令
,
,
得 （3-1-6）
式中 ——第次采样时的偏差；
——第次采样时的偏差；
——第次采样时的偏差；
4 温度控制系统结构图及总述
图4.1温度控制系统结构图
图4.1中温度传感器和Micro Chip PIC16F877A单片机中的A/D转换器构成输入通道，用于采集培养皿内的温度信号。温度传感器输出电压经过A/D转换后的数字量与培养皿内的温度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温度和给定温度的偏差。培养皿内的温度设定值由Micro Chip PIC16F877A单片机中程序设定。由Micro Chip PIC16F877A单片机构成的数字控制器进行比较运算，经过比较后输出控制量控制由加热和降温电路构成的温度调节电路对培养皿中的培养液温度进行调节。同时通过电平转换电路把当前温度传输到商用计算机的串口中，由计算机动态的显示培养皿中的温度，正常情况下温度控制由Micro Chip PIC16F877A单片机自动控制。必要时，计算机也可以通过软件来强制改变培养皿中温度。
5 温度控制系统软件设计
5.1 Microchip PIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图5.1.1所示。
图5.1.1单片机温度控制系统软件结构图
5.2 单片机控制流程图
图5.2.1单片机控制流程图
5.3 温度变换程序模块
温度传感器在12℃到60℃输出2.52V—1.02V，温度起点为12℃，满量程为48℃。Micro Chip PIC16F877A单片机内嵌的10位A/D转换器对应输出的数字量为0000000000B~1111111111B（0~5V），应用以下变换公式进行变换：
AX=A0+(AM-A0)(NX-N0)/(NM-N0)
式中，A0为一次测量仪表的下限。
AM为一次测量仪表的上限。
AX实际测量值。
N0仪表下限对应的数字量。
NM仪表上限对应的数字量。
NX测量值对应的数字量。
5.4 温度非线性转换程序模块
采用折线拟合法进行线性化处理
如图5.4.1所示，分为以下几段：
当1.73V≤Ax<2.52V时，T℃=0.06*WN+12
当1.40V≤WN<1.73V时，T℃=0.03*WN+25
当1.24V≤WN<1.40V时，T℃=0.016*WN+40
当1.06V≤WN<1.24V时，T℃=0.018WN+50
表5.4.1 温度曲线实际测量数据
温度(℃) 12 13 14 15 16 17 18
电压（V） 2.52 2.48 2.47 2.44 2.40 2.39 2.37
温度(℃) 19 20 21 22 23 24 25
电压（V） 2.32 2.28 2.22 2.15 2.09 1.83 1.73
温度(℃) 26 27 28 29 30 31 32
电压（V） 1.70 1.66 1.64 1.61 1.58 1.56 1.54
温度(℃) 33 34 35 36 37 38 39
电压（V） 1.53 1.50 1.48 1.46 1.45 1.43 1.41
温度(℃) 40 41 42 43 44 45 46
电压（V） 1.40 1.38 1.37 1.35 1.32 1.30 1.29
温度(℃) 47 48 49 50 51 52 53
电压（V） 1.27 1.26 1.25 1.24 1.22 1.20 1.19
温度(℃) 54 55 56 57 58 59 60
电压（V） 1.17 1.16 1.12 1.11 1.09 1.07 1.06
图5.4.1 温度分段线限等效图
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