【正文】 解課題任務并提出實施方案；有分析整理各類信息從中獲取新知識的能力。 論文定稿，準備答辯。 找相關(guān)的控制電路圖，模擬電路圖的相關(guān)關(guān)鍵點的電壓 。 主要研究內(nèi)容： 設計并制作一個溫控系統(tǒng)，通過單片機實時讀取溫度傳感器采集的溫度值，并根據(jù)實際溫度值與設定溫度值之間的比較結(jié)果來控制加熱器工作，從而使樣品室形成一個恒溫的實驗環(huán)境。 天津工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文） 生物室溫控系統(tǒng)的設計 天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）任務書 題目 生物樣品室溫控系統(tǒng)的設計 學生姓名 學院名稱 電子與信息工程學院 專業(yè)班級 課題類型 課題意義 隨著社會的發(fā)展，科技在生物醫(yī)學越來越重要，占著社會不可缺少的部分，但是人類在生物醫(yī)學還在起步階段，需要很多的實驗工具，我做的課題就是為細胞創(chuàng)造一個比較合適的溫度，控制在 36℃ — 37℃之間一個容器，從而穩(wěn)定的模擬細胞的生活環(huán)境。 目的和意義： 生物樣品特別是細胞樣品，其生物學特性和生理功能高度依賴所處環(huán)境的溫度變化。 購買元件，焊接實物電路。 做好電路設計的各項準備 設計出電路原理圖 制作出實物電路 實現(xiàn)多種電壓輸出 完成論文修改 完成課題，做好答辯準備 完成課題的現(xiàn)有條件 指導教師正在從事單片機系統(tǒng)的研究，實驗室具有工件試塊、直流電源、示波器、萬用表、電烙鐵等儀器和工具，可滿足本課題的實驗要求。 15 外文應用 能正確引用外文文獻，翻譯準確，文字流暢。 20 設計具有創(chuàng)新性或?qū)嵱脙r值。 關(guān)鍵詞： SPCE061A，繼電器，數(shù)碼管，溫度數(shù)據(jù)采集 ABSTRACT From the development in recent years, people39。國內(nèi)部分醫(yī)院又開始應用的地方，但是還不夠全面及完善。所以研究溫度控制，是培養(yǎng)細胞的第一步，有了大量的細胞，才會為后面的研究做出很好的鋪墊。 ： 將從傳感器采集的電壓信號經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換，換算成數(shù)據(jù)，并語音播報， ： 采用 8 段數(shù)碼管顯示，設置溫度值，及測量值，顯示小數(shù)點后位數(shù)。 工作電壓 CPU 時鐘最高可達 49MHZ 有 2個 16 位可編程計數(shù)器 /定時器 有 2個 10 為是 DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出通道 有 14 個中斷源，包括定時器 A/B，時基，鍵喚醒， 2個外部時鐘源輸入等等， 具備同步及異步串行設備接口 具備低電壓復位的功能，還有低電壓檢測的功能。其中 PLL 的自激振蕩頻率為 。 輸入 /輸出 :I/O 端口是系統(tǒng)和其他的外接設備進行數(shù)據(jù)交換的端口，其中SPCE061 包括兩個編程輸入輸出端口：分為 A口和 B 口， A口是具有可編程的I/O 接口，可以與 ADC 的多路 LINE_IN 輸入共用，而 B口在具有普通的接口的功能外，在其他的一些管腳上可以完成其他的特殊功能。 溫度采集及數(shù)據(jù)輸出部分 溫度傳感器使用的是 Pt電阻，運放采用 HT9274集成芯片，因為 Pt電阻在 0攝氏度時，阻值差不多在 1千歐姆，在 100攝氏度時，阻值差不多在 1380歐姆，則表示阻值變換范圍從 0— 380歐姆，電壓從 。 數(shù)碼管顯示 在外面接三級數(shù)碼管，通過對三級管控制來控制 LED 片選。在此外接了兩個電阻 RPACK4 來保護 LED。 實際作用是用小電流去控制較大的大電流運作的一種開關(guān)。 舌簧繼電器：它是一種具有觸電簧片，且在銜鐵磁路雙重作用下的舌簧開動來開閉，或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。它的使用非常簡單，只要在控制臺端加上一 TTL、CMOS 電平或一晶體管，即可實現(xiàn)對繼電器的開關(guān) 音頻輸出 SPY0030 是一款較好的語音放大芯片，他可以直接接受來自單片的模擬信號，進而對其直接放大，而且有較好的放大效果，且音質(zhì)不錯，他的工作電壓差相比其他較大為 之間，有良好的穩(wěn)定效果能力。 。 公式： Pout(t1) = Kp*(e(t) – e(t1) + Ki e(t) + Kd(e(t) – 2*e(t1) + e(t2))。 基本偏差和相對偏差： e(t) – e(t1)，將本次的基偏差減去上次的基偏差，來考察當前控制量對象的發(fā)展趨勢，這塊作為快速反應的一個重要依據(jù)，即面向微分項的可變動的一個數(shù)據(jù)。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就在進行，直至到無差，如果積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)便會輸出一常值。 微分調(diào)節(jié)作用：微分作用是反映系統(tǒng)偏差信號的變化情況，具有預見性，它能預測到偏差變化的趨勢，這便能使系統(tǒng)產(chǎn)生預知的控制作用，即在偏差還沒有成形之前，就已經(jīng)被微分調(diào)節(jié)的作用消除了。而且，微分反應即是變化率，對當輸入沒有變化時，微分作用 輸出為 0；而且微分作用不能單獨作用，需要和其他兩種調(diào)節(jié)作用規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或者是 PID 控制器。 程序流程圖 開 始系 統(tǒng) 初 始 化讀 取 鍵 值對 讀 取 的 值 進 行 處 理是 否 有 采 樣 數(shù) 據(jù) 處 理語 音 讀 數(shù)進 行 P I D 數(shù) 據(jù) 處 理繼 電 器 控 制 電 爐YN int main(void){ int iKeyValue。 PIDinit()。 //鍵值處理 if(guifgSpeechPlay) temperature_speech_play( )。 //鍵盤掃描 if(fOut=0) turn_off_timerB()?？撮T狗清除寄存器 P_Watchdog_Clear在 SPCE061A 系統(tǒng)正常運行時，只要每隔 向 P_Watchdog_Clear 寫入相應的清除程序便可對看門狗計數(shù)器進行清除，這樣就不會反正看門狗計數(shù)發(fā)生溢出，在運行時就不會導致系統(tǒng)出現(xiàn)復位，保證了系統(tǒng)正常 的運行。 if(G_ADC_flag){ //判斷是否有溫度采樣 1，有 0，無 G_ADC_flag = 0。 //確定溫度系數(shù) else K = 。 guiLED_Value[2] = (int)(fT*10)%10。 //開始對 A20xx的語音數(shù)據(jù)以非自動方式解碼 SP_INT_IRQ6()。 } = 1。stPID,(int)(fT*10) )。其中均值處理處于很重要的地位，而 A/D 轉(zhuǎn)換是必須進行的工作。這樣設定值與實際輸出值差值在 2 攝氏度以內(nèi)時，我們就調(diào)用中斷程序來定時加熱。 //開電爐加熱 else { turn_on_relay()。 PID 計算 由于單片機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量，因此式（ 1）中的積分和微分項不能直接準確計算，只能用數(shù)值計算的方法逼近。 void PIDinit(void) //描述： PID 初始化 { = 0。 Error = ppSetPoint*10 NextPoint。 ppLastError = Error。 數(shù)碼管的 8 個接口分別接單片機的 IOA8IOA15 來進行數(shù)據(jù)的傳輸，通過三極管來控制數(shù)碼管的片選部分， IOBOIOB2 口分別接三極管的 P端， IOA4 接一個三極管來控制繼電器的控制， IOA2 接在溫度采集的輸出部分。 本論文主要工作首先完成了對溫度數(shù)據(jù)采集，以及 pt1000 溫度傳感器的工作原理，其次學習了對于單片機 AD 及 DA 的轉(zhuǎn)換，以及數(shù)碼管的顯示，根據(jù)溫度傳感器能夠輸出的電壓和單片機能夠接受的電壓采用了合適的同相比例放大，對電壓跟隨器的原理理解了部分，然后根據(jù)凌陽單片機自帶的軟件 sunplus 進行了對軟件部分的學習，以及對程序進行了下載進行了調(diào)試。?????Integral, the cumulative deviation of the reaction system, allowing the system to eliminate the steady state error, no gradient to improve, because there is an error, integral control will be carried out until no error。 annealing furnace temperature control system, etc. districts. 3, proportional and differential control law (PD): Differential effects has advanced, with capacity for hysteresis control channel, the introduction of differential involved in the control, the derivative term is set properly in the case, for improving the system39。 2， PID 是比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)控制算法。 3，比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)控制算法各有作用： 比例，反應系統(tǒng)的基本（當前）偏差 e(t)，系數(shù)大，可以加快調(diào)節(jié)，減小誤差，但過大的比例使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定； 積分，反應系統(tǒng)的累計偏差，使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無誤差； 微分，反映系統(tǒng)偏差信號的變化率 e(t)e(t1)，具有預見性，能預見偏 差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 下面將常用的各種控制規(guī)律的控制特點簡單歸納一下： 比例控制規(guī)律 P：采用 P 控制規(guī)律能較快地克服擾動的影響，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的克服擾動的影響，但有余差出現(xiàn)。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場合。如：加熱型溫度控制、成分控制。它適用于控制通道時間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場合。測量滯后是檢測元件在檢測時需要建立一種平衡，如熱電偶、熱電阻、壓力等響應較慢產(chǎn)生的 一種滯后。如果這樣做，只會給其它工作增加復雜性，并給參數(shù)整定帶來困難。 Kp,Ti,Td 三個參數(shù)的設定是 PID 控制算法的關(guān)鍵問題。在某些應用場合，比如通用儀表行業(yè)，系統(tǒng)的工作對象是不確定的，不同的對象就得采用不同的參數(shù)值，沒法為用戶設定參數(shù)，就引入?yún)?shù)自整定的概念。同時，導師 嚴謹求實的學風、勤勤懇懇的鉆研精神和敬業(yè)精神，使我受益匪淺，他將是我今后學習和工作的楷模。望給予指導，以此規(guī)范自己今后工作中的設計思路和理念。感謝他們給我的無私的幫助和支持，使我得以順利完成學業(yè)。 致謝 本課題的研究工作是在 老師的悉心指導下完成的。因此調(diào)試階段程序須得能隨時修改和記憶這三個參數(shù)。如串級控制、前饋控制、大滯后控制等。純滯后是相對與測量滯后的，在工業(yè)上，大多的純滯后是由于物料傳輸所致，如：大窯玻璃液位，在投料機動作到核子液位儀檢測需要很長的一段時間。 鑒于 D規(guī)律的作用，我們還必須了解時間滯后的概念，時間滯后包括容量滯后與純滯后。如：大窯玻璃液位的控制。 比例微分控制規(guī)律 (PD)：微分具有超前作用，對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項設置得當?shù)那闆r下，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標，有著顯著效果。如：金彪公用工程部下設的水泵房冷、熱水池水位控制；油泵房中間油罐油位控制等。 積分和微分都不能單獨起作用，必須與比例控制配合。我 以前對于閉環(huán)控制的一個最樸素的想法就只有 P控制，將當前結(jié)果反饋回來，再與目標相減，為正的話，就減速，為負的話就加速。因此要實現(xiàn) PID 算法，必須在硬件上具有閉環(huán)控制，就是得有反饋。 pump room intermediate tank oil level control. 2, proportional integral control law (PI): in engineering proportional integral control law is the most widely used control law. Points that can be eliminated on the basis of the proportion of residual error, which applies to the control channel lag is small,