【正文】 最后感謝學(xué)校四年來對我們的栽培，感謝每一位老師的無私奉獻(xiàn)。它結(jié)構(gòu)靈活 ， 而且還有 原理簡 單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn) ，但也存在靜差，對于擾動(dòng)較大，且慣性也較大的系統(tǒng)，若 是采用單純的比例調(diào)節(jié)，則很難 同時(shí) 兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。開發(fā)新型烘烤設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)烘烤參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整和觀察，達(dá)到提高烘烤質(zhì)量和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的目的，可以保證發(fā)酵室內(nèi)溫濕度嚴(yán)格按照計(jì)劃的溫濕度進(jìn)行變化，發(fā)酵室內(nèi) 準(zhǔn)確的溫濕度控制和 煙葉的烘烤質(zhì)量 得到了提高 。確定好 PID控制器的結(jié)構(gòu)以后，就要選擇控制器的參數(shù)，也就是進(jìn)行 PID 參數(shù)整定。在 圖中， r(t)是給定值， y(t)是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值和實(shí)際值輸出值形 成控制偏差 e(t)=r(t)y(t)，其中 e(t)作為 PID 控制器的輸入， PID控制器的輸出和被控對象的輸入 作為 U(t)。 極值平均值濾波：將被測參數(shù)連續(xù)采樣 N次，然后把采樣值按大小順序排列，去掉極值，再求剩余采樣值的平均值作為本次的采樣值。 本系統(tǒng)采用高級語言編寫程序。 由于 是針對特定機(jī)器的機(jī)器指令的助記符，因此匯編語言是不能 獨(dú)立于特定的 CPU 體系結(jié)構(gòu)的。 一般 常用的編程語言有：機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。然后再分別解決這些容 易處理的小問題，這樣就可以把復(fù)雜的問 題輕松的解決。壓電式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單、 器件 小、而且 非常適用 于單片機(jī) 系統(tǒng)。數(shù)碼顯示電路采用共陽級數(shù)碼管，由于 AT89C51 單片機(jī)每個(gè) I/O 口的拉電流只有 1～ 2mA，采用三極管驅(qū)動(dòng)，經(jīng) 過 ～ 進(jìn)行位選 ,數(shù)據(jù)通過 ～ 輸出 ,通過 譯碼器 (74LS47)轉(zhuǎn)換成適合數(shù)碼管顯示的 7 段數(shù)據(jù)碼。 圖 SSR40DA 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中 用于 控制 被控對象，被控對象為加熱爐與濕度控制器，采用對加在加熱爐與濕度控制器兩端的電壓進(jìn)行通斷的方法進(jìn)行控制，對電爐絲通斷與加濕器的控制采用 SSR40DA 固態(tài)繼電器。 20 固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路?？捎貌樵兒椭?斷的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取處理。 ADC0809 采用 +5V 電源供電，外接工作時(shí)鐘。該信號(hào)可作為被 CPU 查詢的狀態(tài)信號(hào)，也可作為對 CPU的中斷請求信號(hào)。 （ 5） ALE—— 地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。 2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 37和圖 38所示。 （ 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間： 取決于芯片時(shí)鐘頻率，如 CLK=500kHz 時(shí)， TCONV=128μ s。涉及如何將 電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)時(shí)，常用的方法是將 HS1101 置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集。因其高阻抗電流輸出，器件對遠(yuǎn)程傳輸?shù)膲航挡⒉幻舾小?輸出電阻為 710MW。 根據(jù)要求，本系統(tǒng)的溫度檢 測 電路主要有傳感器、運(yùn)算放大器及 A/D轉(zhuǎn)換器組成。 如下圖 接單片機(jī)的 XTAL2 口，接單片機(jī)的 XTAL1口 ,在 XTAL1和 XTAL2 兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器電 ，并產(chǎn) 生振 蕩時(shí)鐘，為單片機(jī)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可 接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T9T014T115P S E N29EA31R X D10T X D11I N T 012V ss20V c c40P 0 . 039P 0 . 138P 0 . 237P 0 . 336P 0 . 435P 0 . 534P 0 . 633P 0 . 732P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728RD17WD16I N T 113A L E30X T A L 119X T A L 218 12 入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是 因?yàn)槭?內(nèi)部上拉的 原因 。 ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， 它的出現(xiàn) 為很多 的 嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活 的 且價(jià)廉的方案。 10 CRT 這種顯示器工作環(huán)境要求較高，并不方便本設(shè)計(jì)使用，而且在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)漸漸要被取代， LCD 比 LED 有更多的優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格上比較貴，并且本設(shè)計(jì)并不需要對顯示屏的要求并不需要那么高， LED 價(jià)格適中，在現(xiàn)在工廠中使用比較普遍，也適用本設(shè)計(jì)的場合， LED 的 8 字?jǐn)?shù)碼管是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式來顯示信息，它的特點(diǎn)是亮度高、功耗小、微型化、驅(qū)動(dòng)簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定，它 分為共陰極和共陽極，二者的不同點(diǎn)表現(xiàn)在于顯示字符的編碼有差別。 外圍接口設(shè)備的選擇 （ 1）顯示器的選擇 可以做顯示器的有： LED,LCD,CRT 等。四路采集溫度信號(hào)采樣，四路采集濕度信號(hào)采樣。它比并聯(lián)比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 的轉(zhuǎn)換速度慢，屬于中速 A/D 轉(zhuǎn)換 器件。 A/D 轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道的核心部件，它是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電子器件，信號(hào)采樣和量化都主要是由 A/D 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。 濕敏電容根據(jù)其材料吸濕后的介電常數(shù)發(fā)生變化進(jìn)行濕度測量， 濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化，其 中芯片 HS1101 具有全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正；在長時(shí)間飽和下可以快速脫濕；可靠性高，穩(wěn)定性時(shí)間很長；專利的同態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)；反應(yīng)時(shí)間很快。電源電壓可在4V~6V 范圍變化 ， 電流變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。各種熱電偶通常由熱電極、絕緣套保 護(hù)管和接線盒等 幾 7 個(gè)重要 部分組成 ，但是外形經(jīng)常因?yàn)樾枰幌嗤?， 一般 和顯示儀表、記錄儀表還有 電子調(diào)節(jié)器配套使用。 熱電阻是最常用 測量中低溫區(qū) 的一種溫度檢測器。 PLC 體積大有時(shí)也會(huì)使 PLC 的應(yīng)用受到限制。一塊芯片就相當(dāng)于一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 系統(tǒng)可通過鍵盤對 煙葉發(fā)酵室 溫濕 度進(jìn)行預(yù)設(shè)，單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前 室 內(nèi)監(jiān)測和處理后的溫度和預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較結(jié)顯示電路 報(bào)警電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 555 振蕩電路 溫度檢測電路 濕度檢測電路 溫度控制電路 濕度控制電路 加熱爐 濕度控制器 單 片 機(jī) 5 果，并由此控制 電路 來調(diào)節(jié) 加熱爐和加濕器 ，當(dāng) 室 內(nèi)溫度 與要求溫度不符 時(shí)，蜂鳴器將進(jìn)行報(bào)警，從而使 室 內(nèi)溫 濕 度迅速達(dá)到預(yù)設(shè)值并保持恒定。新煙在品質(zhì)上距正常標(biāo)準(zhǔn)還有一段距離，會(huì)有刺激性大，煙氣粗糙，香味不能顯露等缺陷，有些還會(huì)唇線苦，辣，澀等缺點(diǎn)。 煙葉發(fā)酵 的 溫濕度 測 控系統(tǒng)的主要參數(shù)： 該系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量處理的溫度控制系統(tǒng)組成，并利用人機(jī)通道實(shí)現(xiàn)溫度的顯示。 從總體上看，國 際的 煙葉 烘 烤技術(shù)和設(shè)備已達(dá)到了 相當(dāng) 成熟 的 階段并得到了 普遍 的 選 用，近 年來 ， 國際煙草界并 沒有因?yàn)榧夹g(shù)達(dá)到成熟階段，就 停止 了進(jìn)一步 的研究與開發(fā)工作， 深入的研究和開發(fā)工作 取得了 許多的 新成果， 完善了烘烤煙葉技術(shù) 和 烘烤 設(shè)備 ， 達(dá)到了一個(gè)新 的技術(shù) 水平。 為更好地使烘烤煙葉技術(shù)自控化 今后應(yīng)從烘烤煙葉的烘烤特性入手 ,研究適合煙葉 發(fā)酵的溫度濕度，采集煙葉的更多的特性，形成最適合煙葉的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫 中的數(shù)據(jù)輸入到發(fā)酵室， 單片機(jī) 的自動(dòng)控制 ， 采 用 PID 控制技術(shù) 來 控制執(zhí)行 機(jī)構(gòu) ,實(shí)現(xiàn) 對 各 發(fā)酵 參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控 的自動(dòng)調(diào)整 ， 智能決策烘烤時(shí)間溫度濕度，提高烘烤過程 控 制度和穩(wěn)定程度 ， 溫濕度自控 真正實(shí)現(xiàn)， 并 智能化決策。 近幾年， 在煙草局 發(fā)布了一些政策，在 政策指引下，各煙草公司、科研院所和一些企業(yè)都認(rèn)識(shí)到 了 新型烘烤設(shè)備 的優(yōu)勢和發(fā)展 的前景 。 單片機(jī)作為 煙葉烘烤溫濕度測控 體系 選 用 的 控制器 ,自動(dòng)調(diào)整和遠(yuǎn)程監(jiān)控 采用 PID 控制技術(shù)控制 各 種 烘烤參數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的 實(shí)現(xiàn)， 以 達(dá)到 使 烘烤質(zhì)量 提高 和減弱 勞動(dòng)強(qiáng)度的目 標(biāo) ， 確保 烤房內(nèi) 的參數(shù) 嚴(yán)格 依 照設(shè)定的 溫濕度曲線 變化 ,從而提高烤房內(nèi)溫濕度控制精度及燒烤煙質(zhì)量。 1 第一章 緒論 課題研究目的和意義 煙葉烘烤 過程 就是要將煙草在全部種植生產(chǎn)過程優(yōu)良充分顯露發(fā)揮出來 ,煙葉是否能讓廣大消費(fèi)者滿意才是煙葉最后是否是好的煙葉的標(biāo)準(zhǔn)。 有很短的時(shí)間達(dá)到設(shè)定的溫度和濕度，反應(yīng)靈敏， 抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢 。密集烘烤 獲得了快速的 發(fā)展。 國外研究的現(xiàn)狀 從有 煙草生產(chǎn) 開始 就有晾干的方 式 ，最古老的原始 晾 制方法是曬制， 然后慢慢 發(fā)展為陰干的晾制。 我國煙葉科學(xué) 技術(shù) 研究距離 具有國際先進(jìn)水平 的烘烤技術(shù)還有些差別 ，鑒于煙草確保我們的產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力 ， 我 國必須注重研究工作，并主要投資于技術(shù)，努力短期縮小和國際之間的差距，盡快提高 煙葉烘烤 技術(shù)水平和煙草行業(yè)的整體競爭力。 設(shè)計(jì)要求：溫度范圍： 0℃ ~80℃ ，控制精度：升溫 177。因此新煙在卷制之前需經(jīng)過自然醇化或人工發(fā)酵的過程，使煙葉雜氣消除，香味顯現(xiàn)，刺激減弱。 該 系統(tǒng) 由 顯示電路顯示當(dāng)前溫度， 不僅可以容易理解 ， 還能 一目了然。單片機(jī)的特點(diǎn)有集成度高，通用性好，功能大，特別是體積小，重量輕，耗能低，價(jià)格便宜生產(chǎn)成本低，可靠性能高，易于嵌入，抗干擾能力強(qiáng)而且使用顯示電路 報(bào)警電路 溫、濕度數(shù)字傳感器 溫度控制電路 濕度控制電路 加熱爐 濕度控制器 單 片 機(jī) 6 方便，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。 工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 是一種 選 用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn) 加工 及機(jī)電設(shè)備、檢測 工 藝裝 備與控制的工具 的 總稱。 普遍應(yīng) 用于測 取200~+850176。 經(jīng) 常被用 來 作 為 測量 在 爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度 ，以 及固體的表面溫度 。 AD590 能夠經(jīng) 受 44V正向電壓和 20V 反向電壓， 于是 器件反接也不會(huì)被損壞 ， 精度高。 濕敏電阻是根據(jù)其材料吸濕后的電阻發(fā)生變化進(jìn)行濕度 測量，濕敏電阻的 溫度的依存性小 可以用作空調(diào)，加濕器等電器，磁滯小可以使用在樓宇空調(diào)中，而 8 且其 濕度感知范圍廣 ， 小型，輕量 。 A/D 轉(zhuǎn)換器 的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接 A/D 轉(zhuǎn)換器 和直接 A/D 轉(zhuǎn)換器。 由于 它需用的元器件比并聯(lián)比較型少，所以它是應(yīng)用較廣的一種。通過比較三種 A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用較廣且性價(jià)比較高的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。 CRT 顯示器 是一種使用陰極射線管的 器 件 。顯示的方式分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)的要比靜態(tài)的節(jié)省 I/O 口。 圖 AT89C51引腳圖 管腳說明 ： VCC：供電電壓。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí) 候 ， P1口作為低八位地址接收。當(dāng) P3 口寫入 1 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 而且 單片機(jī)都是嚴(yán)格按照機(jī)器周期來執(zhí)行的每條指令的運(yùn)行，晶振電路提供 了 機(jī)器周期。經(jīng)固定周期對 發(fā)酵室 內(nèi)溫度進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)加熱功能，并 使 系統(tǒng)安全穩(wěn)定。 KR11 0 KR2 2 0 0V C C C31