第9章智能儀器設(shè)計(jì)

1、第第 9 9 章章 智能儀器設(shè)計(jì)智能儀器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求、原則及步驟設(shè)計(jì)要求、原則及步驟9.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.2簡(jiǎn)易單回路溫度控制器簡(jiǎn)易單回路溫度控制器9.3首頁(yè)首頁(yè)本章內(nèi)容本章內(nèi)容1. 1. 智能儀器的設(shè)計(jì)要求、原智能儀器的設(shè)計(jì)要求、原 則及步驟則及步驟3. 3. 單回路溫度控制器單回路溫度控制器l 重點(diǎn)重點(diǎn)：2. 2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 返 回下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.19.1智能儀器設(shè)計(jì)要求、原則及步驟智能儀器設(shè)計(jì)要求、原則及步驟9.1.19.1.1智能儀器設(shè)計(jì)的基本要求智能儀器設(shè)計(jì)的基本要求 1) 1) 功能及技術(shù)指標(biāo)要求功能及技術(shù)指標(biāo)要求智能儀器應(yīng)具備

2、的功能如輸出形式、人機(jī)對(duì)智能儀器應(yīng)具備的功能如輸出形式、人機(jī)對(duì)話、通信、報(bào)警提示、儀器狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)整等。話、通信、報(bào)警提示、儀器狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)整等。儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如精度、測(cè)量范圍、工作環(huán)儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如精度、測(cè)量范圍、工作環(huán)境條件、穩(wěn)定性等。境條件、穩(wěn)定性等。9.1.19.1.1下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 儀器的故障將造成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程混亂，甚至引儀器的故障將造成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程混亂，甚至引起嚴(yán)重后果，所以儀器能否正?？煽康毓ぷ鳎瑢⒅逼饑?yán)重后果，所以儀器能否正?？煽康毓ぷ?，將直接影響測(cè)量結(jié)果，也將影響工作效率和儀器的信譽(yù)，接影響測(cè)量結(jié)果，也將影響工作效率和儀器的信譽(yù)，為保證儀器能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的工作，應(yīng)采

3、取各種措施為保證儀器能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的工作，應(yīng)采取各種措施提高儀器的可靠性。提高儀器的可靠性。2) 2) 可靠性要求可靠性要求注意： 在硬件方面，應(yīng)合理選擇元器件，即在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)元器件在硬件方面，應(yīng)合理選擇元器件，即在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)元器件的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)留有一定的余量，的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)留有一定的余量，并對(duì)元器件進(jìn)行老化和篩選。另外，采用在極限情況下進(jìn)行并對(duì)元器件進(jìn)行老化和篩選。另外，采用在極限情況下進(jìn)行試驗(yàn)，即在研制過(guò)程中，讓樣機(jī)承受低溫、高溫、沖擊、振試驗(yàn)，即在研制過(guò)程中，讓樣機(jī)承受低溫、高溫、沖擊、振動(dòng)、干擾、煙霧等試驗(yàn)，以保證其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在軟件動(dòng)、干

4、擾、煙霧等試驗(yàn)，以保證其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在軟件方面，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，并對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試?？蓽p方面，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，并對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試?？蓽p小軟件故障率，提高軟件可靠性。小軟件故障率，提高軟件可靠性。9.1.19.1.1下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 在儀器設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮操作方便，控制開(kāi)關(guān)或在儀器設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮操作方便，控制開(kāi)關(guān)或按鈕不要太多、太復(fù)雜，盡量降低對(duì)操作人員專業(yè)知識(shí)按鈕不要太多、太復(fù)雜，盡量降低對(duì)操作人員專業(yè)知識(shí)的要求，從而使操作者無(wú)需專門(mén)訓(xùn)練，便能掌握儀器的的要求，從而使操作者無(wú)需專門(mén)訓(xùn)練，便能掌握儀器的使用方法，便于產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。另外，儀器結(jié)構(gòu)要盡使用方法，便于產(chǎn)品的推

5、廣應(yīng)用。另外，儀器結(jié)構(gòu)要盡量規(guī)范化、模塊化，并配有現(xiàn)場(chǎng)故障診斷程序，一旦發(fā)量規(guī)范化、模塊化，并配有現(xiàn)場(chǎng)故障診斷程序，一旦發(fā)生故障，能保證有效地對(duì)故障進(jìn)行定位，以便更換相應(yīng)生故障，能保證有效地對(duì)故障進(jìn)行定位，以便更換相應(yīng)的模塊，使儀器具有良好的可維護(hù)性。的模塊，使儀器具有良好的可維護(hù)性。3) 3) 便于操作和維護(hù)便于操作和維護(hù) 結(jié)構(gòu)工藝是影響儀器可靠性的重要因素之一，依據(jù)結(jié)構(gòu)工藝是影響儀器可靠性的重要因素之一，依據(jù)儀器工作環(huán)境條件，確定是否需要防水、防塵、防爆密儀器工作環(huán)境條件，確定是否需要防水、防塵、防爆密封，是否需要抗沖擊、抗振動(dòng)、抗腐蝕等設(shè)計(jì)工藝結(jié)封，是否需要抗沖擊、抗振動(dòng)、抗腐蝕等設(shè)計(jì)工

6、藝結(jié)構(gòu)；認(rèn)真考慮儀器的總體結(jié)構(gòu)、部件間的連接關(guān)系、面構(gòu)；認(rèn)真考慮儀器的總體結(jié)構(gòu)、部件間的連接關(guān)系、面板的美化等，使產(chǎn)品造型優(yōu)美、色澤柔和、外廓整齊、板的美化等，使產(chǎn)品造型優(yōu)美、色澤柔和、外廓整齊、美觀大方。美觀大方。4) 4) 儀器工藝結(jié)構(gòu)與造型設(shè)計(jì)要求儀器工藝結(jié)構(gòu)與造型設(shè)計(jì)要求 9.1.19.1.1下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.1.29.1.2智能儀器的設(shè)計(jì)原則智能儀器的設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)人員根據(jù)儀器功能和設(shè)計(jì)要求提出儀器設(shè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)儀器功能和設(shè)計(jì)要求提出儀器設(shè)計(jì)的總?cè)蝿?wù)，繪制硬件和軟件總框圖計(jì)的總?cè)蝿?wù)，繪制硬件和軟件總框圖(總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì))。然后將任務(wù)分解成一批可獨(dú)立表征的子任務(wù)，直然后將任務(wù)分解

7、成一批可獨(dú)立表征的子任務(wù)，直到每個(gè)子任務(wù)足夠簡(jiǎn)單，可以直接而且容易地實(shí)到每個(gè)子任務(wù)足夠簡(jiǎn)單，可以直接而且容易地實(shí)現(xiàn)為止。子任務(wù)可采用某些通用模塊，并可作為現(xiàn)為止。子任務(wù)可采用某些通用模塊，并可作為單獨(dú)的實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。單獨(dú)的實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。1 1從整體到局部從整體到局部( (自頂向下自頂向下) )的原則的原則: :模塊化設(shè)計(jì)方式，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，縮短設(shè)模塊化設(shè)計(jì)方式，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期，結(jié)構(gòu)靈活，維修方便快捷、便于計(jì)周期，結(jié)構(gòu)靈活，維修方便快捷、便于擴(kuò)充和更新，增強(qiáng)系統(tǒng)的適應(yīng)性，以最低擴(kuò)充和更新，增強(qiáng)系統(tǒng)的適應(yīng)性，以最低的難度和最高的可靠性組成系統(tǒng)。的難度和最高的可靠性組成系統(tǒng)。特點(diǎn)特點(diǎn)

8、下 頁(yè)上 頁(yè)返 回不應(yīng)盲目追求復(fù)雜、高級(jí)的方案。在滿足性能指標(biāo)的前提不應(yīng)盲目追求復(fù)雜、高級(jí)的方案。在滿足性能指標(biāo)的前提下，盡可能采用簡(jiǎn)單成熟的方案。就第一臺(tái)樣機(jī)而言，樣機(jī)的下，盡可能采用簡(jiǎn)單成熟的方案。就第一臺(tái)樣機(jī)而言，樣機(jī)的硬件成本不是考慮的主要因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和軟件開(kāi)發(fā)等硬件成本不是考慮的主要因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和軟件開(kāi)發(fā)等研制費(fèi)用是主要的。當(dāng)樣機(jī)投入生產(chǎn)時(shí)，儀器硬件成本成為產(chǎn)研制費(fèi)用是主要的。當(dāng)樣機(jī)投入生產(chǎn)時(shí)，儀器硬件成本成為產(chǎn)品成本的重要因素。生產(chǎn)數(shù)量越大，每臺(tái)產(chǎn)品的平均研制費(fèi)用品成本的重要因素。生產(chǎn)數(shù)量越大，每臺(tái)產(chǎn)品的平均研制費(fèi)用越低。儀器投入使用時(shí)，應(yīng)考慮維護(hù)費(fèi)、備件費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)

9、、管越低。儀器投入使用時(shí)，應(yīng)考慮維護(hù)費(fèi)、備件費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、管理費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)等。在綜合考慮各種因素后正確選用合理的設(shè)計(jì)理費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)等。在綜合考慮各種因素后正確選用合理的設(shè)計(jì)方案。方案。2 2較高的性能價(jià)格比原則較高的性能價(jià)格比原則科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，設(shè)計(jì)時(shí)采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)原則，留下容納未來(lái)新技術(shù)的余地，設(shè)計(jì)時(shí)采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)原則，留下容納未來(lái)新技術(shù)的余地，同時(shí)向系統(tǒng)的不同配套檔次開(kāi)放、向用戶不斷變化的特殊要同時(shí)向系統(tǒng)的不同配套檔次開(kāi)放、向用戶不斷變化的特殊要求開(kāi)放、兼顧通用和專用設(shè)計(jì)，以便滿足用戶不同層次、不求開(kāi)放、兼顧通用和專

10、用設(shè)計(jì)，以便滿足用戶不同層次、不斷變化的要求。斷變化的要求。 3 3開(kāi)放式設(shè)計(jì)原則開(kāi)放式設(shè)計(jì)原則9.1.29.1.2下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.1.39.1.3智能儀器的設(shè)計(jì)步驟智能儀器的設(shè)計(jì)步驟 全面了解設(shè)計(jì)的內(nèi)容，搞清要解決的問(wèn)題，必要全面了解設(shè)計(jì)的內(nèi)容，搞清要解決的問(wèn)題，必要時(shí)到用戶方調(diào)研，根據(jù)儀器最終要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，時(shí)到用戶方調(diào)研，根據(jù)儀器最終要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，做出詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)，明確儀器的功能和應(yīng)達(dá)做出詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)，明確儀器的功能和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。到的技術(shù)指標(biāo)。 1 1確定設(shè)計(jì)任務(wù)確定設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)制定設(shè)計(jì)方案。最好提出幾種根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)制定設(shè)計(jì)方案。最

11、好提出幾種可能的方案，每種方案包括儀器的工作原理、采用的技可能的方案，每種方案包括儀器的工作原理、采用的技術(shù)路線等，然后對(duì)各方案進(jìn)行可行性論證，包括理論分術(shù)路線等，然后對(duì)各方案進(jìn)行可行性論證，包括理論分析、計(jì)算及必要的模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證方案是否可達(dá)到設(shè)計(jì)析、計(jì)算及必要的模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證方案是否可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后從總體的先進(jìn)性、可靠性、成本、制作周期、要求，最后從總體的先進(jìn)性、可靠性、成本、制作周期、可維護(hù)性等各方面比較、擇優(yōu)，綜合制定設(shè)計(jì)方案?？删S護(hù)性等各方面比較、擇優(yōu)，綜合制定設(shè)計(jì)方案。2 2擬定總體設(shè)計(jì)方案擬定總體設(shè)計(jì)方案下 頁(yè)上 頁(yè)返 回3 3方案實(shí)施方案實(shí)施 根據(jù)儀器總體方案，確定儀器的核

12、心部件根據(jù)儀器總體方案，確定儀器的核心部件 設(shè)計(jì)和調(diào)試儀器設(shè)計(jì)和調(diào)試儀器根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，確定系統(tǒng)的核心部件，根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，確定系統(tǒng)的核心部件，軟硬件的分配，采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，把儀軟硬件的分配，采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，把儀器劃分成便于實(shí)現(xiàn)的功能模塊，繪制各模塊軟硬器劃分成便于實(shí)現(xiàn)的功能模塊，繪制各模塊軟硬件的工作流程圖，并分別進(jìn)行調(diào)試，各模塊調(diào)試件的工作流程圖，并分別進(jìn)行調(diào)試，各模塊調(diào)試通過(guò)之后，再進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，完成智能儀器的設(shè)計(jì)。通過(guò)之后，再進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，完成智能儀器的設(shè)計(jì)。具體包含：具體包含：9.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回（1 1）根據(jù)儀器總體方案，確定儀器的核心部件）根據(jù)儀器總

13、體方案，確定儀器的核心部件 具有智能控制作用的部件對(duì)儀器整體性能、具有智能控制作用的部件對(duì)儀器整體性能、價(jià)格、研制周期等起決定性作用，直接影響硬件、價(jià)格、研制周期等起決定性作用，直接影響硬件、軟件的設(shè)計(jì)，是整個(gè)儀器的核心。智能儀器中的軟件的設(shè)計(jì)，是整個(gè)儀器的核心。智能儀器中的智能控制部件通?？蛇x單片機(jī)（智能控制部件通常可選單片機(jī)（P P）、信號(hào)處理）、信號(hào)處理器（器（DSPDSP）、可編程控制器（）、可編程控制器（PLCPLC）或微計(jì)算機(jī)）或微計(jì)算機(jī)（MPCMPC）等。大型的智能儀器系統(tǒng)可能包括多種）等。大型的智能儀器系統(tǒng)可能包括多種多個(gè)智能控制部件，小型的智能儀器一般只用其多個(gè)智能控制部件，

14、小型的智能儀器一般只用其中之一，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。中之一，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。9.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回1).1).單片機(jī)單片機(jī) 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM、時(shí)鐘、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行、并行I/O口等的微型計(jì)算機(jī)，有些型號(hào)的單片機(jī)包括A/D、D/A、模擬比較器、脈寬調(diào)制器、USB口等，功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低、支持軟件多、便于開(kāi)發(fā)，智能儀器多選單片機(jī)作為智能控制部件。在選擇具體型號(hào)時(shí)，應(yīng)考慮字長(zhǎng)、指令功能、尋址范圍、尋址方式、內(nèi)部存儲(chǔ)器容量、位處理、中斷處理能力、配套硬件、芯片價(jià)格及開(kāi)發(fā)平臺(tái)等。本書(shū)的智能控制部件以單片機(jī)為主。9.1.39.1.3 目前常用的單片

15、機(jī)有目前常用的單片機(jī)有Intel公司的公司的MCS-51/52系系列、列、Motorola公司公司MC68系列、系列、Philip公司的公司的PIC16CXX系列及與之兼容的多種改進(jìn)升級(jí)型芯片系列及與之兼容的多種改進(jìn)升級(jí)型芯片(如如80C51系列系列)等。另外，美國(guó)等。另外，美國(guó)Silabs公司的公司的F系列系列單片機(jī)如單片機(jī)如C8051F02X，在需要，在需要A/D、D/A、比較器、比較器、多中斷時(shí)比較合適。多中斷時(shí)比較合適。Philips公司的公司的LPC92X是一款是一款較低價(jià)位的單片機(jī)，適合于許多集成度高、成本低較低價(jià)位的單片機(jī)，適合于許多集成度高、成本低的場(chǎng)合，如的場(chǎng)合，如LPC92

16、0/921/922采用了高性能的處理采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，集成了許多系統(tǒng)級(jí)功能，指令執(zhí)行時(shí)間只器結(jié)構(gòu)，集成了許多系統(tǒng)級(jí)功能，指令執(zhí)行時(shí)間只需需2到到4個(gè)時(shí)鐘周期，個(gè)時(shí)鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。這樣器件。這樣可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積，降低系統(tǒng)的可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積，降低系統(tǒng)的成本，滿足多方面的性能要求。成本，滿足多方面的性能要求。1).1).單片機(jī)單片機(jī) 9.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回2). DSP DSP比單片機(jī)集成度高、速度快、容量大，主要比單片機(jī)集成度高、速度快、容量大，主要用于信號(hào)處理及其它高速要求的場(chǎng)合，用于信號(hào)處理及其它高速要求的場(chǎng)合，

17、DSP器件采用器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速硬件乘法器、增強(qiáng)的同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速硬件乘法器、增強(qiáng)的多級(jí)流水線、使多級(jí)流水線、使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。DSP器件指令執(zhí)行時(shí)間比器件指令執(zhí)行時(shí)間比16位單片機(jī)快位單片機(jī)快810倍，完倍，完成一次乘運(yùn)算的時(shí)間比單片機(jī)快成一次乘運(yùn)算的時(shí)間比單片機(jī)快1630倍，倍，DSP器件器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了快速傅里葉變還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了快速傅里葉變換（換（FFT）和濾波器的運(yùn)算速度。但）和

18、濾波器的運(yùn)算速度。但DSP目前價(jià)格較目前價(jià)格較高。在滿足速度要求的情況下可首選單片機(jī)。高。在滿足速度要求的情況下可首選單片機(jī)。 9.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回3). PLC PLC是為工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)專門(mén)設(shè)計(jì)的高可靠產(chǎn)品，是為工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)專門(mén)設(shè)計(jì)的高可靠產(chǎn)品，適合中規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及控制，用適合中規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及控制，用PLC設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)便于更改和維護(hù)。便于更改和維護(hù)。一般指一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括基本輸入一般指一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括基本輸入輸出設(shè)備及常用外圍設(shè)備，具有完善的操作系統(tǒng)。輸出設(shè)備及常用外圍設(shè)備，具有完善的操作系統(tǒng)。其選型應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)可靠性要求確定。其選型應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)可

19、靠性要求確定。4).微計(jì)算機(jī)微計(jì)算機(jī)9.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回（2 2）設(shè)計(jì)和調(diào)試儀器）設(shè)計(jì)和調(diào)試儀器一般而言，硬件速度快、可減輕軟件設(shè)計(jì)工作量，但成本一般而言，硬件速度快、可減輕軟件設(shè)計(jì)工作量，但成本高，靈活性差，可擴(kuò)展性弱。軟件成本低、靈活性大、只要修高，靈活性差，可擴(kuò)展性弱。軟件成本低、靈活性大、只要修改軟件可改變模塊功能，但增加了編程的復(fù)雜性，降低了速度。改軟件可改變模塊功能，但增加了編程的復(fù)雜性，降低了速度。增加硬件的比例可提高系統(tǒng)的速度，實(shí)時(shí)性好，但成本高，靈增加硬件的比例可提高系統(tǒng)的速度，實(shí)時(shí)性好，但成本高，靈活性、適應(yīng)性差；增加軟件的比例則剛好相反?？蓮膬x器的功活性

20、、適應(yīng)性差；增加軟件的比例則剛好相反?？蓮膬x器的功能、成本、研制周期和費(fèi)用等方面綜合考慮，合理分配軟硬件能、成本、研制周期和費(fèi)用等方面綜合考慮，合理分配軟硬件比例，使系統(tǒng)達(dá)到較高的性價(jià)比。比例，使系統(tǒng)達(dá)到較高的性價(jià)比。首先首先是硬件和軟件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試是硬件和軟件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程是根據(jù)硬件框圖按模塊分別對(duì)各單元電硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程是根據(jù)硬件框圖按模塊分別對(duì)各單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行硬件合成，構(gòu)成一個(gè)完整的硬件電路圖。路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行硬件合成，構(gòu)成一個(gè)完整的硬件電路圖。完成設(shè)計(jì)之后，繪制印刷電路板，然后進(jìn)行裝配與調(diào)試。完成設(shè)計(jì)之后，繪制印刷電路板，然后進(jìn)行裝配與調(diào)試。軟

21、件設(shè)計(jì)可先設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖，再將總體結(jié)構(gòu)按軟件設(shè)計(jì)可先設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖，再將總體結(jié)構(gòu)按“自頂向自頂向下下”原則劃分為多個(gè)子模塊，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，畫(huà)出原則劃分為多個(gè)子模塊，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，畫(huà)出每個(gè)子模塊的詳細(xì)流程圖，選擇合適的語(yǔ)言編寫(xiě)程序并調(diào)試。每個(gè)子模塊的詳細(xì)流程圖，選擇合適的語(yǔ)言編寫(xiě)程序并調(diào)試。對(duì)于即可用硬件又可用軟件實(shí)現(xiàn)的功能模塊，應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡哪些對(duì)于即可用硬件又可用軟件實(shí)現(xiàn)的功能模塊，應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡哪些模塊用硬件完成、哪些模塊用軟件完成。模塊用硬件完成、哪些模塊用軟件完成。9.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回其次其次是硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試。硬件、是硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試。硬件、軟件分別

22、調(diào)試合格后，需軟、硬件聯(lián)合調(diào)軟件分別調(diào)試合格后，需軟、硬件聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試中出現(xiàn)問(wèn)題，若屬于硬件故障，試。調(diào)試中出現(xiàn)問(wèn)題，若屬于硬件故障，可修改硬件電路，若屬于軟件問(wèn)題，則修可修改硬件電路，若屬于軟件問(wèn)題，則修改程序，如屬于系統(tǒng)問(wèn)題則對(duì)軟件、硬件改程序，如屬于系統(tǒng)問(wèn)題則對(duì)軟件、硬件同時(shí)修改，直至符合性能指標(biāo)。智能儀器同時(shí)修改，直至符合性能指標(biāo)。智能儀器設(shè)計(jì)調(diào)試步驟如圖設(shè)計(jì)調(diào)試步驟如圖1-21-2所示。所示。9.1.39.1.3圖圖1-29.1.39.1.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9 92 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)，智能儀器與外界數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)，智能儀器與外界物理

23、世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途物理世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支，徑。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支，它不僅應(yīng)用在智能儀器中，而且在現(xiàn)代工業(yè)它不僅應(yīng)用在智能儀器中，而且在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，國(guó)防軍事及科學(xué)研究等方面都得到廣生產(chǎn)，國(guó)防軍事及科學(xué)研究等方面都得到廣泛應(yīng)用泛應(yīng)用 。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu) 被測(cè)信號(hào)一般不會(huì)與后續(xù)電路的工作范被測(cè)信號(hào)一般不會(huì)與后續(xù)電路的工作范圍直接吻合，多數(shù)可能是比較微弱的信號(hào)，圍直接吻合，多數(shù)可能是比較微弱的信號(hào)，因此先送入前置放大器初步放大到后續(xù)電路因此先送入前置放大器初步

24、放大到后續(xù)電路的工作范圍內(nèi)的工作范圍內(nèi) 隨后信號(hào)送入到濾波電路，以濾除信號(hào)主要隨后信號(hào)送入到濾波電路，以濾除信號(hào)主要頻率范圍以外的干擾信號(hào)，一般濾波電路采頻率范圍以外的干擾信號(hào)，一般濾波電路采樣帶通濾波或低通濾波電路。樣帶通濾波或低通濾波電路。 主放大器可將濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大到合主放大器可將濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大到合適范圍，便于后續(xù)適范圍，便于后續(xù)A/D轉(zhuǎn)換器的工作轉(zhuǎn)換器的工作 采樣保持電路指采樣采樣保持電路指采樣/保持放大器（保持放大器（SHA）與）與跟蹤跟蹤/保持放大器（保持放大器（THA），是實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)采），是實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)采樣并在一定的時(shí)間間隔內(nèi)保持該采樣值的電樣并在一定的時(shí)間間隔內(nèi)保

25、持該采樣值的電路路 單片機(jī)中除了微處理器外，一般還集成了隨機(jī)存取數(shù)據(jù)單片機(jī)中除了微處理器外，一般還集成了隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路，輸入輸出電路(I/O口口)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口及，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口及A/D轉(zhuǎn)換器等轉(zhuǎn)換器等電路，而且通過(guò)輸入輸出電路可以外接顯示驅(qū)動(dòng)電路，脈電路，而且通過(guò)輸入輸出電路可以外接顯示驅(qū)動(dòng)電路，脈寬調(diào)制電路，網(wǎng)絡(luò)模塊等電路，構(gòu)成一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)系寬調(diào)制電路，網(wǎng)絡(luò)模塊等電路，構(gòu)成一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng) 。9.2.19.2.1下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.2 9.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)

26、計(jì)考慮的因素?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的因素放大電路放大電路 如果是簡(jiǎn)單信號(hào)，采用一級(jí)放大或衰減電路將如果是簡(jiǎn)單信號(hào)，采用一級(jí)放大或衰減電路將信號(hào)調(diào)整到適合后續(xù)電路工作的電壓范圍內(nèi)即可信號(hào)調(diào)整到適合后續(xù)電路工作的電壓范圍內(nèi)即可 。 如果是比較微弱的信號(hào)，還要求運(yùn)算放大器如果是比較微弱的信號(hào)，還要求運(yùn)算放大器具有低噪聲、低漂移、低輸入偏置電流、非線性具有低噪聲、低漂移、低輸入偏置電流、非線性度小等特點(diǎn)，避免在放大過(guò)程中引入干擾度小等特點(diǎn)，避免在放大過(guò)程中引入干擾 。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將原始的模擬信號(hào)（多數(shù)信號(hào)屬轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將原始的模擬信號(hào)（多數(shù)信號(hào)屬于模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換成

27、為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，于模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，為了保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度，首先需要選擇為了保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度，首先需要選擇A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，位數(shù)高意味著轉(zhuǎn)換分辨率高，能夠更換器的位數(shù)，位數(shù)高意味著轉(zhuǎn)換分辨率高，能夠更好地辨識(shí)原始信號(hào)，其次要考慮轉(zhuǎn)換的速率，轉(zhuǎn)換好地辨識(shí)原始信號(hào)，其次要考慮轉(zhuǎn)換的速率，轉(zhuǎn)換速率快才能提高整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣速度，同速率快才能提高整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣速度，同時(shí)較快的轉(zhuǎn)換速率有利于系統(tǒng)保持對(duì)原始信號(hào)的跟時(shí)較快的轉(zhuǎn)換速率有利于系統(tǒng)保持對(duì)原始信號(hào)的跟蹤蹤 。9.2.29.2.2下 頁(yè)上 頁(yè)返 回采樣采樣/保持電路保持電路 采樣采樣/

28、保持電路主要是配合保持電路主要是配合A/D轉(zhuǎn)換器工作，如果轉(zhuǎn)換器工作，如果是是A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部包括這部分電路，就無(wú)需進(jìn)轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部包括這部分電路，就無(wú)需進(jìn)行其他考慮，如果是需要外接配套，主要考慮的是行其他考慮，如果是需要外接配套，主要考慮的是選擇合適的控制邏輯，使采樣選擇合適的控制邏輯，使采樣/保持電路的工作時(shí)保持電路的工作時(shí)序與序與A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間相對(duì)應(yīng)，為了更好地做轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間相對(duì)應(yīng)，為了更好地做到這一點(diǎn)，往往采用同一控制邏輯控制采樣到這一點(diǎn)，往往采用同一控制邏輯控制采樣/保持保持電路和電路和A/D轉(zhuǎn)換器的同步工作。轉(zhuǎn)換器的同步工作。9.2.29.2.2下 頁(yè)上 頁(yè)返 回

29、放大電路將原始信號(hào)放大到適應(yīng)所選擇放大電路將原始信號(hào)放大到適應(yīng)所選擇A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器的電壓范圍之內(nèi)，但被放大的不僅有原始信號(hào)，還有的電壓范圍之內(nèi)，但被放大的不僅有原始信號(hào)，還有各種噪聲、干擾、耦合信號(hào)等等，為了消除或減小這各種噪聲、干擾、耦合信號(hào)等等，為了消除或減小這些因素的影響，需要采用信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行必要的處些因素的影響，需要采用信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行必要的處理。理。 信號(hào)調(diào)理電路經(jīng)常采用各類濾波器對(duì)這些影響因信號(hào)調(diào)理電路經(jīng)常采用各類濾波器對(duì)這些影響因素進(jìn)行濾除，高頻干擾多就采用低通濾波器，低頻干素進(jìn)行濾除，高頻干擾多就采用低通濾波器，低頻干擾多就采用高通濾波器，有效信號(hào)有明確的頻帶范圍擾多就

30、采用高通濾波器，有效信號(hào)有明確的頻帶范圍可以采用帶通濾波，干擾信號(hào)的頻率很明確可以采用可以采用帶通濾波，干擾信號(hào)的頻率很明確可以采用陷波電路陷波電路 。 9.2.29.2.2下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.3 心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 心電圖是臨床疾病診斷中常用的輔助手段，心心電圖是臨床疾病診斷中常用的輔助手段，心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是心電圖檢測(cè)儀的關(guān)鍵部件。人體電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是心電圖檢測(cè)儀的關(guān)鍵部件。人體心電信號(hào)的主要頻率范圍為心電信號(hào)的主要頻率范圍為0.05100Hz，幅度約，幅度約為為04mV。由于心電信號(hào)屬于低頻，微弱信號(hào)，而。由于心電信號(hào)屬于低頻，微弱信號(hào)，而且干擾較大，因此，系

31、統(tǒng)抗干擾能力及安全可靠性且干擾較大，因此，系統(tǒng)抗干擾能力及安全可靠性至關(guān)重要。另外心電信號(hào)中通?；祀s有各種生物電至關(guān)重要。另外心電信號(hào)中通?；祀s有各種生物電信號(hào)，加之體外以信號(hào)，加之體外以50Hz工頻干擾為主的電磁場(chǎng)干擾，工頻干擾為主的電磁場(chǎng)干擾，使得心電噪聲背景較強(qiáng)，測(cè)量條件比較復(fù)雜。為了使得心電噪聲背景較強(qiáng)，測(cè)量條件比較復(fù)雜。為了不失真地檢測(cè)出有臨床價(jià)值的干凈心電信號(hào)，必須不失真地檢測(cè)出有臨床價(jià)值的干凈心電信號(hào)，必須要求心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有高精度，高穩(wěn)定性，高要求心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有高精度，高穩(wěn)定性，高輸入阻抗，高共模抑制比，低噪聲及強(qiáng)干擾能力等輸入阻抗，高共模抑制比，低噪聲及強(qiáng)干擾能力等

32、性能。性能。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 心電信號(hào)由專用電極拾取后送入前置放大器初步放心電信號(hào)由專用電極拾取后送入前置放大器初步放大，并在對(duì)各干擾信號(hào)進(jìn)行一定抑制后送入帶通濾波大，并在對(duì)各干擾信號(hào)進(jìn)行一定抑制后送入帶通濾波器，以濾除心電主要頻率范圍以外的干擾信號(hào)。器，以濾除心電主要頻率范圍以外的干擾信號(hào)。 而主放大器可將帶通濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大到而主放大器可將帶通濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大到合適范圍后，再經(jīng)合適范圍后，再經(jīng)50Hz和和35Hz陷波器分別濾除工頻陷波器分別濾除工頻和肌電干擾，然后將符合要求的心電模擬信號(hào)由模擬和肌電干擾，然后將符合要求的心電模擬信號(hào)由模擬輸入端送入輸入端送入ADC，以進(jìn)行高精

33、度，以進(jìn)行高精度A/D轉(zhuǎn)換和最后送入轉(zhuǎn)換和最后送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)處理。單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)處理。 9.2.39.2.31信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路對(duì)于信號(hào)的放大，采用了兩級(jí)放大電路，其中包括對(duì)于信號(hào)的放大，采用了兩級(jí)放大電路，其中包括前置放大和主放大電路。在兩級(jí)放大電路之間又接前置放大和主放大電路。在兩級(jí)放大電路之間又接入了一個(gè)帶通濾波電路以使心電信號(hào)主頻入了一個(gè)帶通濾波電路以使心電信號(hào)主頻0.05Hz100Hz通過(guò)后再進(jìn)一步放大。前置放大電路放大約通過(guò)后再進(jìn)一步放大。前置放大電路放大約10倍，主放大電路放大約倍，主放大電路放大約100倍，所以總的放大約倍，所以總的放大約1000倍

34、，從而得到合適的輸入倍，從而得到合適的輸入8051單片機(jī)所要求的單片機(jī)所要求的電壓范圍內(nèi)的心電信號(hào)。電壓范圍內(nèi)的心電信號(hào)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.39.2.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回（1）前置放大電路）前置放大電路 前置放大電路主要是初步放大心電信號(hào)，并在前置放大電路主要是初步放大心電信號(hào)，并在對(duì)各干擾信號(hào)進(jìn)行一定抑制后送入帶通濾波電路，對(duì)各干擾信號(hào)進(jìn)行一定抑制后送入帶通濾波電路，以濾除心電頻率范圍以外的干擾信號(hào)以濾除心電頻率范圍以外的干擾信號(hào) 。 前置放大是心電數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于人前置放大是心電數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于人體心電信號(hào)十分微弱，噪聲背景強(qiáng)且信號(hào)源阻抗較體心電信號(hào)十分微弱，噪聲背

35、景強(qiáng)且信號(hào)源阻抗較大，加之電極引入的極化電壓差值較大（比心電差大，加之電極引入的極化電壓差值較大（比心電差值幅度大幾百倍），因此，通常要求前置放大器具值幅度大幾百倍），因此，通常要求前置放大器具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、非線性度小、合適的頻帶和動(dòng)態(tài)范圍等性能非線性度小、合適的頻帶和動(dòng)態(tài)范圍等性能 。9.2.39.2.3 帶通濾波由雙運(yùn)放集成電路帶通濾波由雙運(yùn)放集成電路OP2177構(gòu)成。構(gòu)成。OP2177具有高精度、低偏置、低功耗等特性，片內(nèi)集具有高精度、低偏置、低功耗等特性，片內(nèi)集成了兩個(gè)運(yùn)放，可靈活組成各類放大和濾波電路。由成了兩

36、個(gè)運(yùn)放，可靈活組成各類放大和濾波電路。由于心電信號(hào)頻帶主要集中在于心電信號(hào)頻帶主要集中在0.05100Hz左右，頻帶左右，頻帶較寬，為此，采用較寬，為此，采用OP2177的兩個(gè)運(yùn)放分別設(shè)計(jì)二階壓的兩個(gè)運(yùn)放分別設(shè)計(jì)二階壓控有源高通和低通濾波器并組合成帶通濾波器?？赜性锤咄ê偷屯V波器并組合成帶通濾波器。 （2）帶通濾波電路）帶通濾波電路 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.39.2.32. 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 由于心電信號(hào)的特殊性（極其微弱），所以信由于心電信號(hào)的特殊性（極其微弱），所以信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。信號(hào)調(diào)理

37、采用號(hào)調(diào)理采用50Hz及及35Hz陷波電路，濾除陷波電路，濾除50Hz的工的工頻干擾和人體生物電產(chǎn)生的頻干擾和人體生物電產(chǎn)生的35 Hz肌電干擾。肌電干擾。 工頻干擾是心電信號(hào)的主要干擾，雖然前置放工頻干擾是心電信號(hào)的主要干擾，雖然前置放大電路對(duì)共模干擾具有較強(qiáng)的抑制作用，但有部分大電路對(duì)共模干擾具有較強(qiáng)的抑制作用，但有部分工頻干擾是以差模信號(hào)方式進(jìn)入電路的，且頻率處工頻干擾是以差模信號(hào)方式進(jìn)入電路的，且頻率處于心電信號(hào)的頻帶之內(nèi)，加上電極和輸入回路不穩(wěn)于心電信號(hào)的頻帶之內(nèi)，加上電極和輸入回路不穩(wěn)定等因素，前級(jí)電路輸出的心電信號(hào)仍存在較強(qiáng)的定等因素，前級(jí)電路輸出的心電信號(hào)仍存在較強(qiáng)的工頻干擾，

38、所以必須專門(mén)濾除。工頻干擾，所以必須專門(mén)濾除。 9.2.39.2.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 凌特公司的凌特公司的LTC1068-50集成開(kāi)關(guān)電容濾波集成開(kāi)關(guān)電容濾波器內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的二階開(kāi)關(guān)電容濾波器，器內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的二階開(kāi)關(guān)電容濾波器，時(shí)鐘與中心頻率之比為時(shí)鐘與中心頻率之比為50:1，誤差為，誤差為 0.3，可采用可采用5V、5V供電。因此，配合廠家提供的供電。因此，配合廠家提供的FilterCAD濾波器設(shè)計(jì)軟件，可靈活配置成各類濾波器設(shè)計(jì)軟件，可靈活配置成各類濾波器（低通、高通、帶通、全通等）。為較濾波器（低通、高通、帶通、全通等）。為較好地濾除工頻干擾，設(shè)計(jì)中利用好地濾除工頻干擾，

39、設(shè)計(jì)中利用LTC1068-50的的優(yōu)點(diǎn)專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)8階巴特沃斯階巴特沃斯50H陷波器，陷波器，采用的時(shí)鐘信號(hào)頻率為采用的時(shí)鐘信號(hào)頻率為2.5KH，設(shè)計(jì)電路如，設(shè)計(jì)電路如圖圖9.5所示所示 ：9.2.39.2.3 與硬件濾波相比，數(shù)字濾波具有以下優(yōu)點(diǎn)：與硬件濾波相比，數(shù)字濾波具有以下優(yōu)點(diǎn)： 因?yàn)橛贸绦驗(yàn)V波，無(wú)需增加硬件設(shè)備，且可因?yàn)橛贸绦驗(yàn)V波，無(wú)需增加硬件設(shè)備，且可多通道共享一個(gè)濾波器多通道共享一個(gè)濾波器( (多通道共同調(diào)用一個(gè)濾波子多通道共同調(diào)用一個(gè)濾波子程序程序) )，從而降低了成本。，從而降低了成本。 由于不用硬設(shè)備，各回路間不存在阻抗匹配由于不用硬設(shè)備，各回路間不存在

40、阻抗匹配等問(wèn)題，故可靠性高，穩(wěn)定性好。等問(wèn)題，故可靠性高，穩(wěn)定性好。 可以對(duì)頻率很低的信號(hào)可以對(duì)頻率很低的信號(hào)( (如如0 001Hz01Hz以下以下) )進(jìn)行濾進(jìn)行濾波，這是模擬濾波器做不到的。波，這是模擬濾波器做不到的。 可根據(jù)需要選擇不同的濾波方法或改變?yōu)V波器可根據(jù)需要選擇不同的濾波方法或改變?yōu)V波器的參數(shù)，使用方便、靈活。的參數(shù)，使用方便、靈活。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.39.2.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回(1)開(kāi)關(guān)電容濾波器開(kāi)關(guān)電容濾波器 開(kāi)關(guān)電容電路由受時(shí)鐘脈沖信號(hào)控制的模擬開(kāi)開(kāi)關(guān)電容電路由受時(shí)鐘脈沖信號(hào)控制的模擬開(kāi)關(guān)、電容器和運(yùn)算放大電路三部分組成。這種電路關(guān)、電容器和運(yùn)算放大電路三部分

41、組成。這種電路的特性與電容器的精度無(wú)關(guān)，而僅與各電容器電容的特性與電容器的精度無(wú)關(guān)，而僅與各電容器電容量之比的準(zhǔn)確性有關(guān)。在集成電路中，可以通過(guò)均量之比的準(zhǔn)確性有關(guān)。在集成電路中，可以通過(guò)均勻地控制硅片上氧化層的介電常數(shù)及其厚度，使電勻地控制硅片上氧化層的介電常數(shù)及其厚度，使電容量之比主要取決于每個(gè)電容電極的面積，從而獲容量之比主要取決于每個(gè)電容電極的面積，從而獲得準(zhǔn)確性很高的電容比。得準(zhǔn)確性很高的電容比。 本電路設(shè)計(jì)是在開(kāi)關(guān)電容濾波器電路后加一個(gè)本電路設(shè)計(jì)是在開(kāi)關(guān)電容濾波器電路后加一個(gè)電壓跟隨器電路。主要是起到穩(wěn)定作用。電壓跟隨器電路。主要是起到穩(wěn)定作用。 9.2.39.2.3 下 頁(yè)上 頁(yè)

42、返 回 (2) 開(kāi)關(guān)電容集成濾波器開(kāi)關(guān)電容集成濾波器優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)：克服了常規(guī)有源陷波器的頻率特性對(duì)電路元件的參克服了常規(guī)有源陷波器的頻率特性對(duì)電路元件的參數(shù)比較敏感，使得電路穩(wěn)定性不高的缺點(diǎn)；數(shù)比較敏感，使得電路穩(wěn)定性不高的缺點(diǎn)；開(kāi)關(guān)電容集成濾波器無(wú)需外接決定頻率的電阻或電開(kāi)關(guān)電容集成濾波器無(wú)需外接決定頻率的電阻或電容，濾波頻率僅由外接或片內(nèi)時(shí)鐘頻率決定，因而性容，濾波頻率僅由外接或片內(nèi)時(shí)鐘頻率決定，因而性能穩(wěn)定；能穩(wěn)定；可以精確調(diào)試可以精確調(diào)試LTC1068-50集成開(kāi)關(guān)電容濾波器：集成開(kāi)關(guān)電容濾波器： 時(shí)鐘與中心頻率之比為時(shí)鐘與中心頻率之比為50:1，因此，要濾波，因此，要濾波50Hz 的工

43、頻干擾信號(hào)，計(jì)算其中心頻率為：的工頻干擾信號(hào)，計(jì)算其中心頻率為：所以中心時(shí)鐘頻率為所以中心時(shí)鐘頻率為2.5 KHz，則本設(shè)計(jì)采用外接時(shí)，則本設(shè)計(jì)采用外接時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)來(lái)自鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)來(lái)自C8051F206。陷波深度可達(dá)陷波深度可達(dá)50dB，可衰減，可衰減100倍左右。即將倍左右。即將50 Hz工頻干擾信號(hào)衰減了近工頻干擾信號(hào)衰減了近100倍，從而達(dá)到精確、有倍，從而達(dá)到精確、有效地濾除了工頻干擾。效地濾除了工頻干擾。 f（中心頻率）（中心頻率）=50*50=2500Hz=2.5KHz9.2.39.2.3下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 人體肌電隨著個(gè)體的差異也會(huì)對(duì)心電信號(hào)造成不人體肌電隨著個(gè)體的

44、差異也會(huì)對(duì)心電信號(hào)造成不同程度的干擾，有時(shí)甚至淹沒(méi)心電信號(hào)，因而有必要同程度的干擾，有時(shí)甚至淹沒(méi)心電信號(hào)，因而有必要加以抑制。研究表明，肌電干擾主要集中在加以抑制。研究表明，肌電干擾主要集中在35H左左右，為此，本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了圖右，為此，本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了圖9.6所示的所示的35H的無(wú)的無(wú)限增益多路反饋型二階陷波器。該二階陷波器由限增益多路反饋型二階陷波器。該二階陷波器由U1A、U1B構(gòu)成。其截止頻率約為構(gòu)成。其截止頻率約為35H，Q約為約為7，符合實(shí)，符合實(shí)際要求際要求 。（3）陷波器電路）陷波器電路 圖圖9.6心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)35陷波電路原理圖陷波電路原理圖9.2.39.2.3

45、3. 單片機(jī)電路單片機(jī)電路本系統(tǒng)采用了一個(gè)內(nèi)部含有本系統(tǒng)采用了一個(gè)內(nèi)部含有12位位A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)C8051F206。在此單片機(jī)內(nèi)部即可進(jìn)行。在此單片機(jī)內(nèi)部即可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不需要外接據(jù)存儲(chǔ)，不需要外接A/D轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換電路。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.39.2.34數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中軟件部分的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中軟件部分的設(shè)計(jì) 主程序是對(duì)十二位通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并把采主程序是對(duì)十二位通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并把采集的最終結(jié)果存在集的最終結(jié)果存在FLASH存儲(chǔ)器中。轉(zhuǎn)換采用查詢存儲(chǔ)器中。轉(zhuǎn)換采用查詢方式，并通過(guò)讀控制寄存器方式，并通過(guò)讀控制寄存器ADC0CON 的

46、的ADBUSY位來(lái)判斷一次位來(lái)判斷一次A/D轉(zhuǎn)換的完成與否。十二位通道選用轉(zhuǎn)換的完成與否。十二位通道選用端口端口P1.0P1.7 P3.0P3.3，P0.4配置成為配置成為50HZ陷陷波器提供波器提供2.5KHZ時(shí)鐘信號(hào)，采樣周期為時(shí)鐘信號(hào)，采樣周期為5ms。本程。本程序先對(duì)特殊功能寄存器進(jìn)行初始化，再啟動(dòng)定時(shí)器序先對(duì)特殊功能寄存器進(jìn)行初始化，再啟動(dòng)定時(shí)器2進(jìn)行進(jìn)行5ms定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器2溢出時(shí)啟動(dòng)溢出時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 子程序還包括按鍵掃描處理程序、數(shù)字濾波程序、子程序還包括按鍵掃描處理程序、數(shù)字濾波程序、顯示程序等。顯示程序等。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.2.39.2.39.3

47、9.3 簡(jiǎn)易單回路溫度控制器簡(jiǎn)易單回路溫度控制器 溫度控制器又稱為溫度調(diào)節(jié)器，有單回路、雙溫度控制器又稱為溫度調(diào)節(jié)器，有單回路、雙回路和多回路之分。單回路調(diào)節(jié)器只能控制一個(gè)回回路和多回路之分。單回路調(diào)節(jié)器只能控制一個(gè)回路，雙回路調(diào)節(jié)器可以控制兩個(gè)回路，多回路調(diào)節(jié)路，雙回路調(diào)節(jié)器可以控制兩個(gè)回路，多回路調(diào)節(jié)器可以控制兩個(gè)以上的回路。在我國(guó)使用得比較廣器可以控制兩個(gè)以上的回路。在我國(guó)使用得比較廣泛的單回路調(diào)節(jié)器主要有美國(guó)泛的單回路調(diào)節(jié)器主要有美國(guó)Honeywell的的UDC6000，韓國(guó)，韓國(guó)Honeywell的的IPC1000，日本，日本Shimaden的的FP系列和系列和SR系列，系列，Yok

48、ogawa的的PD550/750，以及，以及Omron和和RKC推出的系列溫控推出的系列溫控儀表等儀表等 。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.3.1 功能需求和總體思路功能需求和總體思路 單回路溫度控制器實(shí)際上是以單片機(jī)控制為核單回路溫度控制器實(shí)際上是以單片機(jī)控制為核心，根據(jù)設(shè)定目標(biāo)溫度值進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)的單心，根據(jù)設(shè)定目標(biāo)溫度值進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)的單回路溫度控制系統(tǒng)，主要包括溫度控制、溫度檢測(cè)、回路溫度控制系統(tǒng)，主要包括溫度控制、溫度檢測(cè)、參數(shù)顯示、報(bào)警指示、通訊等部分。根據(jù)模式值，參數(shù)顯示、報(bào)警指示、通訊等部分。根據(jù)模式值，可查看相應(yīng)的參數(shù)，如設(shè)定溫度值、溫度上限報(bào)警可查看相應(yīng)的參

49、數(shù)，如設(shè)定溫度值、溫度上限報(bào)警值等，并根據(jù)需要可對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改、保存等。同值等，并根據(jù)需要可對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改、保存等。同時(shí)本控制器能與上位機(jī)通訊，可以由上位機(jī)修改設(shè)時(shí)本控制器能與上位機(jī)通訊，可以由上位機(jī)修改設(shè)定溫度，并實(shí)時(shí)顯示溫度值和趨勢(shì)曲線，與溫度控定溫度，并實(shí)時(shí)顯示溫度值和趨勢(shì)曲線，與溫度控制器配合可構(gòu)成一套完整的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。制器配合可構(gòu)成一套完整的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 系統(tǒng)功能：系統(tǒng)功能：1)設(shè)定溫度顯示、實(shí)時(shí)溫度顯示；設(shè)定溫度顯示、實(shí)時(shí)溫度顯示；2)溫度上、下限報(bào)警；溫度上、下限報(bào)警；3)溫度上、下限報(bào)警值設(shè)定；溫度上、下限報(bào)警值設(shè)定；4)目標(biāo)溫度值設(shè)定；目標(biāo)溫度值設(shè)定；5)放大電路放大倍數(shù)

50、設(shè)定；放大電路放大倍數(shù)設(shè)定；6)PID控制參數(shù)的設(shè)定；控制參數(shù)的設(shè)定；7)手動(dòng)加熱設(shè)定值；手動(dòng)加熱設(shè)定值；8)手動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)設(shè)定；自動(dòng)設(shè)定；9)溫度零點(diǎn)標(biāo)定；溫度零點(diǎn)標(biāo)定；10)參數(shù)保存；參數(shù)保存；11)上位機(jī)目標(biāo)溫度值設(shè)定；上位機(jī)目標(biāo)溫度值設(shè)定；12)上位機(jī)實(shí)時(shí)溫度波形曲線圖顯示上位機(jī)實(shí)時(shí)溫度波形曲線圖顯示 2. 總體設(shè)計(jì)思路總體設(shè)計(jì)思路 單回路溫度控制器包括實(shí)現(xiàn)溫度控制的單片機(jī)單回路溫度控制器包括實(shí)現(xiàn)溫度控制的單片機(jī)ADuC812、信號(hào)處理電路、溫度參數(shù)顯示（數(shù)碼、信號(hào)處理電路、溫度參數(shù)顯示（數(shù)碼管顯示）、管顯示）、SSR輸出控制電路、通信電路等幾個(gè)部輸出控制電路、通信電路等幾個(gè)部分。整個(gè)

51、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖分。整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 ：下 頁(yè)上 頁(yè)返 回圖圖9.9 9.9 單回路溫度控制器組成框圖單回路溫度控制器組成框圖 數(shù)碼管用來(lái)顯示模式值及相應(yīng)的參數(shù)。數(shù)碼管用來(lái)顯示模式值及相應(yīng)的參數(shù)。CPU根據(jù)檢測(cè)的溫根據(jù)檢測(cè)的溫度值對(duì)上、下限報(bào)警值進(jìn)行比較，控制報(bào)警燈的狀態(tài)。度值對(duì)上、下限報(bào)警值進(jìn)行比較，控制報(bào)警燈的狀態(tài)。K分度分度熱電偶作為溫度傳感器，是檢測(cè)電路的關(guān)鍵部件。傳感器信號(hào)熱電偶作為溫度傳感器，是檢測(cè)電路的關(guān)鍵部件。傳感器信號(hào)通過(guò)放大、濾波等處理，可直接由通過(guò)放大、濾波等處理，可直接由ADuC812進(jìn)行進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，換轉(zhuǎn)換，換算為相應(yīng)的溫度測(cè)量值。根據(jù)測(cè)量值和設(shè)定值之差，進(jìn)行算

52、為相應(yīng)的溫度測(cè)量值。根據(jù)測(cè)量值和設(shè)定值之差，進(jìn)行PID運(yùn)算，本系統(tǒng)采用周波控制方式，通過(guò)控制運(yùn)算，本系統(tǒng)采用周波控制方式，通過(guò)控制SSR來(lái)控制加熱爐來(lái)控制加熱爐的溫度。通信電路實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和溫度控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。的溫度。通信電路實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和溫度控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。 9.3.19.3.13. 操作模式操作模式基于數(shù)碼管的單回路控制器，往往使用菜單模式來(lái)切基于數(shù)碼管的單回路控制器，往往使用菜單模式來(lái)切換所有的顯示參數(shù)，只有在當(dāng)前模式下才能修改和顯換所有的顯示參數(shù)，只有在當(dāng)前模式下才能修改和顯示其對(duì)應(yīng)的參數(shù)。本系統(tǒng)可用示其對(duì)應(yīng)的參數(shù)。本系統(tǒng)可用3個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)模式切換個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)模式切換和參數(shù)修改操作

53、，所以這和參數(shù)修改操作，所以這3個(gè)鍵分別定義為模式鍵，個(gè)鍵分別定義為模式鍵，數(shù)值增加鍵和數(shù)值減少鍵；用數(shù)值增加鍵和數(shù)值減少鍵；用8個(gè)數(shù)碼管顯示模式和個(gè)數(shù)碼管顯示模式和對(duì)應(yīng)的參數(shù)，左邊對(duì)應(yīng)的參數(shù)，左邊4個(gè)數(shù)碼管顯示模式值，右邊個(gè)數(shù)碼管顯示模式值，右邊4個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)碼管顯示相應(yīng)模式對(duì)應(yīng)的參數(shù)值。碼管顯示相應(yīng)模式對(duì)應(yīng)的參數(shù)值。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回10種模式定義：種模式定義：模式模式0：溫度設(shè)定值和溫度實(shí)時(shí)值顯示（前：溫度設(shè)定值和溫度實(shí)時(shí)值顯示（前4位數(shù)碼管位數(shù)碼管顯顯 示溫度設(shè)定值，后示溫度設(shè)定值，后4位顯示實(shí)時(shí)溫度值）；位顯示實(shí)時(shí)溫度值）；模式模式1：設(shè)置和顯示溫度上限報(bào)警值（：設(shè)置和顯示溫度上限報(bào)警

54、值（01200）；）；模式模式2：設(shè)置和顯示溫度下限報(bào)警值（：設(shè)置和顯示溫度下限報(bào)警值（01200）；）；模式模式3：設(shè)置和顯示溫度設(shè)定值（：設(shè)置和顯示溫度設(shè)定值（01200）；）；模式模式4：設(shè)置實(shí)時(shí)溫度采集放大電路的放大倍數(shù)；：設(shè)置實(shí)時(shí)溫度采集放大電路的放大倍數(shù)；模式模式5：設(shè)置和顯示：設(shè)置和顯示PID算法中的比例系數(shù)（算法中的比例系數(shù)（0.00 50.00）；）；模式模式6：設(shè)置和顯示：設(shè)置和顯示PID算法中的積分系數(shù)（算法中的積分系數(shù)（0.0050.00）；）；模式模式7：設(shè)置和顯示：設(shè)置和顯示PID算法中的微分系數(shù)（算法中的微分系數(shù)（0.0050.00）；）；模式模式8：設(shè)置和顯示手

55、動(dòng)輸出值（：設(shè)置和顯示手動(dòng)輸出值（0100）模式模式9：手動(dòng)：手動(dòng)/自動(dòng)切換（自動(dòng)切換（1：手動(dòng)；：手動(dòng)；0：自動(dòng)）：自動(dòng)）模式模式10：標(biāo)定和顯示實(shí)時(shí)溫度的零點(diǎn)：標(biāo)定和顯示實(shí)時(shí)溫度的零點(diǎn)9.3.19.3.19.3.2 9.3.2 溫度測(cè)控電路設(shè)計(jì)溫度測(cè)控電路設(shè)計(jì)1. 溫度檢測(cè)電路溫度檢測(cè)電路本系統(tǒng)采用鎳鉻本系統(tǒng)采用鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K分度）熱電偶作為溫度分度）熱電偶作為溫度傳感器，由此構(gòu)成的檢測(cè)電路如圖傳感器，由此構(gòu)成的檢測(cè)電路如圖9.10所示。由所示。由熱電偶的特性可知，進(jìn)入放大器的電壓信號(hào)實(shí)為熱電偶的特性可知，進(jìn)入放大器的電壓信號(hào)實(shí)為熱電偶冷熱端溫差引起的熱電勢(shì)信號(hào)。熱電偶冷熱端溫差引起

56、的熱電勢(shì)信號(hào)。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回冷端處于室溫，熱端為加熱爐溫度，單片機(jī)的冷端處于室溫，熱端為加熱爐溫度，單片機(jī)的A/D通道可以直通道可以直接采集熱電偶信號(hào)，經(jīng)冷端溫度補(bǔ)償后，再查表接采集熱電偶信號(hào)，經(jīng)冷端溫度補(bǔ)償后，再查表K分度則可以分度則可以得到熱端溫度值。室溫的測(cè)量可以通過(guò)得到熱端溫度值。室溫的測(cè)量可以通過(guò)AD590將室溫變化為電將室溫變化為電壓信號(hào)，經(jīng)放大后直接送給單片機(jī)的壓信號(hào)，經(jīng)放大后直接送給單片機(jī)的A/D通道，單片機(jī)程序自通道，單片機(jī)程序自動(dòng)完成熱電偶信號(hào)的采集和冷端信號(hào)的采集，計(jì)算出實(shí)際的溫動(dòng)完成熱電偶信號(hào)的采集和冷端信號(hào)的采集，計(jì)算出實(shí)際的溫度測(cè)量值。度測(cè)量值。下 頁(yè)上 頁(yè)返

57、 回2.溫度控制電路溫度控制電路對(duì)于加熱爐的溫度控制可以采用移相控制或周波控對(duì)于加熱爐的溫度控制可以采用移相控制或周波控制方式制方式 。周波控制方式實(shí)際上是通過(guò)調(diào)節(jié)一定時(shí)間周期內(nèi)的周波控制方式實(shí)際上是通過(guò)調(diào)節(jié)一定時(shí)間周期內(nèi)的供電時(shí)間比例（即交流周波數(shù)）來(lái)控制加熱對(duì)象在供電時(shí)間比例（即交流周波數(shù)）來(lái)控制加熱對(duì)象在本周期內(nèi)獲得的電能，從而控制其溫度。由于控制本周期內(nèi)獲得的電能，從而控制其溫度。由于控制加溫的時(shí)間比例實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此周波控制加溫的時(shí)間比例實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此周波控制方式在溫度控制系統(tǒng)獲得了比較廣泛的應(yīng)用，本系方式在溫度控制系統(tǒng)獲得了比較廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)確定采用周波控制方式。

58、統(tǒng)確定采用周波控制方式。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.3.29.3.2下 頁(yè)上 頁(yè)返 回由圖由圖9.11可知，單片機(jī)的可知，單片機(jī)的I/0腳輸出低電平時(shí)，控腳輸出低電平時(shí)，控制制SSR使加熱元件接通使加熱元件接通220V交流電源，加熱元交流電源，加熱元件獲得電能，溫度升高；件獲得電能，溫度升高；I/0腳輸出高電平時(shí)，腳輸出高電平時(shí)，SSR開(kāi)路，加熱元件兩端無(wú)電壓，停止加熱，對(duì)開(kāi)路，加熱元件兩端無(wú)電壓，停止加熱，對(duì)象的溫度開(kāi)始下降。象的溫度開(kāi)始下降。圖9.11 周波控制輸出電路采用控制時(shí)間比例控制的具體方法是：采用控制時(shí)間比例控制的具體方法是：設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的加溫周期設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的加溫周期T，以，以T為

59、周期對(duì)溫度進(jìn)行為周期對(duì)溫度進(jìn)行采樣，獲得溫度測(cè)量值。采樣，獲得溫度測(cè)量值。根據(jù)設(shè)定值和測(cè)量值的偏差，進(jìn)行根據(jù)設(shè)定值和測(cè)量值的偏差，進(jìn)行PID運(yùn)算。運(yùn)算。將將PID的輸出轉(zhuǎn)換為的輸出轉(zhuǎn)換為SSR的通斷時(shí)間。的通斷時(shí)間。9.3.29.3.2PID算法有位置式和增量式兩種：算法有位置式和增量式兩種： （1）增量式）增量式PID算法得到的結(jié)果是增量，也就算法得到的結(jié)果是增量，也就是說(shuō)，在上一次的控制量的基礎(chǔ)上需要增加（負(fù)是說(shuō)，在上一次的控制量的基礎(chǔ)上需要增加（負(fù)值意味著減少）的控制量。值意味著減少）的控制量。 （2）位置式算法則表現(xiàn)為當(dāng)前的觸發(fā)相位應(yīng)）位置式算法則表現(xiàn)為當(dāng)前的觸發(fā)相位應(yīng)該在什么位置。又

60、如在溫度控制系統(tǒng)中，增量式該在什么位置。又如在溫度控制系統(tǒng)中，增量式算法則表現(xiàn)為在上次通電時(shí)間比例的基礎(chǔ)上，還算法則表現(xiàn)為在上次通電時(shí)間比例的基礎(chǔ)上，還需要增加或減少的通電時(shí)間比例；位置式算法則需要增加或減少的通電時(shí)間比例；位置式算法則直接指明本周期內(nèi)要通電多長(zhǎng)時(shí)間。本系統(tǒng)采用直接指明本周期內(nèi)要通電多長(zhǎng)時(shí)間。本系統(tǒng)采用的是位置式的是位置式PID算法。算法。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回9.3.3 PID控制算法的實(shí)現(xiàn)控制算法的實(shí)現(xiàn)位置式位置式PID算法計(jì)算公式如下：算法計(jì)算公式如下：Pout(t)=Kp*e(t)+KiSum_e(t)+Kd*(e(t)-e(t-1);其中，其中，e(t)為基本偏差，表示當(dāng)