信号转换成模拟通道输入的标准信号，将模拟信号转换为数字信号后进行显示温度测量结果，图所示为温度信号采集流程图。采样累加是否够次开始计算平均值并保存显示图采样子程序流程图数字滤波由于干扰的存在，可能导致转换的结果与锅炉蒸汽温度出现差异，为了提高系统的可靠性和信号的真实性，采用程序计算的方法对采样信号进行平滑加工，从而克服虚假信号，这种算法称为数字滤波。数字滤波的方法有以下几种限幅滤波，其基本方法是通过比较相邻和时刻的两个采样值和，如果它们的差值过大超出了参数可能的最大变化范围，则认为发生了随机干扰，并视后次采样值为非法值，应予剔除。中值滤波，就是连续采样三次，取中间值作为本次采样值。算术平均滤波，就是连续取几个采样值进行算术平均。因算术平均滤波方法简单数据采集更加精确，滤波结果就是对单点温度多次采样的平均值，更加准确的反应了被测温度的大小，因此，本系统采用了算术平均滤波法。设计时，外部输入的模拟量信号首先由温度传感器送入放大器，然后进行模拟量采集，在次采样间隔时间内，依次将各输入量轮流接到转换器进行次转换。为了准确地反映被测信号，防止干扰，对每路信号在内采集次，即采样间隔时间，次采集完成后再将次采集的值求平均得出此次采集的结果。在的采集完成后，要将数据按照量程或计算公式转换为有实际意义的数据，并根据报警界限判断数据是否有低于下限或超出上限的报警。中断服务中断服务程序是温度控制系统的主题程序，用于启动数模转换器读入采样数据数字滤波等。利用中断的时间完成本次采样值转换成显示值而放入显示单元缓冲区和调用温度显示程序。从中断服务程序返回后即可恢复现场和返回主程序，以等待下次中断。主要服务子程序包括温度检测采样及数字滤波子程序带符号双字节乘法子程序和标度转换子程序，目的是把实际采样取得的二进制值转换码形式的温度值，然后存放在显示缓冲区中，供显示子程序调用。其中断服务程序如图所示。保护现场采样蒸汽温度数字滤波清上次越限标志计算求补下限报警取最大值输出求补从输出初始化温度标度转化显示温度恢复现场返回清越限标志本次越限标志送清零单元上限处理恢复现场返回本次越限标志上次越限越限计价器加越限次上限报警图中断服务程序框图对于般线性仪表来说，标准转换公式其中，为次测量仪表的下限为次测量仪表的上限为实际测量值工程量为仪表上限对应的数字量为仪表下限对应的数字量。显示环节软件设计在本环节由于选用的数码显示是动态数码显示，可以对数码管进行十分位个位十位百位不同位置的提取并进行修改其位值，通过与按键和上位机的结合更简单的进行温度数值修改如图所示。开始建立缓冲区首址送位选码初值送位控制口地址输出位控码返回是否最高位开始保护现场预置值计数器加调显示子程序恢复现场中断返回取段控口地址显示查表取字形代码输出段控码调用延时子程序维持点亮转向下单元向显示高位移位图显示环节流程图上位机控制软件设计由单片机采集的测试点实时温度，通过传输到上位机，实现与单片机串行通信。在上位机中，完成温度传感器位激光读取并显示实时温度数据显示蒸汽温度控制点蒸汽温度低报警点蒸汽温度高报警点数据存储历史数据查询。如图所示为上位机控制流程图。设置串口参数发送到下位机参数设定退出发送到下位机手动打开串口退出阀门开度设置发送参数返回到主界面开始图上位机控制流程图子程序根据蒸汽温度对给定温度的偏差，用算法对两者之差做变换，然后输出信号控制调节阀。调节阀由给定信号开始动作，控制高温烟气的流量，从而控制出口蒸汽的温度。按照偏差的比例积分和微分产生控制作用控制，是过程控制中应用最广泛的种控制形式。控制程序是对系统进行线性控制的种控制器。所谓控制，就是按设定值与测量值之问偏差的比例偏差的积累和偏差变化的趋势进行控制。蒸汽温度控制常采用偏差控制法。偏差控制阀的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号对调节阀进行控制，以实现对炉温的控制。控制的理想微分方程式式中称为偏差量，可作为温度调节器的输入信号，其中为给定值，为被测量值为比例系数为积分时间常数为微分时间常数为调节的输出控制电压信号。但计算机只能处理数字信号，因此上述数学方程式必须加以变换。若设温度的采样周记为，第次采样得到的输入偏差为调节器输出为则有显然，上述离散化过程中，采样周期必须足够短，才能保证有足够的精度。为了书写方便，将简化表示成等，即省去。可以得到离散的表达式为经递推公式改写成控制程序流程图如图所示取消控制初始化读设定值和温度值求偏差值是否积分分离保存偏差根据数字算法计算增量保存偏差输出控制图算法流程图第章系统的仿真仿真工具本文利用的模糊控制工具箱进行仿真，模糊控制工具箱是个不针对具体硬件平台的模糊控制设计工具，它可以用完全图形界面的工作方式设计整个模糊控制器，如定义它的输入输出变量的数目，各输入输出变量隶属函数的形状和条目，模糊规则的数目，模糊推理的方法，去模糊化的方法等等。在设计好这样个纯粹的模糊控制器之后，可以利用本身的仿真平台来构建整个模糊控制系统并进行仿真。它的优势在于它可以利用软件本身丰富的资源，来构建不同结构的模糊系统，比如神经网络模糊系统，遗传算法模糊系统，模糊系统等等，并对这样的系统进行仿真分析。及其模糊逻辑工具箱和仿真环境概况矩阵实验室是公司的产品，它是以复数矩阵作为最基本编程单元的种程序设计语言，它提供各种矩阵的运算和操作，并有很强的绘图功能。目前，已经成为国际上最流行的控制系统计算机辅助设计工具。由于提供强大的矩阵处理和绘图功能，很多控制界的知名学者都在自己擅长的领域编写了特殊的工具箱。其中就有，即模糊逻辑工具箱。模糊逻辑工具箱模糊逻辑工具箱是中用于设计模糊控制器的工具箱，模糊逻辑工具箱和仿真环境的关系,模糊逻辑工具箱必须在环境下运行，它所创建的模糊控制器可以为其他工具箱所用，也可以用环境对它进行仿真。模糊控制器的结构根据具体的系统确定其输入输出变量。当被控对象是个控制精度要求不高的系统，并且只有单个控制量时，则可以采用单纯的模糊控制器组成的系统。这时，控制系统是最简单的，模糊控制器只考虑偏差作为输入量。当被控对象是个控制精度要求较高的系统时，则可采用二维模糊控制器三维模糊控制器，变型模糊控制器等复合型模糊控制器，当被控对象是个控制要求较高的系统，而且要求对变化有较好的适应性时，则可以采用自适应模糊控制器。输入输出变量的模糊化输入输出变量的模糊化主要解决在语言变量领域中取模糊量的个数和确定模糊量的隶属函数形状的问题。模糊推理算法的设计根据模糊控制规则规则进行模糊推理。这其中包括了对机械工业出社,刘绍鼎,樊立萍,姜长洪,基于模糊规则参数自整定控制器的设计,沈阳化工院,朱晓宏,邵冬明,游道华参数自整定模糊控制器的设计及仿真武汉科技大学,附录设计系统部分源代码系统主程序如下所