【正文】 不同的酒精濃度，是的敏感材料的阻值不同。催化燃燒式酒精傳感器功耗大，漂移比較多，氣體選擇性差，所以不便制造便攜式儀器，目前很少使用催化燃燒式酒精傳感器。 隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的發(fā)展， 自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛， 其重要作用也越來越顯著。到 20世紀(jì) 60年代初，一套以狀態(tài)方程作為描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以最優(yōu)控制和卡爾曼濾波為核心的控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的新原理和方法基本確定，現(xiàn)代控制理論應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，還促進(jìn)了對(duì)非線性系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)以及隨機(jī)控制系統(tǒng)的研究。自動(dòng)控制理論發(fā)展概述西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）自動(dòng)控制理論是在人類征服自然的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中孕育、產(chǎn)生、并隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展、完善起來的。本文介紹的溫濕度控制系統(tǒng)，只是單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，稍加修改可以應(yīng)用于其他場所，使單片機(jī)的應(yīng)用更加廣泛。從開始選定題目，完成軟硬件的設(shè)計(jì)制作，再到論文的撰寫，每一步都是一次考驗(yàn)和挑戰(zhàn)。第二、在人機(jī)交互部分，設(shè)計(jì)最初考慮的是一鍵多功能，但是實(shí)現(xiàn)起來比較困難，西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）由于該系統(tǒng)的程序相對(duì)較大，在按下按鍵時(shí)要很長時(shí)間才能反映。當(dāng)二極管發(fā)光時(shí)，測量輸出端口的電阻值很小，表明輸出控制正常。同時(shí)測量第三十一腳是否為高電平。6 系統(tǒng)測試與分析系統(tǒng)調(diào)試時(shí)針對(duì)電路的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行各個(gè)部分的測試，先測試各部分硬件是否正常，再寫入程序看是否能實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。在這個(gè)過程中，要弄清楚個(gè)參數(shù)的變化與電壓變化的關(guān)系。同時(shí)為了提高程序的可讀性和可移植性，各模塊的功能都采用子函數(shù)的形式。排除硬件故障后方可進(jìn)行軟件調(diào)試。在布線的過程中，線寬是一個(gè)重要的參數(shù)，太細(xì)不能雕刻出來，太粗又不容易布通，同時(shí)也要考慮線路所承受的電流大小。主控部分西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）電路原理如圖 20所示： EA/(D)6WIN045MOCKGUYpBeQuf_Hnadsb圖 20 單片機(jī)最小系統(tǒng)（主控模塊） 人機(jī)交互部分人機(jī)交互部分分別為顯示和按鍵。 電源電路本系統(tǒng)采用的是直流穩(wěn)壓電源電路，穩(wěn)壓電源（stabilized voltage supply）是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。因此，在使用此類型氣敏元件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的?？偩€狀態(tài)為高電平時(shí)，與DHT11的通訊過程如圖11所示：西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖11 總線狀態(tài)為高電平時(shí)，與DHT11的通訊過程總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,則DHT11沒有響應(yīng),請(qǐng)檢查線路是否連接正，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。其典型的應(yīng)用電路圖 9：圖9 DHT11典型應(yīng)用電路圖DHT11的供電電壓為 3－。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。 8 腳 （ R2IN） 、 9 腳 （ R2OUT） 、 10 腳 （ T2IN） 、 7腳 （ T2OUT） 為 第 二 數(shù) 據(jù) 通 道 。用來存儲(chǔ)系統(tǒng)工作中采集到的數(shù)據(jù)的峰值和谷值，供查詢使用。SDA：雙向數(shù)據(jù)端口。引腳 20：Vcc，電源。I/OCLOCK 接收串行輸入信號(hào)并完成以下四個(gè)功能：（1）在 I/O CLOCK的前 8個(gè)上升沿， 8位輸入數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)寄存器。由 4位的串行地址輸入來選擇模擬量輸入通道。 TLC2543有兩種封裝形式：DB、DW 或 N封裝以及 FN封裝 [4]，不同的封裝形式其外觀和引腳分布也不一樣。SCON：串行控制寄存器，可進(jìn)行位尋址，用與串行通訊的控制，單元地址為 98H，位地址 9FH98H，位地址和為符號(hào)對(duì)應(yīng)如下表 4。圖 3 定時(shí)器工作方式控制寄存器MM0 是工作方式選擇位。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。如果需要，通過將地址為 8EH的 SFR的第 0位置 “1”，ALE 操作將無效。晶振工作時(shí)，復(fù)位引腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。對(duì) P1 端口寫“1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)TTL 邏輯電平。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。系統(tǒng)框圖如圖 1所示： 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖 1 系統(tǒng)框圖 主要芯片介紹本系統(tǒng)采用 AT89S52單片機(jī)作為主控芯片，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本系統(tǒng)將傳感器理論與單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。溫濕度傳感器采用 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器。本系統(tǒng)采用的是光耦和繼電器，這樣可以將強(qiáng)電和弱電隔離，避免破壞弱電系統(tǒng)。綜上比較上述方案，決定采用光敏電阻進(jìn)行光線值測量的方案。 光照傳感器的選擇方案一：采用紅外線接收管，利用紅外接收管測量光線的強(qiáng)弱，利用 LM324 四運(yùn)放進(jìn)行放大處理。5%。所以我們選擇 DHT11作為溫濕度的測量傳感器。HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻?？煽啃愿撸恍柚绷麟娫淳湍芄ぷ?，而且，無需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便，接口也很簡單。另一方面，傳感器的被測信號(hào)來自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。同時(shí)為了提高測控系統(tǒng)的可用性，人機(jī)交互部分也是必不可少的。 研究目的本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，其核心功能是檢測周圍環(huán)境的溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度，并根據(jù)要求檢測環(huán)境的各種參數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)值以及將環(huán)境的各種參數(shù)實(shí)時(shí)的顯示出來。 在本測控系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為主控芯片。該控制系統(tǒng)能自動(dòng)判斷釀酒容器內(nèi)的溫濕度和酒精濃度是否在預(yù)定的范圍內(nèi)。自動(dòng)監(jiān)控釀酒房結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，便于廣大酒農(nóng)的使用?，F(xiàn)階段農(nóng)村釀酒生產(chǎn)過程中，絕大多數(shù)酒農(nóng)都是采用傳統(tǒng)的發(fā)酵方法。在四川大部分地區(qū)以玉米、高粱、谷物等作為主要的經(jīng)濟(jì)作物。但是輕工業(yè)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也占著舉足輕重的地位。在食物發(fā)酵過程中溫度、濕度以及光照直接影響釀酒后的色澤和口感，直接決定了酒在銷售過程中的單價(jià)。這樣盲目的釀酒根本不能達(dá)到酒農(nóng)的預(yù)期效果。為避免上述人為因素，設(shè)計(jì)一套用于釀酒房內(nèi)釀酒容器的溫濕度測量控制系統(tǒng)是很有必要的。采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)將溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化，同時(shí)將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量在原理上雖然不困難，但是在實(shí)際應(yīng)用中有很多需要解決的問題。硬件電路的正確設(shè)計(jì)的是整個(gè)設(shè)計(jì)的前提，當(dāng)完成硬件電路的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要有相應(yīng)的軟件支持，系統(tǒng)方可運(yùn)行。單片機(jī)將當(dāng)前的溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度分別與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，看是否超過預(yù)設(shè)值的上下限，再?zèng)Q定是否啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行報(bào)警以便提示管理員檢測系統(tǒng)，這樣可以使各參數(shù)保持在一個(gè)良好的范圍內(nèi)，從而達(dá)到釀酒過程的自動(dòng)化。傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。M 檔在測溫范圍內(nèi)非線形誤差為177。然而，這種傳感器在一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性特性，可有效地利用其線性特性。（℃+ |t|） ，B 級(jí)為177。方案三：采用數(shù)字溫濕度DHT11，DHT11相對(duì)濕度和溫度測量全部校準(zhǔn)，輸出的是數(shù)字信號(hào)，卓越的長期穩(wěn)定性，無需額外部件，超長的信號(hào)傳輸距離，超低能耗，4 引腳安裝，完全互換。封裝好的氣敏元件有 6只針狀管腳，其中 4個(gè)用于信號(hào)取出，2 個(gè)用于提供加熱電流。5%RH ；它的貯藏條件是貯藏：20－70℃ ，濕度：≤70%RH。方案二：采用光敏電阻，光 敏 電 阻 器 是 利 用 半 導(dǎo) 體 的 光 電 效 應(yīng) 制 成 的 一 種 電 阻值 隨 入 射 光 的 強(qiáng) 弱 而 改 變 的 電 阻 器 ； 入 射 光 強(qiáng) ， 電 阻 減 小 ， 入 射 光 弱 ， 電 阻 增 大 。因此不采用矩陣式鍵盤，而采用獨(dú)立按鍵的方式，容易編碼和簡化硬件電路?；谝陨戏治?，決定采用方案二。電源是系統(tǒng)中極其重要的一部分，本次設(shè)計(jì)的電源是穩(wěn)壓電源電路，通過穩(wěn)西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）壓輸出穩(wěn)定的 5V直流電供控制系統(tǒng)使用。把檢測到的各參數(shù)的電信號(hào)經(jīng)過標(biāo)度變換后送給顯示部分，顯示實(shí)時(shí)溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度。 單片機(jī)如果在一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的四個(gè)基本在組成部分，則這種芯片就被稱為單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microputer） ，簡稱單片機(jī) [2]。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)停止一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。在 flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行部代碼時(shí)，PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN 將不被激活。定時(shí)器/計(jì)時(shí)器 0、1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成：16位加 1計(jì)數(shù)器 TH0、T0L1 和 TH0、TL1，定時(shí)器控制器（TCON）和工作方式控制寄存器（TMOD） ，時(shí)鐘分頻器，輸入引腳 T0、TINT0、INT1。與通訊有關(guān)的控制西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）寄存器有四個(gè)：SBUF、SCON、PCON 和 IE。 TLC2543的特點(diǎn)：（1）12 位分辯率 A/D轉(zhuǎn)換器；（2）在工作溫度范圍內(nèi) 10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；（3）11 個(gè)模擬輸入通道；（4）3 路內(nèi)置自測試方式；（5）采樣率為66kbps； （6）線性誤差177。 引腳 15： ，片選端；在 端由高變低時(shí)，內(nèi)部計(jì)數(shù)器復(fù)位。引腳 10：GND ，GND 是內(nèi)部電路的地回路端?；鶞?zhǔn)電壓的正端（通常為 Vcc）被加到 REF+，最大的輸入電壓范圍由加于本端與 REF端的電壓差決定。I 2C總線采用時(shí)鐘和數(shù)據(jù)兩根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接口十分簡單。WP：寫保護(hù)，當(dāng)該引腳腳接地或懸空時(shí)，芯片可以進(jìn)行正常的讀\寫操作；當(dāng)該引腳接高電平時(shí)所有的內(nèi)容只能進(jìn)行讀操作。 　 　 第 二 部 分 是 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 通 道 。 溫濕度模塊DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇,DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),。MQ3氣敏元件由微型 AL2O3陶瓷管,SnO 2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件 [8]。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本控制系統(tǒng)分六部分，分別是電源模塊、數(shù)據(jù)采集輸入、主控制部分、人機(jī)交互部分、存儲(chǔ)部分和輸出控制。TLC2543 將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后再驅(qū)動(dòng)顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)和預(yù)設(shè)的各參數(shù)的上下限進(jìn)行比較，看是否超過預(yù)先設(shè)定的范圍，如果是就驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提醒用戶。輸出控制模塊電路原理圖如圖 24所示： 12345KRelayQN906VCDIAEUpLG圖 24 輸出控制模塊 Protel 電路圖設(shè)計(jì)與 PCB 制作按照上述要求在 Altium Designer操作環(huán)境下設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的電路原理圖。電路板制作可采用腐蝕和雕刻，采用雕刻的方法制作電路板比較方便，雕刻的電路板上的路線完整性較好；腐蝕電路板時(shí)間快但腐蝕出來的線路存在沙西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）眼。因此在設(shè)計(jì)程序時(shí)，單片機(jī)的主導(dǎo)程序的編寫是一個(gè)難點(diǎn)也是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，只有實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的采集控制功能，才能完成后續(xù)的工作。西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）按鍵子程序開始菜單鍵是否被按下延時(shí)菜單鍵是否被按下按鍵分析結(jié)束NYNY圖 26 按鍵檢測流程圖 各參數(shù)（溫濕度、光照、酒精濃度）測量程序在本系統(tǒng)中，主要是測量溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度并將它們?cè)谝壕э@示屏上顯示出來。先設(shè)計(jì)好各模塊的程序，測試各部分能不能正常運(yùn)行，各部分正常運(yùn)行時(shí)再進(jìn)行綜合測試。檢測晶振是否起振和復(fù)位電路能否正常工作。經(jīng)測試，按鍵和液晶顯示器能正常工作。在本次設(shè)計(jì)的測控系統(tǒng)中也存一些問題，下面介紹一下該控制系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)和不足之處。我在描述了外圍硬件電路的同時(shí)，還做了大量的軟件工作。通過這次設(shè)計(jì)使我更加深刻地認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，它是不斷提高自己的各方面能力最有效的方法和途徑。 經(jīng)典控制理論是 20世紀(jì) 50年代末期發(fā)展形成的理論體系。為工程技術(shù)人員提供了一個(gè)設(shè)計(jì)反饋控制系統(tǒng)的有效工具。1956 年，前蘇聯(lián)科學(xué)家龐特里亞金提出極大值原理；同年，美國數(shù)學(xué)家 R．貝爾曼創(chuàng)立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃?？刂评碚摰纳钊氚l(fā)展，必將有力地推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，提高人民的生活水平，促進(jìn)人類社會(huì)的向前發(fā)展。按照美國和國際通用標(biāo)準(zhǔn)，呼氣中的酒精含量是血液中酒精含量的 2100倍，由此，根據(jù)檢測到的呼氣中酒精含量就可以得出血液酒精含量。因此使用半導(dǎo)體酒精傳感器制造司機(jī)個(gè)人用酒精檢測儀成為首選。Translation data1, the theory of automatic control Automatic control theo