【正文】 及減少勞動(dòng)力和減少資源浪費(fèi)，快速準(zhǔn)確地得到實(shí)時(shí)溫度并對它進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，在大部分的工業(yè)生產(chǎn)中都是重要的環(huán)節(jié)。 題目要求 1．水溫控制范圍是 2550186。 6 3. 電路由檢測與溫度變送電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采樣電路、鍵盤、顯示接 口電路、報(bào)警顯示電路、譯碼電路等組成。維持恒定溫度是為了讓被控制的物體的溫度保持在人們需要的數(shù)值上，而且誤差范圍應(yīng)該保持在最小范圍，不能大于預(yù)期值以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中對溫度的精確要求，使生產(chǎn)效率，質(zhì)量都盡量達(dá)到最優(yōu)化。這是一種比較簡單的控制辦法，不用太復(fù)雜的電子元件和電路，只要一些簡單的電路就能夠做到控制溫度的效果。緊接著，由于 PID 控制器相對于別的控制方法有很多的優(yōu)點(diǎn)而被人們在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中廣泛應(yīng)用。補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)主要是采用由以 Nyquist穩(wěn)定準(zhǔn)則為基礎(chǔ)發(fā)展出來的圖解法成為了補(bǔ)償設(shè)計(jì)器的重要依據(jù)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，數(shù)字計(jì)算機(jī)出現(xiàn)在了人么的眼前，這也同時(shí)給控制領(lǐng)域帶來了福音，控制方法的多樣性和易 操作性刀刀了重逢的發(fā)揮，應(yīng)用最廣泛的就是用差分方程來描述控制系統(tǒng)模型的方法。但是實(shí)際上卻很難實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，所以魯棒性問題在上世紀(jì) 70 年代得到了人們的重新關(guān)注。 PID 調(diào)節(jié)器較之定制開關(guān)控溫法性能要好的多，它具備了三項(xiàng)別的控制沒有的部分，分別是：誤差的變化、積累等。數(shù)字 PID 控制器在實(shí)際的應(yīng)用中應(yīng)用的好壞主要取決于一下幾個(gè)參數(shù)：積分值、微分值、比例值。通過這次會(huì)議，決定建立一個(gè) IEEE 智能控制專家委員會(huì)，這就意味著智能控制這項(xiàng)學(xué)科正式問世，成為了人們深刻討論和研究的問題，為人類以后的科技進(jìn)步提供了足夠的基礎(chǔ)，也是我們的工業(yè)生產(chǎn)的到大幅的提升。智能控制系統(tǒng)就是要靠各 個(gè)電子電路來組成完整的、精密的并模仿人的只能工程，獲取信息，反饋信息，顯示信息，運(yùn)送信息等人工智能，并且可靠精密運(yùn)行，保持穩(wěn)定持續(xù)的工作而不出現(xiàn)錯(cuò)誤。以神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)還有模糊數(shù)學(xué)為理論，實(shí)現(xiàn)智能化就需要適當(dāng)?shù)募右詫＜蚁到y(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。就專業(yè)只是而言，肯定可以全部的消除穩(wěn)態(tài)誤差。硬件的不足具體體現(xiàn)在產(chǎn)品控制范圍內(nèi)控制精度不好，適應(yīng)能力不好，系統(tǒng)不穩(wěn)定，不能夠穩(wěn)定獨(dú)立的達(dá)到武器目的，故致使應(yīng)用過程中成本浪費(fèi)，資源浪費(fèi)，生產(chǎn)效率不高，質(zhì)量不合格等問題。它主要應(yīng)用對象是那些不容易取得精確數(shù)學(xué)模型以及數(shù)學(xué)模型不確定號還有總是改變的一些對象。海軍航空工程學(xué)院李建海和部分學(xué)術(shù)研究者發(fā)明了一種軟件，它 叫做上位機(jī)監(jiān)控采用組態(tài)軟件。在國外，例如英國科學(xué)家將PID控制器加入到冰箱溫度控制系統(tǒng)中。 設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出一個(gè)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的的溫控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)有能夠自動(dòng)檢測水溫并顯示水溫，以單片機(jī)為核心去控制水溫達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的理想值，從水溫檢測、信號處理、輸入、運(yùn)算 再到輸出控制加熱器進(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn)溫度控制的全過程，系統(tǒng)個(gè)部分緊密聯(lián)系協(xié)作組成一個(gè)安全、穩(wěn)定的高精度溫度控制系統(tǒng)。 它的主要特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，而且運(yùn)算精度較高，它能將所有器件集成到一塊芯片上以減少體積，也可以通過 EDA 軟件進(jìn)行仿真、調(diào)試，功能擴(kuò)展也非常容易，缺點(diǎn)是成本較高。 主要是我們設(shè)置好 Kp， Ki和 Kd 這 三個(gè)參數(shù) 值 。它可以滿足對溫度的控制，但是附加其它較多的外圍電路就不能顯現(xiàn)出優(yōu)勢，且反饋過程中反應(yīng)速度較慢。 溫度采集模塊 方案一：選擇熱敏電阻來做測量溫度的器件， 熱敏 電阻 器因?yàn)樗袑囟让舾?、根?jù)不同的溫度提供不同的阻值等良好特點(diǎn)，在簡單的溫度采集電路中經(jīng)常適用。他的優(yōu)點(diǎn)有很多，但是缺點(diǎn)同樣存在，就是它只能適應(yīng)比較簡單的電路，如果環(huán)境溫度超過150或者低于 0度時(shí)，大部分的熱敏電阻的工作會(huì)收到嚴(yán)重影響，但是還是有一些特殊高溫?zé)崦?電阻 適合在溫度偏差較大的地方應(yīng)用，但是，其成本增加。因?yàn)?AD590精度高、價(jià)錢低、不需 輔助電源 、線性好，常用于測溫和熱電偶的 冷端補(bǔ)償 。 顯示模塊 12 方案一：選擇用三個(gè) LED 八段數(shù)碼管來作為顯示模塊，讓他們?nèi)齻€(gè)數(shù)碼管分別顯示溫度的十位、個(gè)位、還有小數(shù)點(diǎn)位。更有多種擴(kuò)展共能，例如：光標(biāo)顯示、睡眠模式、增加可讀性。 選擇 集成的 單片機(jī)成為主要的控制器 ， 在系統(tǒng)中溫度靠溫度傳感器獲得并 將其轉(zhuǎn)換為電信號送給 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號為單片機(jī)能夠讀懂的數(shù)字信號，然后通過單片機(jī)內(nèi)部的程序來將各種信息處理并輸出指令信號通過顯示和控制電路變現(xiàn)出來。因此 在很多控制領(lǐng)域中我們用到的最廣泛的芯片就是單片機(jī)，單片機(jī)雖然體積 小、但是其功能卻十分驚人，其高可靠性、高性能的特點(diǎn)一直是人們熱衷于單片機(jī)開發(fā)的主要原因。而本次磁懸浮小球控制系統(tǒng)，其需要處理的數(shù)據(jù)量并不是太大，所以考慮到系統(tǒng)的運(yùn)算性能和成本問題，本次設(shè)計(jì)選用的是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51型號的單片機(jī)。 ● X X2 管腳用于接外接晶振，為單片機(jī)提供脈沖信號。 ● EA 管腳負(fù)責(zé)管理單片機(jī)的內(nèi)外程序存儲器，當(dāng) EA為高電平的時(shí)候，單片機(jī)可以反問片內(nèi)的 ROM存儲器；反之則訪問片外的。在設(shè)計(jì)總控制器的時(shí)候我也有考慮過使用其他的控制芯片，甚至也考慮過比51單片機(jī)功能更強(qiáng)大的種類。 復(fù)位電路 復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng) 必不可少的重要 組成部分 ， 只有在 復(fù)位 電路的可靠運(yùn)行下系統(tǒng)才能可靠的運(yùn)行。時(shí)鐘電路 的作用是 產(chǎn)生單片機(jī) 穩(wěn)定 工作 需要 的時(shí)鐘信號。 通過在兩個(gè)端口的兩端介入一個(gè)合適的晶振還有兩個(gè)電容就組成了一個(gè)可以單片機(jī)運(yùn)行所需的 自激式振蕩電路 。 單片機(jī)所需的時(shí)鐘脈沖信號是需要將 時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖 通過 觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后 產(chǎn)生的脈沖。如圖 下 35。A/K。 AD590 的應(yīng)用范圍比較廣，就現(xiàn)在而言傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的所有溫度檢測都在他的應(yīng)用范圍之內(nèi)。 AD590 在應(yīng)用時(shí)，不需要線性化電路以及電壓放大器還有電阻測量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。 它能夠輸出高阻抗電流，并且對有些壓降不敏感例如長線上的。 ℃， 它的誤差是可以達(dá)到177。由于 OP07 在很 多的實(shí)際應(yīng)用中不用單獨(dú)的進(jìn)行調(diào)零，原因是它的輸入失調(diào)電壓非常小，最大時(shí)僅為 25μ V。一般 ADC0804 這種類型的 A/D 轉(zhuǎn)換器在實(shí)際中應(yīng)用的比較多，它是逐次比較型的。 ADC0804 設(shè)計(jì)的比較早，所以應(yīng)用范圍也比較廣泛。 CLKIN 管腳：時(shí)鐘信號輸入端。 RD 管腳： 是讀的電平輸入端。 AGND:模擬電源地線。 如圖36所示： 圖 36溫度采樣和轉(zhuǎn)換電路 （ 4）電路原理及參數(shù)計(jì)算 在我們設(shè)計(jì)的 溫度采樣電路 中，我們選擇溫度傳感器 AD590 作為溫度傳感器，因?yàn)?AD590 是電流型的，所以我們選用 OP07將溫度傳感器采集到的電流 21 信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后通過 ADC0804 型 A/D轉(zhuǎn)換器來講采集轉(zhuǎn)化后的溫度模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的形式傳送給單片機(jī)，有單片機(jī)對數(shù)字量進(jìn)行相應(yīng)的處理。 此時(shí)列出 A點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)方程如下： 0b3 4 1 2UUR + R R + R CI?? 345V 3 0 8 . 2 u A 3 6 8 . 2 u AR + R ?? （ 3） 34R +R = 如果水溫達(dá)到 50℃ ，那么溫度傳感器的輸出電流就是 ， 由方程式（ 3）得 ： 3R + 4R = 于是選擇 3R =75k , 4R =10k 的電位器。 22 圖 37 按鍵電路 報(bào)警電路： 聲光報(bào)警裝置是一種應(yīng)用在危險(xiǎn)的場所，通過光和聲音來發(fā)出示警信號的一種報(bào)警裝置。這個(gè)電路的設(shè)計(jì)使用了一個(gè)小功率的三極管做驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果單片機(jī)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)， 就會(huì)輸出高電平脈沖，使三極管的 bcU大于三極管的導(dǎo)通電壓，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音，我們救護(hù)發(fā)覺危險(xiǎn)，并做相應(yīng)處理。我們在適用的過程中可以設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件還有搭配上 4 條數(shù)據(jù)連接線來實(shí)現(xiàn)對液晶顯示器的控制作用。 如圖 310 所示， 我們通過變壓器把電壓從 220V 轉(zhuǎn)化成 24V，然后通過橋式整流電路把交流電轉(zhuǎn)化成直流電，再通過芯片 7805 把 24V 的直流電轉(zhuǎn)變成 5V的電壓。為了保護(hù)繼電器，我們在繼電器的輸入端加上一個(gè)反向的二極管。這時(shí)溫度收集模塊不斷將實(shí)時(shí)溫度送到單片機(jī)內(nèi)并實(shí)時(shí)顯 示。根據(jù)不同的工業(yè)環(huán)境，我們隨時(shí)都可以改變設(shè)定溫度值，只需按下復(fù)位鍵，就可以重復(fù)以上步驟。所以，要想做完此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)，可以分以下幾個(gè)程序模塊：溫度收集模塊、按鍵輸入模塊、顯示模塊、控制模塊、溫度報(bào)警模塊、繼電器 控制程序設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在要介紹一種方法： 軟件延時(shí)法 。共三個(gè)按鍵。 整個(gè)電路通電后 ， 幾位 數(shù)碼管 現(xiàn)實(shí)的數(shù)值全是 零， 數(shù)碼管會(huì)依據(jù)我們按下按鍵的次數(shù) 來顯示數(shù)值大小 ， 如果現(xiàn)場環(huán)境溫度和我們設(shè)定的值不符合我們的要求，那么我們可以通過按下 KEY KEY3 兩個(gè)按鍵來調(diào)節(jié)溫度的大小，知道符合我們當(dāng)時(shí)的要求。 28 圖 42 控制電路程序流程圖 溫度 報(bào)警程序流程圖 43 如下 。它能夠時(shí)時(shí)刻刻顯示系統(tǒng)當(dāng)前的溫度值，我們用戶可以根據(jù)自己的需求做出調(diào)整。 設(shè)計(jì)所達(dá)到的性能指標(biāo) 溫控系統(tǒng)的標(biāo)度誤差 現(xiàn) 在我們模擬一個(gè)試驗(yàn)，試驗(yàn)中 將溫度計(jì)和 溫度采集模塊放進(jìn)同一個(gè)溫度環(huán)境中 ， 隨機(jī)選擇幾個(gè)不同的溫度值作參考 ，記錄下 測溫系統(tǒng)所測得的溫度值和溫度測量器測得數(shù)值相對比 。 自我總結(jié) 2020 年 3 月我開始我的這個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，時(shí)至今日，已經(jīng)接近尾聲了。雖然其看似簡單，落實(shí)起來卻有一定的難度，在這過程中有許多的收獲也有許多阻礙。所以整個(gè)設(shè)計(jì)的軟件部分的獲得一大部分都是通過查閱各種相關(guān)資料書。再具體方面還需要更多的數(shù)據(jù)來證明， 減小誤差。 然后是硬件方面，我的設(shè)計(jì)主要是涉及了有關(guān)溫度的測量、顯示和實(shí)現(xiàn)簡單的控制。而且監(jiān)測的溫度的精度其實(shí)相對來說是比較低的，感覺遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到 實(shí)際應(yīng)用 的要求。防范于未然，減少低級失誤，提高軟件的穩(wěn)定性與可行性。 整個(gè)設(shè)計(jì)完成了之后，雖然我設(shè)計(jì)出的程序能運(yùn)行，也能按照任務(wù)書的要求進(jìn)行監(jiān)測一定范圍內(nèi)的溫度 的 值。 溫度的控制這一目標(biāo)在當(dāng)下這個(gè)經(jīng)濟(jì)科技高速發(fā)展的時(shí)代已經(jīng)廣泛引起人們的注意，國家相關(guān)部門開始加大對此方面的科技經(jīng)費(fèi)投入、人才 技術(shù)投入。 有需求就會(huì)有發(fā)展，有發(fā)展就應(yīng)該有完善，溫度 監(jiān)控技術(shù) 的應(yīng)用應(yīng)該促進(jìn)溫度傳感器的發(fā)展也必須促進(jìn) 恒溫箱 的發(fā)展，而 醫(yī)用恒溫箱 作為其重要主城部分，更應(yīng)該在這一過程中快速的發(fā)展。在論文的寫作過程中在寫到聲光報(bào)警器時(shí)，我就極為注意這個(gè)問題， 好的恒溫箱 能在具有危險(xiǎn)的情況時(shí)快速及時(shí)的給人們提供有效的信息，在避免安全事故這一方面起到重要作用，大大減少 不必要的損失