基于单片机的电力线载波温湿控制系统设计

3 控制系统的软件设计

3.1 系统软件结构

系统软件采用并行逻辑结构，主要分为主控部分和被控部分。根据各设备在网络中的角色不同，自行切换到相应的模式。系统默认为被控模式，即接收模式。系统程序由初始化程序、中断程序、接收发送程序、温度控制程序及终端人机交互程序等构成。初始化程序包括单片机初始化、MT8888预置模式、按键初始化、显示初始化等。系统上电后执行初始化程序，完成后进入待机状态，等待收发中断信号，从而判断是否主控。当有按键中断产生时，系统进入主控发送模式，通过解析按键信息，执行发送动作，将温湿度调节信号经电力线网络发送。处于被控接收模式的设备，在MT8888收到接收中断后，耦合卸载电力线数据。通过单片机解析收到的数据信息，判断是否是本机需要执行的操作。若是则控制温湿度调节模块执行操作，否则放弃信息。同时，每台设备还间隔2 s将本地状态广播给电力线网络上的其他设备。从而让使用者可以在任一设备了解及控制所有设备。为了增强系统的稳定性和抗干扰能力，单片机通过中断信号唤醒工作，在判断中断信号的合法性后再执行操作，可以避免误操作和毛刺信号等干扰，同时利用看门狗定时器，保证了系统的稳定可靠。系统软件框图如图4所示。



3.2 PID控制算法

系统将传感器采集的数据与设定值比较，通过PID算法，经单片机发送控制量e(k)=(测量值-设定值)，调节温箱温湿度。由于温湿度的测控响应缓慢有滞后性，本文采用增量PID算法，并进行简单的调整，以克服超调和振荡。其公式为：



本系统以单片机为核心，以电力线网络作为传输通道，通过PID算法实现对同一网络的各温箱设备的温湿度控制，是集监测、管理、控制于一体的计算机测控设备。实验证明本系统成本低廉，安装调试方便，工作稳定，抗干扰能力强。可增添其他传感器测控模块，适用于需要分散布局的应用环境，有较强的实用性。