激光器電源的高精度溫度控制器系統(tǒng)與算法的研究摘要激光器是二十世紀(jì)最重要的發(fā)明之一，激光器的使用極大地改變了人們的生活方式。但是在實(shí)際生產(chǎn)生活中，在穩(wěn)定性、耐用性等方面對激光器要求極為苛刻，特別是在溫度控制系統(tǒng)方面。溫度的極小偏差會導(dǎo)致激光器輸出的波長以及頻率受到影響，從而影響正常使用。一般來說，溫度改變1攝氏度，波長改變0.2-0.3nm，因此需要實(shí)現(xiàn)對激光器電源溫度的高精度控制。本文主要設(shè)計了一種高精度溫度控制系統(tǒng)。在算法方面，本設(shè)計采用了模糊PID控制算法，該算法兼具了模糊控制的強(qiáng)抗干擾能力以及PID控制算法消除穩(wěn)態(tài)誤差兩者的優(yōu)點(diǎn)。同時，該算法通過了在MATLAB軟件SIMULINK工具箱進(jìn)行系統(tǒng)仿真論證。最后根據(jù)仿真結(jié)果，搭建了以STM32為控制核心的溫度控制系統(tǒng)，并且通過精密調(diào)節(jié)TEC的電流大小和方向，實(shí)現(xiàn)了對溫度的高精度控制。關(guān)鍵詞：激光器;STM32;模糊控制;PID控制TheResearchofAlgorithmandProgrammingonTemperatureControlSystemofLaserDiodeAbstractLaserisoneofthemostimportantinventionsofthe20thcentury,andithasvastlychangedpeople'slifestyle.However,it’sextremelydemandingintermsofstabilityanddurabilityinactualproduction,especiallythetemperaturecontrolsystems.Inaddition,eventhoughthelittlechangeoftemperaturewillaltertheoutputoflasers’wavelengthandfrequency,thenaffectingnormaluseoflaser.Accordingtothedata,foreachdegreeCelsiusofthetemperatureofthelaser,0.2-0.3nmofthewavelengthwillalter.Therefore,itisnecessarytocontrolthetemperatureoflaserdiodewithhigh-precision.Thispaperpresentsahigh-precisiontemperaturecontrolsystemofthelaser.Inalgorithmandprogramming,thelaserusesthefuzzyPIDcontrolalgorithm,whichhasboththestronganti-interferenceabilityoffuzzycontrolandtheadvantagesofPIDcontrolalgorithm.Totakeitastepfurther,thealgorithmhasbeendemonstratedintheSIMULINKtoolboxofMATLABsoftware.Finally,accordingtotheresultofsimulation,atemperaturecontrolsystemwithSTM32asthecontrolcorewassetup,andtheprecisecontrolofthecurrentanddirectionoftheTECwasachievedhigh-precisiontemperaturecontrol.Keywords:Laser;STM32;fuzzycontrol;PIDcontrol目錄1前言 11.1本設(shè)計的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 11.2本設(shè)計在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 11.3本設(shè)計應(yīng)解決的主要問題 22激光器電源溫度控制系統(tǒng)算法的研究 22.1PID控制原理理論 22.2智能控制 42.3系統(tǒng)算法設(shè)計 93溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 103.1溫控系統(tǒng)總體框架 103.2溫度系統(tǒng)硬件總體介紹 113.3單片機(jī)軟件處理模塊設(shè)計 134系統(tǒng)仿真 154.1MATLAB及SIMULINK的簡介 154.2系統(tǒng)仿真過程 15總結(jié)和展望 18參考文獻(xiàn) 20謝辭 21附錄 22 PAGE251前言20世紀(jì)90年代末，伴隨著工業(yè)革命以及Internet的逐步普及，各大工業(yè)領(lǐng)域繁榮發(fā)展，其中，光纖通信行業(yè)在整個領(lǐng)域中呈現(xiàn)發(fā)展迅猛的狀態(tài)，光電子行業(yè)的繁榮對經(jīng)濟(jì)、科研、軍事、醫(yī)療等各個領(lǐng)域起著不可替代的作用，工業(yè)的發(fā)展越來越離不開激光器。其中由砷化鎵、砷化鎘、硫化鋅等半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的半導(dǎo)體激光器受到人們的大力歡迎，其效率可以達(dá)到20-40%，同時它具有轉(zhuǎn)換效率高、集成度高、體積小、價格低等優(yōu)點(diǎn)，成為了信息技術(shù)領(lǐng)域中必不可少的核心器件，并且它被廣泛應(yīng)用于光纖通信、光盤、激光雷達(dá)等[1]。半導(dǎo)體激光器是將電子轉(zhuǎn)化為光子的器件，在工作過程中常常會伴有各種非輻射以及各種載流子的損耗。這種損耗會導(dǎo)致激光器電源溫度上升，系統(tǒng)溫度的上升進(jìn)而導(dǎo)致激光器的輸出波長以及光損耗等各個方面受到嚴(yán)重影響。在目前量產(chǎn)的半導(dǎo)體激光器中，在電流恒定且環(huán)境濕度恒定的情況下，激光器電源系統(tǒng)溫度每升高一度，激光器輸出的波長會大約增加0.2-0.3nm[2]。同時，由于激光器工作過程中熱損耗很大，這種損耗大約占總功耗的50%-70%，若沒有及時地溫度下降措施，會導(dǎo)致芯片溫度快速升高，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定以及壽命降低，所以給激光器電源一個穩(wěn)定并且快速的溫度控制系統(tǒng)非常重要。在目前激光器的發(fā)展中，由于溫度控制精度的限定，激光器的應(yīng)用在未來還有廣泛的空間。因此，需要不斷設(shè)計并實(shí)驗(yàn)，不斷提高激光器溫度的控制精確度。1.1本設(shè)計的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求在實(shí)際生產(chǎn)生活中，大部分工業(yè)控制系統(tǒng)采用PID控制系統(tǒng)或者模糊控制系統(tǒng)。但是由于實(shí)際生產(chǎn)往往具有很多不確定的因素，上述兩種控制模式均存在一定的局限性，例如PID控制器較難建立精確的數(shù)學(xué)模型，模糊控制難以消除穩(wěn)態(tài)誤差。在這種情況下，設(shè)計一種新型的控制系統(tǒng)，對控制理論實(shí)際應(yīng)用發(fā)展有著非常重要的意義。1.2本設(shè)計在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題國內(nèi)外很多公司、學(xué)校以及研究所都致力于提升激光器輸出波長的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的耐用性，并不斷改善半導(dǎo)體激光器的溫度控制系統(tǒng)的核心控制算法。目前，國外如WAVELENGTH、THORLABS等公司生產(chǎn)的激光器溫度控制系統(tǒng)分辨率可以達(dá)到0.001攝氏度，長期穩(wěn)定性控制在0.005攝氏度以內(nèi)，并且具有性能高、價格低等特點(diǎn)[3]。相比之下，國內(nèi)生產(chǎn)的激光器溫度控制系統(tǒng)測溫精度只能達(dá)到0.02攝氏度左右，分辨率較低，需要大力改進(jìn)，同時半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、可靠性、算法等方面都需要改善，才能讓激光器得到更加廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理是根據(jù)固體的能帶理論，通過一定的激勵使得能帶與雜質(zhì)能級之間產(chǎn)生受激反射作用，采用載流子復(fù)合發(fā)光的方式[4]。這種發(fā)光方式導(dǎo)致了半導(dǎo)體激光器在工作時會產(chǎn)生較多熱量，而這部分熱量如果沒有得到及時得散發(fā)，將會影響系統(tǒng)主控板的溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致LD的輸出功率和波長受到影響，除此之外，也影響設(shè)備的使用年限。故為了能夠讓半導(dǎo)體激光器輸出穩(wěn)定在目標(biāo)輸出波長，需要精確控制激光器LD二極管的溫度，在溫度出現(xiàn)波動能夠及時調(diào)整，嚴(yán)格減少LD輸出工作波長的波動。因此，為了能夠讓半導(dǎo)體激光器得到更進(jìn)一步的應(yīng)用，需要致力于改善激光器的溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)自動控制理論，不斷開發(fā)新算法，實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制。除此之外，提高半導(dǎo)體激光器溫度控制精度、設(shè)計更優(yōu)控制算法，不僅能夠提高激光器的應(yīng)用，同時也能促進(jìn)信息、航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展，同時對光通信等行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有著深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)價值。1.3本設(shè)計應(yīng)解決的主要問題本文主要對激光器溫度控制算法的研究，預(yù)期控制精度達(dá)到0.1攝氏度。本設(shè)計首先基于自動控制理論，設(shè)計溫度控制模型，在此基礎(chǔ)上研究目前工業(yè)上使用較多的PID算法、模糊控制算法，以及查閱文獻(xiàn)了解目前溫度控制系統(tǒng)的算法優(yōu)化情況，通過分析各個算法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及結(jié)合工程上會出現(xiàn)的情況，設(shè)計了一種模糊PID控制算法。同時分析激光器在工程實(shí)際生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)的一些干擾情況，最后在MATLAB中的SIMULINK工具下模擬仿真算法對溫度模型的控制效果，并且通過實(shí)物調(diào)試，不斷優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對激光器電源的高精度溫度控制，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。2激光器電源溫度控制系統(tǒng)算法的研究（1）本文在充分了解恒溫控制系統(tǒng)的控制需求后，通過查閱相關(guān)資料，并根據(jù)自動控制原理，設(shè)計半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，運(yùn)用MATLAB軟件功能下SIMULINK功能建立仿真模型，并不斷優(yōu)化算法。經(jīng)過仿真，不斷優(yōu)化參數(shù)，最終得到兼具調(diào)節(jié)時間較短，超調(diào)量小，無穩(wěn)態(tài)誤差的高精度溫度控制系統(tǒng)，以保證激光器輸出可靠、穩(wěn)定的波長。（2）本設(shè)計采用STM32f103作為主控芯片，使用半導(dǎo)體TEC的制冷和加熱功能調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度，根據(jù)設(shè)定溫度以及實(shí)際溫度，單片機(jī)輸出控制信號改變TEC工作的電流大小和方向，不斷對激光器電源溫度系統(tǒng)的溫度進(jìn)行調(diào)整至設(shè)定溫度，確保激光器處于正常的輸出狀態(tài)。本設(shè)計主要研究PID算法、模糊控制算法及模糊PID算法，運(yùn)用傳遞函數(shù)的形式，分析他們各自的控制精度以及優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定最優(yōu)的傳遞函數(shù)。2.1PID控制原理理論在平時生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率以及減少人力成本，同時完成復(fù)雜繁瑣精密的工作，經(jīng)常會應(yīng)用自動控制系統(tǒng)來提高效益。在自動化控制系統(tǒng)中，有反饋控制、前饋控制、順序控制等方式，其中PID控制系統(tǒng)是前饋控制系統(tǒng)是實(shí)際生產(chǎn)中非常常用的一種控制系統(tǒng)，其控制全稱為比例積微分控制[5]。根據(jù)PID系統(tǒng)的屬性，它的算法較為簡單且魯棒性好，同時又因?yàn)樗哂锌煽啃愿叩膬?yōu)點(diǎn)，故PID算法深受研發(fā)人員的青睞，被廣泛運(yùn)用于精度要求不高的工業(yè)控制中。在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域中，PID控制系統(tǒng)的設(shè)計一般都是在微控制器或者計算機(jī)的條件下進(jìn)行，根據(jù)控制要求，調(diào)節(jié)PID控制器的三個參數(shù)，調(diào)整并優(yōu)化控制系統(tǒng)。2.1.1PID控制原理介紹PID控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制中的一種，系統(tǒng)運(yùn)行時根據(jù)被控對象反饋控制信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)主要由PID控制器、執(zhí)行器、受控對象等部分組成，其具體流程圖如圖2-1所示。其中PID控制器由比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)三個環(huán)節(jié)線性疊加組成。在設(shè)計過程中，通過不斷驗(yàn)證并優(yōu)化這三個環(huán)節(jié)的參數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性三個要求的最優(yōu)效果。圖2-1PID控制流程圖PID屬于線性控制器的一種，一般以偏差值作為輸入信號，其中偏差值e(t)由期望值r(t)和實(shí)際輸出y(t)相減得到et微控制器將獲得的偏差值進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，計算完成后將獲得的三個值進(jìn)行線性組合構(gòu)成控制量，輸出到被控對象，以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，其控制算法可以表示為：u表示為傳遞函數(shù)的形式為：G其中，Kp為比例系數(shù)，TI為積分時間常數(shù)，比例調(diào)節(jié)作用：比例調(diào)節(jié)起到了信號放大的作用，在控制過程中，比例控制部分加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。在系統(tǒng)偏差產(chǎn)生的時候，比例環(huán)節(jié)的運(yùn)用使被控量朝著偏差減小的方向調(diào)整，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地輸出所需信號。比例系數(shù)太小會導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)整力度較小，在出現(xiàn)較大干擾的情況下，無法及時恢復(fù)設(shè)定值，調(diào)節(jié)時間較長；而增大比例系數(shù)可以增強(qiáng)系統(tǒng)的靈敏度，但是過大的比例系數(shù)會增加系統(tǒng)震蕩次數(shù)，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅降低。同時，僅靠比例環(huán)節(jié)幾乎很難達(dá)到系統(tǒng)理想的控制狀態(tài)，在系統(tǒng)只存在比例環(huán)節(jié)控制的時候，系統(tǒng)會存在穩(wěn)態(tài)誤差，動態(tài)性能較低。積分調(diào)節(jié)作用：積分環(huán)節(jié)在控制過程中主要起到一個消除穩(wěn)態(tài)誤差的作用。積分環(huán)節(jié)的運(yùn)用能夠提高系統(tǒng)的無差度，但是積分調(diào)節(jié)與比例環(huán)節(jié)存在一個90度的相位滯后，會使得系統(tǒng)穩(wěn)定性相對降低。在設(shè)備工作過程中，系統(tǒng)不斷比較設(shè)定溫度值于系統(tǒng)溫度值，只要二者存在偏差，積分器便會一直作用。在積分調(diào)節(jié)的運(yùn)用中，需注意積分環(huán)節(jié)會使調(diào)節(jié)器和調(diào)整反應(yīng)速度降低。微分調(diào)節(jié)作用：微分環(huán)節(jié)具有超前調(diào)節(jié)的能力，它的相位比比例控制超前90度，能夠預(yù)知系統(tǒng)偏差的變化趨勢，能夠較好地縮小系統(tǒng)地調(diào)節(jié)時間，當(dāng)系統(tǒng)偏差速度變化的時候，微分環(huán)節(jié)朝偏差速度減小的方向起作用。2.1.2PID控制算法的改進(jìn)由于計算機(jī)只能處理量，故計算時需要對PID算法進(jìn)行數(shù)字化處理，系統(tǒng)運(yùn)行中需要不斷對e(t)進(jìn)行累積，會造成系統(tǒng)計算量過大，因此需要將位置式PID算法優(yōu)化為增量式PID算法，即：?增量式PID算法不僅能夠減少處理器的計算量，同時由于該算法的控制量只是由最近幾次采樣值確定，因此增量式PID控制算法能夠較為準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)當(dāng)前地狀態(tài)，進(jìn)一步的能夠獲得較好的輸出狀態(tài)。并且當(dāng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，處理器計算存在誤差或計算精度較低時，由于輸入?yún)?shù)只是最近幾次采樣值的偏差，故對控制對象的影響較小，動態(tài)性能提升，使得系統(tǒng)的抗干擾能力得到提高。參數(shù)整定是PID控制中最核心的部分，也是PID算法中最復(fù)雜的部分，不同的參數(shù)整定方法直接反應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度及品質(zhì)。其中整定方法中較為常用的主要有動態(tài)特性參數(shù)法、臨界比例度法、經(jīng)驗(yàn)試湊法等，在實(shí)際應(yīng)用中，需要被控量的輸出波形，多次調(diào)試直到獲得較滿意的控制參數(shù)[6]。2.2智能控制智能控制代表著工業(yè)的發(fā)展水平，從二十世紀(jì)中葉以來，自動控制理論經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”四大階段，并且在工程中得到廣泛運(yùn)用[7]。隨著工業(yè)4.0的普及和機(jī)器人更多地取代人類的工作，智能控制的蓬勃發(fā)展是當(dāng)今社會發(fā)展的必然趨勢。智能控制是一門新興的多學(xué)科控制技術(shù)，由于它控制精度更高、控制更加智能，在成熟的控制系統(tǒng)中得到越來越多的運(yùn)用。智能控制包含了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、遺傳算法等多種控制技術(shù)，在工程中根據(jù)控制需求選擇合適的智能控制算法，并且根據(jù)實(shí)際控制效果不斷調(diào)整，更進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。2.2.1模糊控制在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，工程設(shè)備常常會出現(xiàn)未知的、不確定的、不規(guī)則的干擾，因此常規(guī)的控制模型是難以適應(yīng)這種模式的。但根據(jù)生活的各種不規(guī)則之中又存在著一些確定的關(guān)系。模糊控制是在建立模糊模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)fuzzy理論，將確定性領(lǐng)域擴(kuò)大到模糊領(lǐng)域，運(yùn)用模糊語言及模糊推理手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定輸出的控制算法[8]。其中，系統(tǒng)模糊模型需要運(yùn)用到模糊語言和規(guī)則描述知識，根據(jù)人的手動決策運(yùn)用語言加以描述并總結(jié)成if……then語句，它們反映了一個系統(tǒng)的動態(tài)特性并且影響著系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制器的設(shè)計要基于確定的參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，使用模型對實(shí)際工程進(jìn)行模擬，但是在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)作中，存在很多來自外界的，不確定的干擾，這些常常使我們的控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，建立精確的數(shù)學(xué)控制模型顯得十分困難。因此，設(shè)計一種模糊控制的數(shù)學(xué)控制模型有著非常大的意義。一般來說，模糊控制系統(tǒng)由模糊控制器、輸入輸出接口裝置、廣義對象以及傳感器四部分組成，其基本結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。圖2-2模糊控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖模糊控制器：模糊控制器以模糊推理為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)中起模糊決策的作用，是整個模糊控制算法中最核心的組成成分，它的主要部分是微型計算機(jī)或微型控制器，在系統(tǒng)運(yùn)行中起著數(shù)據(jù)處理的作用。在實(shí)際的工程運(yùn)用中，可以跟據(jù)控制精度選擇合適的控制器，控制器可以是單片機(jī)，本設(shè)計中使用的是STM32單片機(jī)。輸入輸出接口裝置：獲取傳感器傳回的數(shù)字信號，根據(jù)模糊計算規(guī)則，將具體數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化處理得到模糊輸入信號，并傳送到模糊控制器進(jìn)行處理運(yùn)算后，輸出控制信號，最終通過執(zhí)行器控制被控對象。廣義對象：廣義對象由被控對象和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分構(gòu)成。其中被控對象通常帶有各種不確定干擾，這些干擾會導(dǎo)致輸出的不穩(wěn)定。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用為根據(jù)傳感器獲取的被控對象的變化，迅速、準(zhǔn)確將被控對象調(diào)整為正常狀態(tài)。傳感器：傳感器是獲取被控對象參數(shù)的一種裝置，將獲取到的測量信息進(jìn)行處理、傳輸和存儲等，通常將非電量轉(zhuǎn)化為電信號。在各種類型的控制過程中，傳感器起著至關(guān)重要的作用，它讀取系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的準(zhǔn)確性將直接影響系統(tǒng)的控制精度。模糊控制系統(tǒng)需要實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則，并根據(jù)工廠中工程師的控制決策建立模糊決策，這個模型的建立需要長期的積累，因此，模糊控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量很大一部分取決于模糊規(guī)則的制定以及最終的模糊決策。2.2.2模糊控制器在模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，核心部分是模糊控制器的設(shè)計，該控制器模仿人工控制的工作方式大大提高了控制質(zhì)量。在工作過程中，它起到將輸入信號進(jìn)行模糊化處理，以及進(jìn)行模糊推理合成和解模糊的作用，其基本結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。功能具體實(shí)現(xiàn)過程，首先是將傳感器得到的以及計算機(jī)獲得的精確量數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模糊量信息；然后跟據(jù)在工程實(shí)際生產(chǎn)中研發(fā)人員的控制經(jīng)驗(yàn)或者策略對模糊量信息進(jìn)行模糊推理及模糊處理，再由系統(tǒng)輸出接口輸出控制的精確量信息；最終輸出的精確量控制信息傳送給執(zhí)行器作用于被控對象，使控制系統(tǒng)正常工作。圖2-3模糊控制器基本結(jié)構(gòu)圖模糊控制器的輸入變量的維數(shù)影響著系統(tǒng)的控制精度，在實(shí)際工程中，模糊控制器輸入維度越高能夠直接使得系統(tǒng)控制精度越高，在此情況下，模糊規(guī)則的設(shè)計及模糊決策的設(shè)計會更復(fù)雜，比較難實(shí)現(xiàn)。因此在一般情況下，研發(fā)人員選用二維模糊控制器進(jìn)行系統(tǒng)控制[9]。2.2.2模糊PID控制技術(shù)傳統(tǒng)的PID能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，并且具有簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是它不能在線整定參數(shù)，故它無法很好地適應(yīng)非線性、時變系統(tǒng)。而模糊控制能夠?qū)τ嬎銠C(jī)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化處理，但是它很難消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，模糊控制的設(shè)計缺乏系統(tǒng)性，動態(tài)品質(zhì)較差，難以達(dá)到高精度的控制要求。在高精度的工業(yè)控制中，如果將PID與模糊控制算法相結(jié)合，二者所形成地模糊參數(shù)自整定PID控制器便很好地解決了上述問題。此過程需要根據(jù)控制經(jīng)驗(yàn)，建立模糊控制的隸屬度函數(shù)對增量式PID的三個參數(shù)進(jìn)行整定。模糊PID的控制思路：首先根據(jù)溫度傳感器傳回的系統(tǒng)溫度以及系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的溫度進(jìn)行處理，得到溫度差e(t)以及溫度差變化率d?（e），然后通過模糊pid算法，選取較為合適的KP、具體實(shí)現(xiàn)過程如下：（1）創(chuàng)建模糊PID控制器在模糊PID控制中，輸入信號e(t)為：e誤差變化率d?（e）：d本設(shè)計首先假設(shè)誤差e(t)論域?yàn)?-3,3)，即誤差e(t)的具體值只可取在-3到3之間，然后將溫度差劃分模糊等級為{NB(負(fù)大),NM(負(fù)中),NS(負(fù)小),ZO(適中),PS(正小)，PM(中),PB(正大)}左右對稱的7級。第二步對溫度差變化率d?（e）作同樣的操作，將d?（e）論域設(shè)為(-1,1)，模糊等級{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。則獲得輸入量的表為：論域模糊等級e(t)（-3，3）{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}d（-1，1）{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}表2-1輸入量與模糊等級表對于Kp,Ki,Kd三個輸出量的表為：論域模糊等級K（0，10）{ZO,PSPM,PB}T（0，10）{ZO,PSPM,PB}T（0，10）{ZO,PSPM,PB}表2-2輸出量與模糊等級表 （2）建立隸屬度函數(shù)隸屬度函數(shù)是用于表征模糊集合的數(shù)學(xué)工具。隸屬函數(shù)的設(shè)計有很多種，一般有高斯型、一般鐘型、梯型、三角形等類型，不同的隸屬度函數(shù)對控制效果產(chǎn)生不同的影響[10]。本設(shè)計根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)法采用三角形隸屬度函數(shù)，函數(shù)關(guān)系如圖2-4所示：圖2-4三角形隸屬度函數(shù)規(guī)則圖 （3）創(chuàng)建模糊規(guī)則表根據(jù)上述步驟所建立的三角型隸屬度函數(shù)，創(chuàng)建誤差與誤差變化率的模糊規(guī)則表，具體如表2-3所示。KP、KI、KDE(t)NBNMNSZOPSPMPBd?（e）NBPB、ZO、PSPB、PS、PSPM、PB、PMPS、PB、PBPM、PB、PMPB、PS、PSPB、ZO、PSNMPB、ZO、PSPB、PS、PSPM、PB、PMPS、PB、PBPM、PB、PMPB、PS、PSPB、ZO、PSNSPB、ZO、PSPM、ZO、PMPS、PM、PBZO、PB、PBPS、PM、PBPM、ZO、PMPB、ZO、PSZOPB、ZO、PSPM、ZO、PMPS、PM、PBZO、PB、PBPS、PM、PBPM、ZO、PMPB、ZO、PSPSPB、ZO、PSPM、ZO、PMPS、PM、PBZO、PB、PBPS、PM、PBPM、ZO、PMPB、ZO、PSPMPB、ZO、PSPM、PS、PSPM、PB、PMPS、PB、PBPM、PB、PMPB、PB、PSPB、ZO、PSPBPB、ZO、PSPM、PS、PSPM、PB、PMPS、PB、PBPM、PB、PMPB、PS、PSPB、ZO、PS表2-3模糊控制規(guī)則表2.3系統(tǒng)算法設(shè)計系統(tǒng)首先通過溫度傳感器讀回的模擬信號，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，獲取系統(tǒng)當(dāng)前溫度值與系統(tǒng)溫度的設(shè)定值進(jìn)行比較，通過微控制器計算得出溫度偏差以及偏差變化率的精確量。將上述步驟獲得的結(jié)果作為模糊控制器的輸入，通過對此精確量進(jìn)行模糊化，并經(jīng)過微控制器預(yù)先儲存好的模糊規(guī)則以及模糊運(yùn)算等各個步驟，最終獲得PID的三個控制參數(shù)；通過PID計算后，輸出對TEC的控制量。算法系統(tǒng)框圖如2-5所示。圖2-5模糊自整定PID參數(shù)控制系統(tǒng)框圖2.3.1模糊化模糊PID控制系統(tǒng)中，模糊控制器的作用為輸出PID控制的三個參數(shù)，其工作過程使用的是模糊量數(shù)值。控制器通過對模糊量的運(yùn)算合成等方式，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，而計算機(jī)讀取的數(shù)據(jù)為精確值，故需要對計算機(jī)的精確量進(jìn)行模糊化處理。模糊化的具體過程首先是將系統(tǒng)中溫度傳感器采樣到的值變成模糊語言變量的語言值。算法的隸屬函數(shù)在大部分情況下，選用三角形、梯型、高斯型的分布，控制器輸入數(shù)值的隸屬度由隸屬函數(shù)圖確定。當(dāng)我們通過給定元素的隸屬度函數(shù)后，就完成了對輸入信號的模糊化處理。對于已經(jīng)完成模糊化的數(shù)字信號，進(jìn)行下一步的模糊運(yùn)算。2.3.2模糊控制規(guī)則模糊規(guī)則需要根據(jù)實(shí)際得控制經(jīng)驗(yàn)得到，在實(shí)際中由工廠工程師以及操作人員操作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得到，通過使用模糊語言的描述得到模糊條件語句的集合，因此模糊規(guī)則直接決定控制系統(tǒng)的品質(zhì)，需要長期不斷地積累。在工廠中，將工程師以及操作員地控制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行策略化，然后將各種可能需要用到的模糊策略用模糊蘊(yùn)涵關(guān)系“if……then”集合起來，構(gòu)成模糊規(guī)則控制表[11]。根據(jù)長期積累的模糊蘊(yùn)涵關(guān)系，對?（e）進(jìn)行分析。當(dāng)系統(tǒng)的?（e）比較大時，為了減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，應(yīng)該選擇較大的KP和較小的KD。同時為了減小系統(tǒng)的超調(diào)量，應(yīng)該將微分調(diào)節(jié)減小為當(dāng)?（e）處于中等大小時，應(yīng)該減小比例環(huán)節(jié)的作用，以減少系統(tǒng)的超調(diào)量。當(dāng)?（e）較小時，應(yīng)當(dāng)增大積分和微分調(diào)節(jié)的系數(shù)，以此提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.3.3模糊運(yùn)算在模糊控制器的設(shè)計工作中，最重要的步驟為確定語言控制規(guī)則，類似于if…then…語句?？刂凭戎饕煽刂埔?guī)則確定，故根據(jù)控制精度需要選擇合適的控制規(guī)則，由于在控制規(guī)則較多的情況下，控制系統(tǒng)的反應(yīng)時間會有所增加，而推理的質(zhì)量會有所下降。因此，在模糊控制器中模糊控制規(guī)則設(shè)計時，需根據(jù)控制要求選取恰當(dāng)數(shù)量的控制規(guī)則，并且需要使用正確的控制形式。本設(shè)計根據(jù)控制需求采用的模糊推理計算為兩輸入、三輸出模糊控制器，輸入為溫度傳感器傳回的溫度值與設(shè)定值溫度的偏差?（e）和偏差變化率d?（e），經(jīng)過控制器的模糊運(yùn)算，輸出PID算法部分的KP、KD在設(shè)計完成后，需要通過計算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢查控制精度是否達(dá)到控制需求。在實(shí)際應(yīng)用中，為了更好地減小系統(tǒng)地調(diào)節(jié)時間和自適應(yīng)能力，通常根據(jù)系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性進(jìn)行對算法的簡化。3溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1溫控系統(tǒng)總體框架本設(shè)計以嵌入式單片機(jī)STM32F103作為閉環(huán)負(fù)反饋溫度控制系統(tǒng)的控制核心，運(yùn)用KEIL5軟件進(jìn)行編程，使用ADC數(shù)模轉(zhuǎn)化器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換獲得溫度傳感器鉑電阻PT100的采樣溫度，經(jīng)過控制器的運(yùn)算，最終輸出控制TEC，實(shí)現(xiàn)激光器穩(wěn)定的波長輸出，硬件電路整體框圖如圖3-1所示。根據(jù)工程控制經(jīng)驗(yàn)，首先在微控制器中設(shè)計好模糊PID控制器，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行整定，并通過調(diào)節(jié)PWM占空比以及場效應(yīng)管MOSFET的通斷，最終達(dá)到改變溫度調(diào)節(jié)器TEC的電流以及方向的目的，使系統(tǒng)處于設(shè)定的溫度值范圍內(nèi)，從而使半導(dǎo)體激光器處于正常工作狀態(tài)，輸出穩(wěn)定的波長。圖3-1硬件電路的整體框架圖3.2溫度系統(tǒng)硬件總體介紹本設(shè)計溫度控制系統(tǒng)主要由嵌入式單片機(jī)stm32控制核心、溫度傳感器、TEC半導(dǎo)體、AD轉(zhuǎn)換器、液晶顯示五大部分組成，實(shí)物主控板如圖3-2所示。圖3-2實(shí)物主控板圖（1）嵌入式單片機(jī)stm32控制核心：采用了stm32f103RCT6作為主控芯片。STM32F103RCT6是以cortex-M3為內(nèi)核，內(nèi)部嵌入了FLASH及RAM的高集成IC。STM32F103屬于32位ARM中低端型微控制器，加入外部晶振后，最高晶振頻率可以達(dá)到72MHz，時鐘周期大約為0.014μs，相比于51單片機(jī)機(jī)器周期更快，系統(tǒng)更穩(wěn)定，符合激光器電源溫度控制需求。（2）溫度傳感器：溫度采樣選取鉑電阻PT100溫度傳感器，它是目前工程應(yīng)用中高精度溫度控制系統(tǒng)常用的溫度傳感器。在溫度為零時PT100的電阻為100歐姆，隨著溫度上升阻值勻速增漲，PT100測溫范圍在零下200-正850攝氏度之間，測溫精度可以達(dá)到0.05，滿足激光器電源溫度的控制需求，故本設(shè)計選用鉑電阻PT100為溫度傳感器。（3）AD轉(zhuǎn)換器：本設(shè)計中，AD轉(zhuǎn)化器是將溫度傳感器所獲得的模擬信號轉(zhuǎn)化成為精確的數(shù)字量信號的器件，因此，AD轉(zhuǎn)換器的可靠性直接影響溫度控制的質(zhì)量。在本設(shè)計采用使用HX711作為AD數(shù)模轉(zhuǎn)化器，它是一款專為電子秤設(shè)計的模數(shù)轉(zhuǎn)化器，該芯片集成了片內(nèi)振蕩器以及穩(wěn)壓電源等模塊，具有強(qiáng)抗干擾能力，并且它可選擇10kHz-80kHz的傳送速率。（4）TEC半導(dǎo)體制冷器：TEC是精密溫控中非常常用的材料，特別是在PCR溫控以及激光器上。TEC屬于電流換能型器件，內(nèi)部含有多對P型和N型組，構(gòu)成多對電偶極子，根據(jù)珀?duì)栙N效應(yīng)，直流電通入TEC電流的方向不同使得在電偶節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生不同的能量轉(zhuǎn)化，造成吸熱或放熱的現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)溫控，如圖3-3所示。它可以實(shí)現(xiàn)將控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)在零下130度到正90度的溫度范圍內(nèi)。圖3-3TEC工作原理圖（5）液晶顯示：本設(shè)計采用TFTLCD液晶顯示屏作為人機(jī)交互界面，液晶屏幕顯示設(shè)定的溫度以及實(shí)際溫度以及調(diào)節(jié)溫度控制，除此之外，可以直接通過觸控屏調(diào)節(jié)設(shè)定溫度，方便快捷。設(shè)計中為了獲取更準(zhǔn)確的溫度，使用了三個溫度傳感器。STM32讀回的三個傳感器的值進(jìn)行運(yùn)算，獲取它們的平均值，作為系統(tǒng)的實(shí)時溫度，液晶控制界面如圖3-3所示。圖3-3實(shí)物液晶界面圖3.3單片機(jī)軟件處理模塊設(shè)計本設(shè)計軟件部分采用模塊化編程的方法，運(yùn)用C語言在keil5軟件上進(jìn)行編程，程序主要包括：主控程序模塊、系統(tǒng)參數(shù)初始化程序、溫度傳感器值讀取程序、液晶顯示程序及模糊PID控制算法程序等。核心的算法程序部分實(shí)現(xiàn)方式為：在程序中編寫模糊關(guān)系對應(yīng)控制表，并存儲到單片機(jī)中，系統(tǒng)每次讀回的溫度值首先與設(shè)定值作比較，然后通過模糊PID算法進(jìn)行模糊化處理，接著查詢控制表輸出對應(yīng)值，最終送至執(zhí)行對象半導(dǎo)體TEC中去。在stm32的控制下，系統(tǒng)獲取三個溫度傳感器的溫度值，并且進(jìn)行平均值計算，并將計算后的結(jié)果顯示在液晶屏中，同時將此平均值與設(shè)定值進(jìn)行比較，計算e（t）及d?（e），將所求e（t）及d?（e）作為模糊PID控制器的輸入，經(jīng)過stm32微控制器的模糊運(yùn)算得到PID的Kp、TI、TD三個控制參數(shù)，通過PID計算后輸出需要的控制值，并運(yùn)用pwm控制方式控制TEC電路的電流方向以及電流大小，最終實(shí)現(xiàn)對激光器電源的高精度溫度控制，此過程的控制算法流程圖如圖3-4算法流程圖3.4硬件PCB設(shè)計本設(shè)計由于控制需求精度較高，故為了更好地提升系統(tǒng)的抗干擾能力，在充分考慮了電磁兼容的各個因素后，運(yùn)用PCB繪制軟件AltiumDesigner，根據(jù)原理圖畫出溫度控制系統(tǒng)PCB版圖，如圖3-5所示。PCB板的應(yīng)用大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，并且提高了電路的穩(wěn)定性以及設(shè)計的效率。圖3-5溫度控制系統(tǒng)硬件PCB圖4系統(tǒng)仿真4.1MATLAB及SIMULINK的簡介MATLAB是一款強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計算軟件，該軟件同時具備了數(shù)學(xué)分析和仿真軟件等強(qiáng)大的功能。Matlab的全稱是matrix&laboratory，即矩陣實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用了數(shù)學(xué)中矩陣的知識，處理各種數(shù)據(jù)、統(tǒng)計規(guī)律、模擬各種模型，為數(shù)值分析、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化等眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種強(qiáng)大的解決方案[12]。SIMULINK是MATLAB軟件下一個非常常用的集成仿真環(huán)境，它被大量運(yùn)用于非線性因素和隨機(jī)因素的處理上，SIMULINK的動態(tài)建模、仿真、分析等功能，大大提升了科研開發(fā)的進(jìn)度，受到了科研界、學(xué)校、工廠等各個領(lǐng)域的大力歡迎。4.2系統(tǒng)仿真過程（1）新建一個模糊控制器a.啟動Matlab，在命令行窗口輸入fuzzy以啟動FuzzyLogicDesigner。然后創(chuàng)建兩個輸入量，三個輸出量。分別為偏差、偏差變化率、比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)。最后編輯輸入/輸出量，如圖4-1所示。圖4-1MATLAB界面設(shè)置輸入輸出圖（2）劃分模糊等級使用AddMFs，添加七個模糊等級，并編輯每個模糊等級對應(yīng)的隸屬度函數(shù)，如圖4-2所示。圖4-2MATLAB設(shè)計模糊劃分界面圖（3）創(chuàng)建模糊規(guī)則表在模糊PID控制算法中，最重要的部分就是模糊規(guī)則，此部分的仿真操作需要回到FuzzyLogicDesigner的主界面，使用Edit-Rules將模糊規(guī)則表輸入至軟件中，如圖4-3所示。如圖4-3MATLAB創(chuàng)建模糊規(guī)則表圖總結(jié)和展望總結(jié)：在傳統(tǒng)的工業(yè)控制中，較多采用純模擬電路對系統(tǒng)溫度進(jìn)行控制，控制方式主要以PID控制為主。由于傳統(tǒng)PID控制需要給出確定參數(shù)，故傳統(tǒng)的控制方法存在電路設(shè)計較為復(fù)雜，同時由于系統(tǒng)存在很多不確定的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)控制精度較低，動態(tài)性能較差等較多不足。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中一般以數(shù)字控制系統(tǒng)為主。數(shù)字控制系統(tǒng)是利用采樣值以及離散微分方程進(jìn)行求解的一種控制系統(tǒng)，與模擬控制系統(tǒng)相比較，控制精度更高、控制范圍更廣，同時基于數(shù)字信號本身的特性，數(shù)字控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的動態(tài)性能，能適應(yīng)復(fù)雜且多變的擾動。然而，數(shù)字控制系統(tǒng)比模擬控制系統(tǒng)復(fù)雜?；谏鲜鲆蛩兀驹O(shè)計采用現(xiàn)代控制理論與PID控制結(jié)合的方法，運(yùn)用模糊控制理論對PID系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行整定，從而對半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。模糊PID算法主要過程首先計算輸入值與實(shí)際值的偏差，然后根據(jù)模糊控制PID算法計算給出相應(yīng)的控制量，最后通過控制stm32控制輸出pwm波控制TEC實(shí)現(xiàn)加熱或制冷。通過仿真表明，模糊PID控制技術(shù)可以大大減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間以及穩(wěn)定誤差，大大了提高系統(tǒng)的動態(tài)特性以及激光器的性能。展望：本設(shè)計的仿真結(jié)果展示了模糊PID控制算法的可行性，也論證了此算法應(yīng)用于激光器電源的可行性，但是由于在實(shí)際控制系統(tǒng)中存在很多的復(fù)雜的非線性、不可預(yù)測的干擾量，而本文展示的算法只是對激光器電源簡化模型的控制，故此算法的實(shí)際應(yīng)用需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷優(yōu)化，在工廠的使用中不斷優(yōu)化模糊控制模型，提高實(shí)際應(yīng)用中的控制精度。參考文獻(xiàn)[1]宋照華.半導(dǎo)體激光器的研究與設(shè)計[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）,2010：38-40.[2]李斌.半導(dǎo)體激光二極管溫度控制器和驅(qū)動電源設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].山西大學(xué),2007：47-48.[3]XuejieW,YanjunL.IntelligentTemperatureControlSystemBasedonFuzzyPID[C].2010InternationalConferenceonE-ProductE-ServiceandE-Entertainment,2010.[4]艾淑平.半導(dǎo)體激光器恒溫控制單元的控制模式與算法研究[D].東北師范大學(xué),2005：37-38[5]CominosP，MunroN．PIDcontrollers：Recenttuningmethodsanddesigntospecification[J]．IEEProcControlTheory，2002，149(1)：46-53[6]黃松林，PID參數(shù)模糊自整定非線性系統(tǒng)仿真研究，機(jī)械工程與自動化，2007，No.141:93-95[7]葛新成,胡永霞.模糊控制的現(xiàn)狀與發(fā)展概述[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2008,03:51-55.[8]劉江濤.基于PID參數(shù)模糊自整定的半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)研究[D].河北工業(yè)大學(xué),2007：35-40.[9]陳友桂.數(shù)字化半導(dǎo)體激光二極管驅(qū)動電源和溫度控制器的研制[D].山西大學(xué),2009：22-24.[10]孫遜,胡光銳,李劍萍.一種基于模糊聚類的隸屬函數(shù)定義方法[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件,2005,07:86-88.[11]章衛(wèi)國，楊向忠.模糊控制理理論應(yīng)用[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000.48-64.[12]李國勇.智能控制及其MATLAB實(shí)現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.謝辭大學(xué)四年生活如白駒過隙，是結(jié)束也是一段新人生的開始?；叵脒^去三年多的生活，汗與淚、苦與樂、勤與專，交織成一張嚴(yán)謹(jǐn)求是、刻苦專研的繭，讓我努力探求，不斷思索。感謝學(xué)校提供了這么優(yōu)異的學(xué)習(xí)環(huán)境以及教學(xué)平臺，感謝一直指引我前行的導(dǎo)師們，感謝一直默默支持我的伙伴們，感謝強(qiáng)大的家人后援團(tuán)。一路走來，有風(fēng)也有雨，每一個經(jīng)歷，都是對我的一次洗禮、一次磨練。我會繼續(xù)腳踏實(shí)地努力下去，初心不改，矢志不渝。2020年是特殊的一年，由于新型冠狀病毒的出現(xiàn)，導(dǎo)致了開學(xué)時間的延后，畢業(yè)設(shè)計完成的難度加大，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的也難度大大提升，但是在老師的悉心指導(dǎo)下，順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計，我對了我的專業(yè)有了更深的認(rèn)識，同時為我將來的就業(yè)做了更充分的準(zhǔn)備。在論文撰寫的過程中，遇到了許多棘手的問題，例如執(zhí)行器的選擇以及算法的選擇等等。在方宇杰老師耐心的指導(dǎo)下，以及在隊(duì)友的合作下，讓我能夠較好地解決了上述問題，最終較為圓滿地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在此，再次衷心感謝我的指導(dǎo)老師方宇杰博士以及我的團(tuán)隊(duì)伙伴！附錄附錄1程序源代碼#include"sys.h"#include"usart.h" #include"delay.h" #include"led.h"#include"lcd.h"#include"ds18b20.h"#include"key.h"#include"timer.h"#include"24cxx.h"#include"touch.h"floatsum[3]={0};//存放三組溫度數(shù)據(jù)的數(shù)組externunsignedcharDS18B20_ID[8][8]; //檢測到的傳感器ID存數(shù)組externunsignedcharDS18B20_SensorNum;externfloatmax;//最大值externfloatmin;//最小值//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////5個觸控點(diǎn)的顏色 //電阻觸摸屏測試函數(shù)//voidrtp_test(void)//{// u8key;// u8i=0; // while(1)// {// key=KEY_Scan(0);// tp_dev.scan(0); // if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN) //觸摸屏被按下// { // if(tp_dev.x[0]<lcddev.width&&tp_dev.y[0]<lcddev.height)// { // if(tp_dev.x[0]>(lcddev.width-24)&&tp_dev.y[0]<16)Load_Drow_Dialog();//清除// elseTP_Draw_Big_Point(tp_dev.x[0],tp_dev.y[0],RED); //畫圖 // }// }elsedelay_ms(10); //沒有按鍵按下的時候 // if(key==KEY0_PRES) //KEY0按下,則執(zhí)行校準(zhǔn)程序// {// LCD_Clear(WHITE);//清屏// TP_Adjust();//屏幕校準(zhǔn)// TP_Save_Adjdata(); // Load_Drow_Dialog();// }// i++;// if(i%20==0)LED0=!LED0;// }//}//constu16POINT_COLOR_TBL[CT_MAX_TOUCH]={RED,GREEN,BLUE,BROWN,GRED};intmain(void){ staticu16led0pwmval=70; u8t=0; u8num=0,i=0; inttem,insum=0; //溫度、總數(shù)的整數(shù)位 floattemperature,SUM=0; Stm32_Clock_Init(9); //系統(tǒng)時鐘設(shè)置 uart_init(72,9600); //串口初始化為9600 delay_init(72); //延時初始化 LED_Init(); //初始化與LED連接的硬件接口 LCD_Init(); //初始化LCD tp_dev.init(); TIM1_Int_Init(499,7199);//time=(500*7200)/72=50ms TIM1_3_PWM_Init(99,719);//PWM頻率=72000/[(39+1)(71+1)]=25Khz TIM1_4_PWM_Init(99,719); POINT_COLOR=RED;//設(shè)置字體為紅色 LCD_ShowString(10,10,220,16,16,"Temperaturecontroldesign"); LCD_ShowString(10,30,200,16,16,"DS18B20_1:"); LCD_ShowString(10,50,200,16,16,"DS18B20_2:"); LCD_ShowString(10,70,200,16,16,"DS18B20_3:"); while(DS18B20_Init()) //DS18B20初始化 {// LCD_ShowString(10,90,200,16,16,"DS18B20Error"); LCD_ShowString(91,30,200,16,16,"Error"); LCD_ShowString(91,50,200,16,16,"Error"); LCD_ShowString(91,70,200,16,16,"Error"); printf("DS18B20CheckFailed!\r\n"); delay_ms(200); //LCD_Fill(60,130,239,130+16,WHITE); //delay_ms(200); } printf("DS18B20Ready!\r\n"); LCD_ShowString(91,30,200,16,16,"OK"); LCD_ShowString(91,50,200,16,16,"OK"); LCD_ShowString(91,70,200,16,16,"OK"); POINT_COLOR=BLUE;//設(shè)置字體為藍(lán)色 LCD_ShowString(10,90,200,16,16,"AverTemp:.C"); LCD_ShowString(10,110,200,16,16,"Temp_1:.C"); LCD_ShowString(10,130,200,16,16,"Temp_2:.C"); LCD_ShowString(10,150,200,16,16,"Temp_3:.C"); POINT_COLOR=GREEN; LCD_ShowString(10,250,60,60,24,"goup"); LCD_ShowString(90,250,60,60,24,"set"); LCD_ShowString(180,250,60,60,24,"turndown"); LCD_DrawLine(0,200,240,200); LCD_DrawLine(80,200,80,320); LCD_DrawLine(160,200,160,320); POINT_COLOR=BLUE; while(1) { //DS18B20_Search_Rom(); if(t%10==0)//每100ms讀取一次 { num=DS18B20_Search_Rom(3);//存ROM的ID值 for(i=0;i<num;i++) { temperature=DS18B20_Get_wd(i); sum[i]=DS18B20_Get_wd(i); if(temperature<0) { LCD_ShowChar(10+55,110,'-',16,0); //顯示負(fù)號 temperature=-temperature; //轉(zhuǎn)為正數(shù) tem=(int)temperature; }else { tem=(int)temperature; LCD_ShowChar(60+55,110,'',16,0); //去掉負(fù)號 } LCD_ShowNum(10+55+8,110+i*20,(int)temperature,2,16); //顯示正數(shù)部分 LCD_ShowNum(10+55+32,110+i*20,(temperature-tem)*10,1,16); //顯示小數(shù)部分 } // LCD_ShowString(10,90,200,16,16,"AverTemp:.C"); SUM=(sum[0]+sum[1]+sum[2])/3; insum=(int)SUM; LCD_ShowNum(10+80+8,90,(int)SUM,2,16); LCD_ShowNum(10+80+32,90,(SUM-insum)*10,1,16); } if(SUM>max)//溫度對應(yīng)PWM輸出 { if((SUM-max)>10.0)led0pwmval=10; elseled0pwmval=70-(SUM-max)*7; }elseif(SUM<min)led0pwmval=70; elseled0pwmval=50; FS_PWM_VAL=led0pwmval; FS1_PWM_VAL=led0pwmval; delay_ms(10); t++; if(t==20) { t=0; LED0=!LED0; } }}附錄2電路原理圖

捷鍵與一些電腦小技巧HYPERLINKwinkey+d:

這是高手最常用的第一快捷組合鍵。這個快捷鍵組合可以將桌面上的所有窗口瞬間最小化，無論是聊天的窗口還是游戲的窗口……只要再次按下這個組合鍵，剛才的所有窗口都回來了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！

--這個就是winkeywinkey+f:

不用再去移動鼠標(biāo)點(diǎn)“開始→搜索→文件和文件夾”了，在任何狀態(tài)下，只要一按winkey+f就會彈出搜索窗口。

winkey+r:

在我們的文章中，你經(jīng)常會看到這樣的操作提示:“點(diǎn)擊‘開始→運(yùn)行’，打開‘運(yùn)行’對話框……”。其實(shí)，還有一個更簡單的辦法，就是按winkey+r！

alt+tab:

如果打開的窗口太多，這個組合鍵就非常有用了，它可以在一個窗口中顯示當(dāng)前打開的所有窗口的名稱和圖標(biāo)●，選中自己希望要打開的窗口，松開這個組合鍵就可以了。而alt+tab+shift鍵則可以反向顯示當(dāng)前打開的窗口。

winkey+e:

當(dāng)你需要打開資源管理器找文件的時候，這個快捷鍵會讓你感覺非?！八保≡僖膊挥抿v出一只手去摸鼠標(biāo)了！

小提示:

winkey指的是鍵盤上刻有windows徽標(biāo)的鍵●。winkey主要出現(xiàn)在104鍵和107鍵的鍵盤中。104鍵盤又稱win95鍵盤，這種鍵盤在原來101鍵盤的左右兩邊、ctrl和alt鍵之間增加了兩個windwos鍵和一個屬性關(guān)聯(lián)鍵。107鍵盤又稱為win98鍵盤，比104鍵多了睡眠、喚醒、開機(jī)等電源管理鍵，這3個鍵大部分位于鍵盤的右上方。

再補(bǔ)充點(diǎn)

F1顯示當(dāng)前程序或者windows的幫助內(nèi)容。

F2當(dāng)你選中一個文件的話，這意味著“重命名”

F3當(dāng)你在桌面上的時候是打開“查找：所有文件”對話框

F10或ALT激活當(dāng)前程序的菜單欄

windows鍵或CTRL+ESC打開開始菜單

CTRL+ALT+DELETE在win9x中打開關(guān)閉程序?qū)υ捒?/p>

DELETE刪除被選擇的選擇項(xiàng)目，如果是文件，將被放入回收站

SHIFT+DELETE刪除被選擇的選擇項(xiàng)目，如果是文件，將被直接刪除而不是

放入回收站

CTRL+N新建一個新的文件

CTRL+O打開“打開文件”對話框

CTRL+P打開“打印”對話框

CTRL+S保存當(dāng)前操作的文件

CTRL+X剪切被選擇的項(xiàng)目到剪貼板

CTRL+INSERT或CTRL+C復(fù)制被選擇的項(xiàng)目到剪貼板

SHIFT+INSERT或CTRL+V粘貼剪貼板中的內(nèi)容到當(dāng)前位置

ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤銷上一步的操作

ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤銷的操作

Windows鍵+D：最小化或恢復(fù)windows窗口

Windows鍵+U：打開“輔助工具管理器”

Windows鍵+CTRL+M重新將恢復(fù)上一項(xiàng)操作前窗口的大小和位置

Windows鍵+E打開資源管理器

Windows鍵+F打開“查找：所有文件”對話框

Windows鍵+R打開“運(yùn)行”對話框

Windows鍵+BREAK打開“系統(tǒng)屬性”對話框

Windows鍵+CTRL+F打開“查找：計算機(jī)”對話框

SHIFT+F10或鼠標(biāo)右擊打開當(dāng)前活動項(xiàng)目的快捷菜單

SHIFT在放入CD的時候按下不放，可以跳過自動播放CD。在打開wo

rd的時候按下不放，可以跳過自啟動的宏

ALT+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序

ALT+SPACEBAR打開程序最左上角的菜單

ALT+TAB切換當(dāng)前程序

ALT+ESC切換當(dāng)前程序

ALT+ENTER將windows下運(yùn)行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕狀態(tài)間切換

PRINTSCREEN將當(dāng)前屏幕以圖象方式拷貝到剪貼板

ALT+PRINTSCREEN將當(dāng)前活動程序窗口以圖象方式拷貝到剪貼板

CTRL+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序中的當(dāng)前文本（如word中）

CTRL+F6切換到當(dāng)前應(yīng)用程序中的下一個文本（加shift可以跳到前

一個窗口）

在IE中：

ALT+RIGHTARROW顯示前一頁（前進(jìn)鍵）

ALT+LEFTARROW顯示后一頁（后退鍵）

CTRL+TAB在頁面上的各框架中切換（加shift反向）

F5刷新

CTRL+F5強(qiáng)行刷新1.打開“我的電腦”-“工具”-“文件夾選項(xiàng)”-“查看”-在“顯示所有文件和文件夾”選項(xiàng)前打勾-“確定”

2.刪除以下文件夾中的內(nèi)容：

x:\DocumentsandSettings\用戶名\Cookies\下的所有文件(保留index文件)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\Temp\下的所有文件(用戶臨時文件)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(頁面文件)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\History\下的所有文件(歷史紀(jì)錄)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\Recent\下的所有文件(最近瀏覽文件的快捷方式)

x:\WINDOWS\Temp\下的所有文件(臨時文件)

x:\WINDOWS\ServicePackFiles(升級sp1或sp2后的備份文件)

x:\WINDOWS\DriverCache\i386下的壓縮文件(驅(qū)動程序的備份文件)

x:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件

3.如果對系統(tǒng)進(jìn)行過windoesupdade升級，則刪除以下文件：x:\windows\下以$u...開頭的隱藏文件

4.然后對磁盤進(jìn)行碎片整理，整理過程中請退出一切正在運(yùn)行的程序

5.碎片整理后打開“開始”-“程序”-“附件”-“系統(tǒng)工具”-“系統(tǒng)還原”-“創(chuàng)建一個還原點(diǎn)”(最好以當(dāng)時的日期作為還原點(diǎn)的名字)

6.打開“我的電腦”-右鍵點(diǎn)系統(tǒng)盤-“屬性”-“磁盤清理”-“其他選項(xiàng)”-單擊系統(tǒng)還原一欄里的“清理”-選擇“是”-ok了

7、在各種軟硬件安裝妥當(dāng)之后，其實(shí)XP需要更新文件的時候就很少了。刪除系統(tǒng)備份文件吧：開始→運(yùn)行→sfc.exe/purgecache近3xxM。(該命令的作用是立即清除"Windows文件保護(hù)"文件高速緩存，釋放出其所占據(jù)的空間)

8、刪掉\windows\system32\dllcache下dll檔(減去200——300mb),這是備用的dll檔，只要你已拷貝了安裝文件，完全可以這樣做。

9、XP會自動備份硬件的驅(qū)動程序，但在硬件的驅(qū)動安裝正確后，一般變動硬件的可能性不大，所以也可以考慮將這個備份刪除，文件位于\windows\drivercache\i386目錄下，名稱為driver.cab，你直接將它刪除就可以了，通常這個文件是74M。

10、刪除不用的輸入法：對很多網(wǎng)友來說，WindowsXPt系統(tǒng)自帶的輸入法并不全部都合適自己的使用，比如IMJP8_1日文輸入法、IMKR6_1韓文輸入法這些輸入法，如果用不著，我們可以將其刪除。輸入法位于\windows\ime\文件夾中，全部占用了88M的空間。

11、升級完成發(fā)現(xiàn)windows\多了許多類似$NtUninstallQ311889$這些目錄，都干掉吧，1x-3xM

12、另外，保留著\windows\help目錄下的東西對我來說是一種傷害，呵呵。。。都干掉！

13、關(guān)閉系統(tǒng)還原：系統(tǒng)還原功能使用的時間一長，就會占用大量的硬盤空間。因此有必要對其進(jìn)行手工設(shè)置，以減少硬盤占用量。打開"系統(tǒng)屬性"對話框，選擇"系統(tǒng)還原"選項(xiàng)，選擇"在所有驅(qū)動器上關(guān)閉系統(tǒng)還原"復(fù)選框以關(guān)閉系統(tǒng)還原。也可僅對系統(tǒng)所在的磁盤或分區(qū)設(shè)置還原。先選擇系統(tǒng)所在的分區(qū)，單擊"配置"按鈕，在彈出的對話框中取消"關(guān)閉這個驅(qū)動器的系統(tǒng)還原"選項(xiàng)，并可設(shè)置用于系統(tǒng)還原的磁盤空間大小。

14、休眠功能會占用不少的硬盤空間，如果使用得少不妨將共關(guān)閉，關(guān)閉的方法是的：打開"控制面板"，雙擊"電源選項(xiàng)"，在彈出的"電源選項(xiàng)屬性"對話框中選擇"休眠"選項(xiàng)卡，取消"啟用休眠"復(fù)選框。

15、卸載不常用組件：XP默認(rèn)給操作系統(tǒng)安裝了一些系統(tǒng)組件，而這些組