系统初始化设置，包括创建文件初始化、声卡输入初始化、声卡输出初始化 读取从声卡输入的正弦电压，经过处理得到该正弦电压的有效值 将有效电压值按照电压——温度函数关系，转换成实时温度T 将实时温度等相关信息显示到前面板，并写入记录文件中 将实时温度T与目标温度Tr相减得到温度差?E，再取出历次?E的值，经过PID算法的处理，计算出需要控制加热丝加热t秒钟 控制声卡输出t秒正弦波，从而控制加热丝加热t秒。 延时，直到下次循环的开始。循环周期为10秒钟。 N 判断是否停止或者出错 Y 系统的结束操作，包括关闭文件、关闭声卡输入、关闭声卡输出、出错处理 图3 主程序流程图
1.3.3 PID算法
PID算法是本程序中的核心部分。我们采用PID模糊控制技术,通过Pvar、Ivar、Dvar（比例、积分、微分）三方面的结合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。其原理如下：
本系统的温度控制器的电热元件之一是发热丝。发热丝通过电流加热时，内部温度都很高。当容器内温度升高至设定温度时，温度控制器会发出信号停止加热。但这时发热丝的温度会高于设定温度，发热丝还将会对被加热的器件进行加热，即使温度控制器发出信号停止加热，被加热器件的温度还往往继续上升几度，然后才开始下降。当下降到设定温度的下限时，温度控制器又开始发出加热的信号，开始加热，但发热丝要把温度传递到被加热器件需要一定的时候，这就要视发热丝与被加热器件之间的介质情况而定。通常开始重新加热时，温度继续下降几度。所以，传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象，但这不是温度控制器本身的问题，而是整个热系统的结构性问题，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差。
增量式PID算法的输出量为
ΔUn = Kp[(en-en-1)+(T/Ti)en+(Td/T)(en-2*en-1+en-2)]
式中，en、en-1、en-2分别为第n次、n-1次和n-2次的偏差值，Kp、Ti、Td分别为比例系数、积分系数和微分系数，T为采样周期。
计算机每隔固定时间 T将现场温度与用户设定目标温度的差值带入增量式PID算法公式，由公式输出量决定PWM方波的占空比，后续加热电路根据此PWM方波的占空比决定加热功率。现场温度与目标温度的偏差大则占空比大，加热电路的加热功率大，使温度的实测值与设定值的偏差迅速减少；反之，二者的偏差小则占空比减小，加热电路加热功率减少，直至目标值与实测值相等，达到自动控制的目的。
PID参数的选择是实验成败的关键，它决定了温度控制的准确度。数字PID调节器参数的整定可以仿照模拟PID调节器参数整定的各种方法，根据工艺对控制性能的要求，决定调节器的参数。各个参数对系统性能的影响如下：
①比例系数P对系统性能的影响：比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小；P偏大，振荡次数加多，调节时间加长；P太大时，系统会趋于不稳定；P太小，又会使系统的动作缓慢。P可以选负数，这主要是由执行机构、传感器以及控制对象的特性决定的。如果P的符号选择不当对象测量值就会离控制目标的设定值越来越远，如果出现这样的情况P的符号就一定要取反。
②积分控制I对系统性能的影响：积分作用使系统的稳定性下降，I小（积分作用强）会使系统不稳定，但能消除稳态误差，提高系统的控制精度。 ③微分控制D对系统性能的影响：微分作用可以改善动态特性，D偏大时，超调量较大，调节时间较短；D偏小时，超调量也较大，调节时间也较长；只有D合适，才能使超调量较小，减短调节时间。
1.3.4 前面板与虚拟仪器框图
图4 前面板样图
图5 源程序（一）
图6源程序（二）
2．单元电路设计
2．1 温度信号采集电路
信号发生器与热敏电阻串联，提供交流信号。热敏电阻阻值随温度改变，流经电阻的交流电流有效值保持恒定，由欧姆定律可知，电阻两端的电压亦随之改变。经电压跟随器（降低信号输出阻抗）输出后，通过声卡采集数据。电路图如下所示。
加入电压跟随器可以对前后级电路起到“隔离”作用。电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态。极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响，使前、后级电路之间互不影响。
+12+5R110KQ1NPN+UoRT1THERMISTORtR34K7V1Ui-R2RES2
图7 温度信号采集电路
2．2 温度控制接口电路（频压转换电路）
LM2907为集成式频率／电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转换为直流电压信号，后接加热、降温电路。
+12U1FiR2100KR1200111Uo10N1426TACH+CPOTACH-COLIN-EMITIN+NCCH PUMPNCNCNCLM2907N(14)3N185Uo71314C20.47uFUoR310KC11000p
图8 温度控制接口电路（频压转换电路）