【正文】 ABSTRACT............................................................1 第 1 章 .緒 論 .........................................................5 選擇背景 .................................................5 題目要求 .................................................6 國內(nèi)外現(xiàn)狀 ...............................................6 設(shè)計思路 ................................................10 第 2 章 . 系統(tǒng)基本方案選擇及論證 .....................................10 各模塊電路的方案選擇及論證 .............................10 主機(jī)控制模塊 ....................................10 溫度采集模塊 ....................................11 顯示模塊 ........................................11 總體設(shè)計概述 ..........................................12 第 3章 .硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn) ..............................................13 系 統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) .............................................13 單片機(jī)控制部分 ...........................................13 復(fù)位電路 ...........................................15 時鐘電路 ...........................................16 上拉電阻電路 .......................................16 溫度采集部分 .............................................17 按鍵和 報警部分 ...........................................21 顯示部分 .................................................23 電源電路 .................................................23 溫度控制模塊 .............................................24 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................25 4 軟件設(shè)計綜述 .............................................25 鍵盤 輸入 模塊 .............................................26 顯示模塊 .................................................27 控制模塊 .................................................27 溫度報警模塊 .............................................28 主程序流程圖 .............................................29 第 5章 設(shè)計總結(jié) ....................................................30 設(shè)計所達(dá)到的性能指標(biāo) .....................................31 溫控系統(tǒng)的標(biāo)度誤差 .................................31 溫控系統(tǒng)的靜態(tài)誤差 .................................31 溫控系統(tǒng)的控制精度 .................................31 自我總結(jié) .................................................32 第 6章 參考文獻(xiàn) ................................................... 第 7章 附錄 ...................................................... 5 基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 第一章 緒論 選擇背景 溫度是 眾多工業(yè)生產(chǎn)及日常生活 中的基礎(chǔ) 物理量之一 ， 而在大部分的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活都與水溫有著密切的聯(lián)系。單片機(jī)內(nèi)部通過編寫好的程序?qū)囟炔蓸与娐穫魉偷臄?shù)字溫度信號與規(guī)定的溫度信號進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)時溫度與規(guī)定溫度不符時，單片機(jī)通過向報警電路發(fā)送信號報警提醒。 系統(tǒng)檢測變送電路中采用電流型溫度傳感器 AD590 將溫度的變化量轉(zhuǎn)變成電流量，然后采用 OP07 將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量。 溫度檢測控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中主要職責(zé)是對溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測，在溫度發(fā)生變化不符合規(guī)定溫度時，系統(tǒng)報警提示并做出相應(yīng)的溫度調(diào)整措施，以使得生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，節(jié)省了大量的人工，產(chǎn)品的質(zhì)量也得到充分的保障，同時也避免了各種潛在意外的發(fā)生。 1 基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 摘 要 水在人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中有著必不可少的作用，在不同環(huán)境和不同的需求中，水溫的變化也對我們的生活和工業(yè)生產(chǎn)有著重要的影響，為了滿足人們在各個領(lǐng)域所需要的水溫，水溫控制系統(tǒng)在各個領(lǐng)域也應(yīng)運(yùn)而生。從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。選用 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0804 將電壓兩轉(zhuǎn)化成數(shù)值量傳送給單片機(jī)處理。相應(yīng)的對系統(tǒng)的溫度控制電路發(fā)送相應(yīng)的指令， 在整個系統(tǒng)中，從檢測電路到 繼電器 控制電路各個模塊都發(fā)揮這重要作用，各環(huán)節(jié)相輔相成形成一個負(fù)反饋，對溫 度的變化進(jìn)行實(shí)時檢測和超標(biāo)調(diào)整。在生活中，為了能讓人們不同時刻不同天氣的環(huán)境下，在飲用和洗漱等生活必須環(huán)節(jié)上水的所需溫度得到保障和滿足。在整個發(fā)展過程中，水溫控制在工業(yè)生產(chǎn)中也應(yīng)用而生并逐漸起到了重要作用。所以，運(yùn)用反饋控制理論對鍋爐進(jìn)行溫度控制，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，提高生產(chǎn)力。 在科技飛速發(fā)展的今天，工業(yè)生產(chǎn)對于水溫控制的要求也越來越高，所以設(shè)計一個安全、高精度、高效率的水溫控制系統(tǒng)成為了工業(yè)生產(chǎn)的重要部分。 2．設(shè)計所開發(fā)的系統(tǒng)由 89c51 為主控芯片構(gòu)成實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與調(diào)試。這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，就像控制發(fā)酵的過程，化學(xué)反應(yīng)中的溫度保持在預(yù)定范圍，鋼鐵的煉制過程中鍋爐中溫度的控制。假如實(shí)際的溫度比預(yù)定的溫度數(shù)值低，那么系統(tǒng)就會啟動加熱部分來使物體溫度上升。通過這個方法他設(shè)計出了一個控制器，這個方法就是輸出反饋的比例積分微分，也就是我們現(xiàn)在熟悉的 PID，就這樣 PID 出現(xiàn)在了各個領(lǐng)域當(dāng)中。通過這種經(jīng)典的設(shè)計方法，一種反饋補(bǔ)償器 被發(fā)明出來，這種反饋補(bǔ)償器它可以獲得大部分的穩(wěn)定裕度，主要考慮了對象的不確定性，把反饋環(huán)節(jié)充分利 7 用來達(dá)到減少干擾和對象誤差的靈敏度。由于這種發(fā)放的發(fā)展使得控制領(lǐng)域?qū)︳敯粜院挽`敏度的要求降低了一些。如果對過程對象建立數(shù)學(xué)模型，那么實(shí)際的過程控制中就能夠適應(yīng)和應(yīng)用現(xiàn)代控制理論。它具有算法較簡單、可靠性和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器較之模擬 PID調(diào)節(jié)器突出的優(yōu)點(diǎn)是可以 實(shí)現(xiàn)在線整定，靈活性較好，那么控制效果也就較好較穩(wěn)定精確。早在 10 8 年前， IEEE 就只能控制這一新型的學(xué)術(shù)研究在美國紐約開展了首次學(xué)術(shù)討論會，主要討論的問題就 是只能控制原理和智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。并逐漸的走向成熟應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。智能控制其主要就是依據(jù)人工智能的方法以及運(yùn)籌學(xué)的優(yōu)越方法，結(jié)合了 控制理論和PID控制方法來實(shí)現(xiàn)維持溫度的控制?，F(xiàn)在人們又研發(fā)出了一種可以模擬人類的操作經(jīng)驗(yàn)來改善控制的一種高精度模糊控制器。國內(nèi)和國外的晚空儀表主要的差別還是在控制算法部分，國內(nèi)在控制算法領(lǐng)域的研究相對過外比較落后，這導(dǎo)致溫控系統(tǒng)的精度不高，控溫不穩(wěn)定等問題。把模糊邏輯描述作為依據(jù)的控制算法叫做模糊溫度控制，將人的經(jīng)驗(yàn)和智能通過一些發(fā)誓輸送給他們。 把微處理器作為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)等一系列科技前沿技術(shù)的智能控制叫做數(shù)字 PID 控制。這樣可以達(dá)到非常理想的效果，包括：鍋爐溫度的數(shù)據(jù)采集還有控制和現(xiàn)實(shí)最重要的是提高了鍋爐溫控系統(tǒng)的效率。 日本的有關(guān)公司對以 PID 控制為基礎(chǔ)并且結(jié)合上現(xiàn)代控制理論的離子化熱水器溫度控制進(jìn)行了全面的研究，最終得出這樣的溫度控制方法和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相 10 比適用溫度傳感器更少，成本較低，提升了企業(yè)的利益。 第 2 章 系統(tǒng)基本方案 選擇及論證 各模塊電路的方案選擇和討論證明 主機(jī)控制模塊 方案一：采用 FPGA， 它的名稱是 現(xiàn)場可編程門陣列 ，它是 集成度最高的一種在我們常用的 專用集成電路中 ，一些較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)式子和邏輯運(yùn)算都可以通過他來完成。 PID 控制對我們來說并不陌生 ， 他的組成單元有如下幾種： 比例單元 P還有 積分單元 I 以及 微分單元 D。 PID 控制器 恰好就是又來解決一些難控變量的問題，它可以通過一系列的調(diào)節(jié)使物體的實(shí)際值和預(yù)期值編程一樣的。 綜合分析，擬定方案三，由 AT89C51 作為主機(jī)部分。 元件的一致性差，互換性差；元件易老化，穩(wěn)定性較差。主，在現(xiàn)代的控制領(lǐng)域里應(yīng)用非常的廣。 綜上所述分析選擇用方案二 ，有溫度傳感器 AD590做采樣溫度部分。 方案二：采用 12864 液晶顯示屏；其內(nèi)部儲存顯示字庫，其主要特點(diǎn)是：低功耗，體積小、顯示效果好