8255A芯片用來擴展I/O口，它有3個輸入輸出端口，PA口接測量顯示的LCD液晶顯示器，PB口接給定溫度顯示的LCD液晶顯示器，PC口控制LCD的選通，8255A的地址通過鎖存器74L373選擇，這樣就很好的解決了單片機端口資源不足的問題，并且各個模塊功能清晰。

2.2 軟件系統設計

2.2.1 程序流程

程序流程如圖3所示。系統程序包括主程序、對80C52單片機硬件電路的初始化、顯示程序、鍵盤處理程序等。控制器的軟件主要包括兩部分：監控程序和控制程序。監控程序的主要功能包括初始化設置、內存清零、定時采樣、鍵位操作和顯示等。控制程序的主要功能包括定時、數據處理、溫度控制子程序等。該系統的軟件是在80C52單片機仿真開發環境下采甩基于51系列的C語言編寫的，用C語言來設計程序大大提高了開發調試的工作效率。

圖3 程序流程圖

2.2.2 溫度控制算法設計

PID控制器具有結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便等優點，是控制理論中技術最成熟、應用最廣泛應的一種控制技術。所謂的PID控制，就是按偏差的比例、積分、微分進行控制。想模擬PID調節器的控制規律為：

式中u（t）是PID調節器的輸出量，e（t）是PID調節器的輸入量，Kp為比例系數，Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數。

PID控制的形式多種多樣，常用的通常有位置式和增量算式。根據對象的特點，該系統采用PID增量式控制算法。所謂的PID的增量算式，就是根據式（3）計算出u（kT-T），通過計算△u（kT）=u（kT）-u（kT-T）得到PID增量算△u（kT），即第k次采樣輸出算式為：

在計算機系統中，一般采用恒定的采樣周期T,當確定了Kp、Ki、Kd時，根據前后3次測量的偏差值就可以求出控制增量△u（kT）。增量式PID程序流程圖如圖4所示。

圖4 增量式PID程序流程圖

3 實驗結果與系統仿真

在Keilu Vision3中建立一個文件，在代碼框中輸入程序代碼，檢查調試代碼無誤后運行程序生成。HEX文件，打開PROTEUS的原理圖編輯及仿真界面，并在界面中打開事先設計好的電路圖，最后把轉換好的二進制文件加載入80C52單片機，點擊運行調試按鈕就可以進行硬件和軟件的仿真。

該系統爐溫在一定范圍內根據實際控制對象可以人工設定，圖5為電加熱爐溫度設定值在50、100、150和300℃時的升溫曲線圖。從圖中可以看出，爐溫獲得了良好的控制，各項指都達了電加熱爐加熱對象要求起跳快、調量小、控制平穩的技術指標。

圖5 電加熱爐溫度設定值在50、100、150和300℃時的升溫曲線圖

4 結束語

該系統經驗證能充分實現溫度的實時控制與顯示、設定顯示，達到智能數字控制儀表的要求。試驗表明，該系統具有良好的升溫、降溫特性，靜態、動態指標均達到了控制要求，系統精度高，自適應能力強，可靠性高，抗干擾性強，控制界好等特點。系統的超調量小于4%,調節時間在溫30~100范圍內均6 min小于，爐溫達剄了很好在控制效果。改小溫度設定值，該系統可應用于孵蛋、細菌培育等場合恒溫控制。該控制器的設計方法在熱處理、化工、機械加工、金屬冶煉等行業爐溫控制器設計中具有一定的借鑒意義和推廣價值。