【正文】 電子信息工程本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2021 屆 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)資料 基于單片機(jī)的釀酒槽的溫度檢測(cè)與控制 學(xué) 院系 機(jī)電工程系 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 電信 0701 指導(dǎo)教師姓名 周君芝 最終評(píng)定成績(jī) 湖北國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院教務(wù)處 二○一〇年六月制 基于單片機(jī)的釀酒槽的溫度檢測(cè)與控制 [摘要 ] 課題針對(duì)溫度控制的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確溫度控制的意義設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件和軟件兩個(gè)部分硬件電路以AT89S52 單片機(jī)為微處理器詳細(xì)設(shè)計(jì)了溫度信號(hào)采樣電路鍵盤及顯示電路溫度控制電路報(bào)警電路時(shí)鐘信號(hào)電路軟件部分主要對(duì) PID 算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和編程 PID 參數(shù)整定采用的是歸一參數(shù)整定法本設(shè)計(jì)由鍵盤電路輸入設(shè)定溫度信號(hào)給單片機(jī)溫度信號(hào)采集電路采集現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)給單片機(jī)單片機(jī)根據(jù)輸入與反饋信號(hào)的偏差進(jìn)行 PID 計(jì)算輸出控制信號(hào)給溫度控制電路實(shí)現(xiàn)降溫顯示電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控 工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制具有單向性時(shí)滯性大慣性和時(shí)變性的特征要實(shí)現(xiàn)溫度控制的快速性和準(zhǔn)確性對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義 本課題針對(duì)溫度控制的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確溫度控制的意義設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件和軟件兩個(gè)部分硬件電路以 AT89S52 單片機(jī)為微處理器詳細(xì)設(shè)計(jì)了溫度信號(hào)采樣 電路鍵盤及顯示電路溫度控制電路報(bào)警電路時(shí)鐘信號(hào)電路軟件部分主要對(duì) PID算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和編程 PID參數(shù)整定采用的是歸一參數(shù)整定法本設(shè)計(jì)由鍵盤電路輸入設(shè)定溫度信號(hào)給單片機(jī)溫度信號(hào)采集電路采集現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)給單片機(jī)單片機(jī)根據(jù)輸入與反饋信號(hào)的偏差進(jìn)行PID 計(jì)算輸出控制信號(hào)給溫度控制電路實(shí)現(xiàn)降溫顯示電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控 本系統(tǒng) PID參數(shù)整定在 MATLAB軟件下 SIMULINK環(huán)境中進(jìn)行了仿真通過穩(wěn)定邊界法整定得到參數(shù)最終系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差調(diào)節(jié)時(shí)間為 30s 無超調(diào)量各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單硬件要求不高且能 對(duì)溫度進(jìn)行時(shí)實(shí)顯示具有控制過程的特殊性本設(shè)計(jì)提出了一種基于 PID 算法來實(shí)現(xiàn)恒溫控制的溫度控制系統(tǒng)主要是為了達(dá)到生產(chǎn)過程中對(duì)溫度控制速度快準(zhǔn)確性高等特點(diǎn) [關(guān)鍵詞 ]PID 算法 溫度控制 目錄 ABSTRACT 3 第 1 章 緒論 4 12 方案的論證 6 方案一利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)釀酒槽的溫度控制系統(tǒng) 6 13 設(shè)計(jì)方案 8 第 2 章 釀酒槽溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 21 AT89S52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 10 22 溫度傳感器 12 23 鍵盤和顯示電路 13 23． 1 行列式鍵盤的接口 13 23． 2 行列式 鍵盤的工作原理 14 23． 3 液晶顯示的接口 14 23． 4 液晶顯示的工作原理 14 24 溫度控制電路 16 25 語言報(bào)警電路 17 25． 1 ISD2560 工作模式 17 25． 1 ISD2560 的連接圖 17 第 3 章 釀酒槽溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 31 PID 調(diào)節(jié)器控制原理 18 32 位置式 PID 算法 19 33 數(shù)字 PID 參數(shù)的整定 20 34 PID 計(jì)算程序 22 35 系統(tǒng)相關(guān)軟件設(shè)計(jì) 28 它部件的軟件設(shè)計(jì)方案 28 件設(shè)計(jì)框圖 28 的設(shè)計(jì) 29 主程序的起始 地址及初始化 29 lcd1602 的顯示控制 29 DS18B20 和 lcd1602 的子程序設(shè)計(jì) 30 理子程序流程圖 35 理子程序設(shè)計(jì) 36 第 4 章 釀酒槽溫度控制的系統(tǒng)調(diào)試 38 4 系統(tǒng)調(diào)試 38 42 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 38 43 系統(tǒng)的軟件與硬件調(diào)試的特點(diǎn) 38 第 5 章 釀酒槽溫度控制的設(shè)計(jì)總結(jié) 40 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 40 51 工作總結(jié) 40 52 工作展望 40 致謝 41 參考文獻(xiàn) 42 ABSTRACT Industrial production is a oneway temperature control delay the inertia and timevarying characteristics To achieve the rapid temperature control and accuracy improving the quality of products is a very important practical significance The temperature control issues against the characteristics and achieve precise control of temperature Based on the design of a PID temperature control system Design elements include hardware and software in two parts Hardware circuit to AT89S52 MCU for microprocessors for the detailed design of the microcontroller to provide electricity supply circuit Temperature signal sampling circuit keyboard and display circuits such as heating control circuit four circuit module Software major part of the PID algorithm is a mathematical modeling and programming PID tuning parameters are used to a fixed parameter The circuit design of the keyboard input from the set temperature signal to the microcontroller Temperature Signal Acquisition Circuit collect temperature signal to the microcontroller According to SCM input and feedback signal the error for PID the output control signals to the heating control circuit Heating and achieve stop Show circuit scene of the realtime monitoring of temperature The system PID tuning parameters in MATLAB software under SIMULINK environment for the conduct of the simulation By stabilizing the border will be the entire law and parameters the end system without steadystate error and adjust to the 30s no overshoot all targets were met design requirements The system is simple and hardware but also the realtime temperature with the particularity of the control process The design of a PID algorithm based on the temperature control to achieve the temperature control system the main aim is to achieve the production process for the temperature control speed high accuracy 第 1 章 緒論 11 引言 電加熱溫度控制具有升溫單向性大慣性大滯后性和時(shí)變性的特點(diǎn)例如其升溫單向性是由于電加熱的升溫保溫主要是通過電阻加熱降溫則通常是依靠自然冷卻當(dāng)溫度一旦超調(diào)就無法用控制手段使其降溫因而很難用數(shù)字方法建立精確的模型并確定參數(shù)應(yīng)用傳統(tǒng)的模擬電路控制方法由于電路復(fù)雜器件太多往往很難達(dá)到理想的控制效果由于無法用精確的數(shù)學(xué)方法來建立模型并確定參數(shù)本設(shè)計(jì)采用 PID 控制 目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段 智能控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等而自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器傳感器變送器執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入輸出接口控制器的輸出經(jīng)過輸出接口執(zhí)行機(jī)構(gòu)加在被控系統(tǒng)上控制系統(tǒng)的被控量經(jīng)過傳感器變送器通過輸入接口送到控制器不同的控制系統(tǒng)其傳感器變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都不一樣比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器而溫度控制系統(tǒng)要采用溫度傳感器目前 PID控制及其控制器或智能 PID控制器已經(jīng)很多產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用各大公司均開發(fā)了具有 PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器其中 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)是自動(dòng)調(diào)節(jié)是 通過智能化調(diào)整或自校正自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)有利用PID調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)壓力溫度流量液位的控制能實(shí)現(xiàn) PID控制功能的有 PLC和一些PC 機(jī) 傳統(tǒng)的 PID 控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜需配合相應(yīng)的可控硅控制電路來完成功率的調(diào)控針對(duì)它具有器件多生產(chǎn)成本高電路調(diào)試復(fù)雜的缺點(diǎn)本恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用 AT89S52的單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字 PID運(yùn)算能充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)的靈活性在必要時(shí)針對(duì) PID 算法進(jìn)行修正使其更加完善固態(tài)繼電器的功率調(diào)節(jié)電路極大地簡(jiǎn)化了執(zhí)行電路與單片機(jī)的接口