【正文】 最后感謝學校四年來對我們的栽培，感謝每一位老師的無私奉獻。它結構靈活 ， 而且還有 原理簡 單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點 ，但也存在靜差，對于擾動較大，且慣性也較大的系統(tǒng)，若 是采用單純的比例調節(jié)，則很難 同時 兼顧動態(tài)和靜態(tài)特性。開發(fā)新型烘烤設備可以實現(xiàn)各個烘烤參數(shù)的自動調整和觀察，達到提高烘烤質量和減輕勞動強度的目的，可以保證發(fā)酵室內溫濕度嚴格按照計劃的溫濕度進行變化，發(fā)酵室內 準確的溫濕度控制和 煙葉的烘烤質量 得到了提高 。確定好 PID控制器的結構以后，就要選擇控制器的參數(shù)，也就是進行 PID 參數(shù)整定。在 圖中， r(t)是給定值， y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，給定值和實際值輸出值形 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 是針對特定機器的機器指令的助記符，因此匯編語言是不能 獨立于特定的 CPU 體系結構的。 一般 常用的編程語言有：機器語言、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，這樣就可以把復雜的問 題輕松的解決。壓電式蜂鳴器結構簡單、 器件 小、而且 非常適用 于單片機 系統(tǒng)。數(shù)碼顯示電路采用共陽級數(shù)碼管，由于 AT89C51 單片機每個 I/O 口的拉電流只有 1～ 2mA，采用三極管驅動，經(jīng) 過 ～ 進行位選 ,數(shù)據(jù)通過 ～ 輸出 ,通過 譯碼器 (74LS47)轉換成適合數(shù)碼管顯示的 7 段數(shù)據(jù)碼。 圖 SSR40DA 內部結構圖 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行通斷的方法進行控制，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?斷的方法進行數(shù)據(jù)讀取處理。 ADC0809 采用 +5V 電源供電，外接工作時鐘。該信號可作為被 CPU 查詢的狀態(tài)信號，也可作為對 CPU的中斷請求信號。 （ 5） ALE—— 地址鎖存允許信號，高電平有效。 2) 內部結構和外部引腳 ADC0809 的內部結構和外部引腳分別如圖 37和圖 38所示。 （ 3）轉換時間： 取決于芯片時鐘頻率，如 CLK=500kHz 時， TCONV=128μ s。涉及如何將 電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號時，常用的方法是將 HS1101 置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。因其高阻抗電流輸出，器件對遠程傳輸?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、運算放大器及 A/D轉換器組成。 如下圖 接單片機的 XTAL2 口，接單片機的 XTAL1口 ,在 XTAL1和 XTAL2 兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的自激振蕩器電 ，并產(chǎn) 生振 蕩時鐘，為單片機提供穩(wěn)定的時鐘。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 P3 口： P3 口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可 接收輸出 4 個 TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，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，將輸出電流，這是 因為是 內部上拉的 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，并不方便本設計使用，而且在現(xiàn)實中已經(jīng)漸漸要被取代， LCD 比 LED 有更多的優(yōu)點，但是價格上比較貴，并且本設計并不需要對顯示屏的要求并不需要那么高， LED 價格適中，在現(xiàn)在工廠中使用比較普遍，也適用本設計的場合， LED 的 8 字數(shù)碼管是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式來顯示信息，它的特點是亮度高、功耗小、微型化、驅動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定，它 分為共陰極和共陽極，二者的不同點表現(xiàn)在于顯示字符的編碼有差別。 外圍接口設備的選擇 （ 1）顯示器的選擇 可以做顯示器的有： LED,LCD,CRT 等。四路采集溫度信號采樣，四路采集濕度信號采樣。它比并聯(lián)比較型 A/D 轉換器 的轉換速度慢，屬于中速 A/D 轉換 器件。 A/D 轉換器是模擬量輸入通道的核心部件，它是將模擬量轉換成數(shù)字量的電子器件，信號采樣和量化都主要是由 A/D 轉換器實現(xiàn)的。 濕敏電容根據(jù)其材料吸濕后的介電常數(shù)發(fā)生變化進行濕度測量， 濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其 中芯片 HS1101 具有全互換性，在標準環(huán)境下不需校正；在長時間飽和下可以快速脫濕；可靠性高，穩(wěn)定性時間很長；專利的同態(tài)聚合物結構；反應時間很快。電源電壓可在4V~6V 范圍變化 ， 電流變化 1mA，相當于溫度變化 1K。各種熱電偶通常由熱電極、絕緣套保 護管和接線盒等 幾 7 個重要 部分組成 ，但是外形經(jīng)常因為需要而不相同 ， 一般 和顯示儀表、記錄儀表還有 電子調節(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 體積大有時也會使 PLC 的應用受到限制。一塊芯片就相當于一臺計算機。 系統(tǒng)可通過鍵盤對 煙葉發(fā)酵室 溫濕 度進行預設，單片機根據(jù)當前 室 內監(jiān)測和處理后的溫度和預設溫度進行比較結顯示電路 報警電路 A/D 轉換電路 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 5 果，并由此控制 電路 來調節(jié) 加熱爐和加濕器 ，當 室 內溫度 與要求溫度不符 時，蜂鳴器將進行報警，從而使 室 內溫 濕 度迅速達到預設值并保持恒定。新煙在品質上距正常標準還有一段距離，會有刺激性大，煙氣粗糙，香味不能顯露等缺陷，有些還會唇線苦，辣，澀等缺點。 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，并利用人機通道實現(xiàn)溫度的顯示。 從總體上看，國 際的 煙葉 烘 烤技術和設備已達到了 相當 成熟 的 階段并得到了 普遍 的 選 用，近 年來 ， 國際煙草界并 沒有因為技術達到成熟階段，就 停止 了進一步 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 和 烘烤 設備 ， 達到了一個新 的技術 水平。 為更好地使烘烤煙葉技術自控化 今后應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 的自動控制 ， 采 用 PID 控制技術 來 控制執(zhí)行 機構 ,實現(xiàn) 對 各 發(fā)酵 參數(shù)遠程監(jiān)控 的自動調整 ， 智能決策烘烤時間溫度濕度，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)都認識到 了 新型烘烤設備 的優(yōu)勢和發(fā)展 的前景 。 單片機作為 煙葉烘烤溫濕度測控 體系 選 用 的 控制器 ,自動調整和遠程監(jiān)控 采用 PID 控制技術控制 各 種 烘烤參數(shù)執(zhí)行機構 的 實現(xiàn)， 以 達到 使 烘烤質量 提高 和減弱 勞動強度的目 標 ， 確保 烤房內 的參數(shù) 嚴格 依 照設定的 溫濕度曲線 變化 ,從而提高烤房內溫濕度控制精度及燒烤煙質量。 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者滿意才是煙葉最后是否是好的煙葉的標準。 有很短的時間達到設定的溫度和濕度，反應靈敏， 抗干擾能力強等優(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 技術 研究距離 具有國際先進水平 的烘烤技術還有些差別 ，鑒于煙草確保我們的產(chǎn)品質量和競爭力 ， 我 國必須注重研究工作，并主要投資于技術，努力短期縮小和國際之間的差距，盡快提高 煙葉烘烤 技術水平和煙草行業(yè)的整體競爭力。 設計要求：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 顯示電路顯示當前溫度， 不僅可以容易理解 ， 還能 一目了然。單片機的特點有集成度高，通用性好，功能大，特別是體積小，重量輕，耗能低，價格便宜生產(chǎn)成本低，可靠性能高，易于嵌入，抗干擾能力強而且使用顯示電路 報警電路 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 6 方便，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。 工控機即工業(yè)控制計算機， 是一種 選 用總線結構，對生產(chǎn) 加工 及機電設備、檢測 工 藝裝 備與控制的工具 的 總稱。 普遍應 用于測 取200~+850176。 經(jīng) 常被用 來 作 為 測量 在 爐子、管道內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)生變化進行濕度 測量，濕敏電阻的 溫度的依存性小 可以用作空調，加濕器等電器，磁滯小可以使用在樓宇空調中，而 8 且其 濕度感知范圍廣 ， 小型，輕量 。 A/D 轉換器 的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接 A/D 轉換器 和直接 A/D 轉換器。 由于 它需用的元器件比并聯(lián)比較型少，所以它是應用較廣的一種。通過比較三種 A/D轉換器的優(yōu)缺點，本設計選擇應用較廣且性價比較高的逐次逼近型 A/D 轉換器。 CRT 顯示器 是一種使用陰極射線管的 器 件 。顯示的方式分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，動態(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 編程和校驗時 候 ， P1口作為低八位地址接收。當 P3 口寫入 1 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 而且 單片機都是嚴格按照機器周期來執(zhí)行的每條指令的運行，晶振電路提供 了 機器周期。經(jīng)固定周期對 發(fā)酵室 內溫度進行檢測，實現(xiàn)加熱功能，并 使 系統(tǒng)安全穩(wěn)定。 KR11 0 KR2 2 0 0V C C C31