【正文】 控制系統(tǒng) 是如何工作的以及它的工作步驟 。 24 圖 310 電源電路 溫度控制電路 此部分電路主要由繼電器控制。在我們的這個設(shè)計中顯示器的主要作用是顯示我們設(shè)定的溫度值還有測量的實時溫度值。同 時單片機 、 會發(fā)出低電平脈沖，是 LED 燈導(dǎo)通，指示燈 D D2 亮，提醒我們有危險，電路如圖 38所示： 圖 38 報警電路 23 LCD1602 顯示電路 LCD1602 是一個在目前為止應(yīng)用比較普遍的顯示器，它的腳管接口有 16個，一般有 14 個教官的是字符型的，但是也有 16 個教官的字符型的，多的那兩個一般就是電源和地引腳了，雖然多了兩個引腳但是原理還是一樣 。防暴聲光報警裝置適用在含有Ⅱ C 級 T6 溫度的組別的爆炸性氣體的環(huán)境，還可以在化工、石油等行業(yè)有防爆要求的防爆場所里使用，同樣還可以在室外使用。 按鍵電路 和報警部分 設(shè)定中的按鍵 有 三 個，分別是 S1， S2 和 S3， S1 是復(fù)位鍵， S2是溫度 加按鍵 ,S3是溫度 減按鍵。 12V輸入?yún)⒖?電壓，由一個運算放大器，如果虛擬電路表明，運算放大器 OP07反向輸入端（ 2）腳電壓為零伏。 DGND:數(shù)字電源地線。 INTR 管腳：中斷端口，當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換完成后，它的端口輸出低電平，并且表示這次轉(zhuǎn)換結(jié)束。 CLKR 管腳 :外 部連 接電阻端口，它和內(nèi)部 的 時鐘發(fā)生器相 連 以及 CLK 端配合可以讓芯片內(nèi)部 的時鐘脈沖發(fā)出信號 ，脈沖的頻率可以通過公式： fck=1/(）計算得到。 （ 1） 芯片參數(shù)如下： 工作電壓： +5V，即 VCC=+5V； 模擬轉(zhuǎn)換電壓范圍： 0～ +5V，即 0≤ Vin≤ +5V； 分辨率 是 1/256， 它的 轉(zhuǎn)化值 是在 0～ 255 之間； 19 轉(zhuǎn)化時間： 100us； 轉(zhuǎn)換誤差：177。 ADC0804 是 一個 8位 并且 單通道的轉(zhuǎn)換器。除此之外還有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點。 ℃ ，前提條件是： 510V 的范圍是電源電壓的值 ，穩(wěn)定度 在 1﹪時 。即使有接收電路之間的距離達到數(shù)百英尺都可以，不管什么雙絞線都適用只要絕緣良好。除溫度測量外，它能夠進行對分立器件的溫 度補償和校正等。但是它的適用溫度是在 150176。它能夠在溫度為 25176。 圖 35 P0口上拉電阻電路 溫度采集部分 溫度采樣部分由型號為 AD590的溫度傳感器以及號為 OP07運算放大器 型 還有 型號為 ADC0804 的 A/D 轉(zhuǎn)換器這三個重要部分構(gòu)成 ，它的電路設(shè)計圖如下 31所示： AD590性能描述 AD590 是一個單片的感溫電流源，它的輸出電流和感知溫度成一定的比例，它是美國 ANALOG DEVICES 公司設(shè)計的。單片機內(nèi)部的時鐘電路結(jié)構(gòu)如圖 34 所示： 圖 34 片機內(nèi)部時鐘電路 P0 口上拉電阻電路 STC89C51 單片機 P0 口 里面沒有 上拉電阻， 通過對 單片機 內(nèi)部場效應(yīng)管的控制來實現(xiàn) 端口的輸出 。 電容 CC2 的作用是 穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振，容量的選擇范圍為 5～ 30PF,通常選擇30pF。振蕩器 是單片機工作所需的必要部分。復(fù)位電路在單片機中的形式的只能就是使單片機重置至 初始狀態(tài)，并從這個工作店開始工作。但是介于所學(xué)到的知識和對整個系統(tǒng)的功能分析，并最終決定整個控制系統(tǒng)的核心采用 51 單片機。 本次設(shè)計中也只是應(yīng)用了 PO 口作為輸入功能，與其相連的是 ADC0809 模數(shù) 15 轉(zhuǎn)換芯片。 ● ALE 管腳用于選擇地址的鎖存信號，當(dāng)脈沖信號為下降沿 的時候，此管腳輸出工作信號。圖 32為本次設(shè)計中所應(yīng)用的單片機的最小系統(tǒng)。功能全但是造價并不高，而且在能耗方面也有出色的表現(xiàn)。使用 按鍵改變 設(shè)置 溫度。 分析之后我們決定選用 12864 液晶顯示器做顯示部分。數(shù)碼管的一些特性我們都比較了解，因為我們經(jīng)常在實驗中用到它，防水、防塵、耐壓、耐破裂這幾個特點讓它在不同的環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。其測溫范圍為 55℃ ~+150℃；它是不容易因為操作失誤造成反接之后而毀壞，雖然它的正常電源電壓范圍為 4～ 30 V，但是它實際上是可以承受 44 V 正向電壓同時也可以承受和 20 V 的反向電壓；他的精密度非常高，一般在 55℃ ~+150℃范圍內(nèi)，并且非線性誤差只為177。 方案二：采用溫度傳感器 AD590。它有很多的優(yōu)點，不僅反應(yīng)靈敏，而且在工作時適應(yīng)的環(huán)境溫度范圍大，除此之外，體積小還是它被廣泛應(yīng)用的一大原因之一。 方案三：控制器我們選擇 AT89C51 單片機。 PID 控制器 大部分被應(yīng)用在以基本線性還有動態(tài)特性為根本并且還要不隨時間變化的系統(tǒng)。本設(shè)計主要的突出點不是針對運算速度，F(xiàn)PGA 的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)。 系統(tǒng)單片機、包括溫度傳感器 AD590、信號發(fā)達變送器， A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0804還有按鍵部分和 LCD 顯示電路來顯示當(dāng)前實時溫度，在達到一定的條件下發(fā)出警告信號，最終實現(xiàn)高進度，穩(wěn)定、安全的溫度控制。通過 MATLAB/Simulink系列軟件來仿真，除此之外重要 的是利用誤差分析圖的方式和傳統(tǒng)的 ONOFF 控制對比。它的原理主要是依據(jù)是西門子 PLC 的電路智能溫度控制系統(tǒng)，通過這個系統(tǒng)多種功能，包括了智能控制、閉環(huán)控制、多控制功能，它將這些功能融為一體組成一個多功能的控制電路。我國武漢高校教授在煙氣加熱還有鍋爐爐溫控制系統(tǒng)中應(yīng)用了模糊 PID 溫度控制技術(shù)，得到了很大的成果，在這項技術(shù)的支持下， 煙氣加熱爐的各個運行環(huán)節(jié)和維護環(huán)節(jié)改善了很多，提升了煤的利用率和機器的開機率， 減少了能源的浪費并且提升了生產(chǎn)效率。 9 國內(nèi)外現(xiàn)狀 實際的應(yīng)用中，我們很難在溫控過程中建立精確的數(shù)學(xué)模型，但是我們又不能找到一個合適的數(shù)學(xué)辦法來解決這個問題，所以我們只能通過減小 誤差的辦法來對期望值做到最精確化。人們把能夠在智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)上再研究出能夠自己適應(yīng) PID 算法的溫度控制儀表稱為第三代智能溫控儀表。當(dāng)中的模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制還有專家控制相對而言要應(yīng)用的多疑點。人工智能是除了固定的數(shù)學(xué)公式外把人的思維用電子儀器和電路的相互配合模擬出來，然后利用計算機將各種控制軟件做為大腦的思維輸送進去來完成理想的控制。針對這一全世界科學(xué)家共同研究的新型學(xué)科，人們把智能控制從一般的學(xué)科分離出來單獨研究它，并在國際上建立起來專業(yè)組織。要想達到高精度的控制效果，那么 PID 參數(shù)就必須要選取正確，這是對于一個受控制系統(tǒng)想要實現(xiàn)理想控制的必要因素。它的實際電路可以通過計算機程序來實現(xiàn) PID的調(diào)節(jié)功能。 PID控制理論進入快速前進階段的前提是單回路控制器結(jié)合了參數(shù)整定與自我適應(yīng)控制理論。當(dāng)人造衛(wèi)星出現(xiàn)并對他進行精確的控制，這是控制領(lǐng)域一個劃時代成績，當(dāng)人類把人造衛(wèi)星成功的送入太空也就以為這一個現(xiàn)代的控制理論誕生，人們用最優(yōu)控制去尋找非線性動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)軌跡。 就現(xiàn)在而言，解析法得到快速的發(fā)展，除此之外還確定了一些瞬態(tài)性能指標。 1930 年后的 10年間，經(jīng)典的頻域設(shè)計法慢慢被人們認可并開始應(yīng)用。現(xiàn)在我國有許多的場子的生產(chǎn)過成中還應(yīng)用到這樣的溫度控制辦法，但不是大勢所趨。在與我們相關(guān)的主要生產(chǎn)中有一下幾種溫度控制方法： 定值開關(guān)溫度控制法 定值開關(guān)控 溫法的意思就是說：就是通過一些電子元件來獲取到當(dāng)前所測物體的溫度的實際數(shù)值和我們設(shè)置的數(shù)值之間存在的數(shù)值大小關(guān)系，通過判斷然后對系統(tǒng)的控制部分進行信號給送來進行溫度的控制。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 根據(jù)被充值的物質(zhì)的性質(zhì)的差異，我們可以把溫控系統(tǒng)分為動態(tài)的 溫度跟蹤和維持溫度恒定兩大類。С，最小分辨率為 186。本設(shè)計是一個典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它能過實現(xiàn)對水溫的檢測信號放大、 A/D 轉(zhuǎn)換、輸入、運算、輸出控制加熱以實現(xiàn)水溫控制的全過程。 通過控制水的溫度可以實現(xiàn)工業(yè)中的諸多環(huán)節(jié)，溫度控制的精度以及不同控制對象的控制方法選擇都起著至關(guān)重要的作用，鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，溫度則是鍋爐生 產(chǎn)質(zhì)量的重要指標之一，也是保證鍋爐設(shè)備安全的重要參數(shù)。不同環(huán)境下溫度控制系統(tǒng)將水溫控制在生產(chǎn)所需的范圍內(nèi)，并使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運行對工業(yè)生產(chǎn)來說成為一項重要的工作。組成這個穩(wěn)定，高精度的，安全的溫度測量控制系統(tǒng)來滿足我們的需求。當(dāng)單片機在復(fù)位電路和時鐘電路的共同作用下穩(wěn)定運行時，通過外圍的按鍵電路通 過按鍵 SB2和 SB3 向 單片機輸入規(guī)定的溫度值信號，單片機內(nèi)部進行一系列的處理將實時溫度和設(shè)定通過顯示電路 LCD1602顯示出來， LCD1602 顯示器其微功耗、顯示內(nèi)容豐富、體積小、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，故選它作為顯示電路。單片機系統(tǒng)將實時溫度與設(shè)定溫度進行對比，并通過顯示電路將實時溫度顯示出來，如果實時溫度大于設(shè)定的最高溫度或者低于設(shè)定的最低溫度一定時間，單片機將觸發(fā)報警電路對過溫或者低溫進行警報，同時觸發(fā)控制電路對水溫的控制做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整， 確保水溫出在理想的溫度值，滿足需求。傳統(tǒng)靠人工控制的溫度，濕度，液位等信號的測壓、力控系統(tǒng)，外圍電路比較復(fù)雜，測量精度較低，分辨率不高，需進行溫度校正 ；并且他們的體積較大適用不方便，在工業(yè)生產(chǎn)中也可能應(yīng)為各種認為的失誤發(fā)生意外，針對此問題，本系統(tǒng)設(shè)計的目的就是實現(xiàn)一種可連續(xù)高精度持續(xù)調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強大，操作簡單，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。隨著社會的發(fā)展，科技的進步，智能化已經(jīng)是溫控系統(tǒng)發(fā)展的主流方向，小到人們生活中的飲水機，大到工業(yè)生產(chǎn)中的大型水溫加熱控制設(shè)備等各種水溫控制系統(tǒng)發(fā)展以趨于成熟。 本系統(tǒng)以 89C51 單片機為 核心，擴展外圍控制電路，檢測變送電路，按鍵電路，顯示電路，復(fù)位電路，時鐘電路，電源電路，報警電路；本系統(tǒng)的整體運行過程為：通過按鍵電路設(shè)定理想水溫范圍，實時水溫通過檢測變送電路模檢測，并將檢測到的物理量轉(zhuǎn)化成電信號，然后放大電信號并將模擬量同過 A/D 轉(zhuǎn)換為單片機識別的數(shù)字量發(fā)送給單片機。負責(zé)處理和發(fā)送指令的單片機我們選用 89c51 2 單片機，單片機通過時鐘電路的獲得工作所需的時鐘信號也就是 CPU 工作的時間基準， 單片機 通過復(fù)位電路 使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作 。在系統(tǒng)中我們選用的各個器材是從節(jié)約成本和精度較高、操作方便、安全等方面綜合考慮后選定。在大部分的工業(yè)生產(chǎn)中，水溫的監(jiān)測和控制與安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等生產(chǎn)過程中的重要因素有著密不可 分的關(guān)系。我國正處在工業(yè)發(fā)展階段，水溫控制系統(tǒng)對于大部分的工業(yè)生產(chǎn)顯得尤為重要。 為了保證生產(chǎn)過程正常安全的進行，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以