【正文】 6 參考文獻(xiàn) 【 1】齊懷琴，高精度溫度測(cè)量儀的研究．電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)， 20xx。Td= 應(yīng)當(dāng)指出，蒸發(fā)器是一個(gè)多參數(shù)相互耦合的系統(tǒng)，各種干擾導(dǎo)致其具有強(qiáng)烈的非線性，因此 在采用帶滯后的一階慣性模型時(shí)，做了一些簡化并進(jìn)行了線性處理，才得到了 PID 的控制參數(shù)。因此PID 控制器的 參數(shù)應(yīng)由被控對(duì)象一蒸發(fā)器的特性來確定。偏差控制的原理是先求出實(shí)測(cè)溫度對(duì)設(shè)定溫度的偏差值， 然后對(duì)偏差值處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。 MAX485 圖 38通信電路 根據(jù)以上方案和模塊設(shè)計(jì)得到單片機(jī)電路總圖，詳見附錄中的電路圖。因 RS485接口組成的半取工網(wǎng)絡(luò)，用 2根信號(hào)線來傳輸 2 個(gè)平衡的差分信號(hào)，考慮抗干擾的 因素，一般 RS485 接 13信號(hào)采用屏蔽雙絞線 進(jìn)行傳輸。并行通信是一次的數(shù)據(jù)傳輸量為 8位；串行通信是將數(shù)據(jù)一位一位的 傳送。 74HCl64 為 8位串行移位寄存器，它將單片機(jī)送來的 8位串 行數(shù)據(jù)變成 8位并行數(shù)據(jù)。即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí) ， 段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼，這樣同一時(shí)刻， 8位 LED 中只有選通的那一位顯示字符， 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 20 而其它位則是熄滅的。一般采用兩個(gè)多路模擬開關(guān)同步改變的方式，解決此向題。解決的辦法就 是對(duì)小信號(hào)輸入采用高放大倍數(shù)，對(duì)大信號(hào)輸入采用小放大倍數(shù)，即根據(jù)未知參數(shù)量值的范圍。 隨著半導(dǎo)體微電子技術(shù)的發(fā)展，集成運(yùn)算放大器以 其精度高，體積小，重量輕，互換性好等優(yōu)越性能逐漸代替了傳統(tǒng)的晶體管放大器，從運(yùn)算放大器的角度來看，集成運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)帶深度負(fù)反饋的直接耦合放大器．其輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)由線性或非線性元件組成，可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行多種數(shù)學(xué)運(yùn)算和處理。 VDD～ VEE 最大電壓范圍為 13～ 18V。一般真正能 作為實(shí)際中可使用的溫度傳感器的物體一般需要具備下述條件： (1)物體的特性隨溫度的變化有較大的變化，且該變化量易于測(cè)量： (2)對(duì) 溫度的變化有較好一 一 對(duì)應(yīng)關(guān)系； (3)性能誤差及老化小，重復(fù)性好，尺寸??； (4)有較強(qiáng)的耐機(jī)械，化學(xué)及熟作用等的特點(diǎn)； 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 16 (5)與被檢測(cè)的溫度范圍和精度相適應(yīng)； (6)價(jià)格適宜，適合于批量生產(chǎn)； 本系統(tǒng)中選用的溫度傳感器是熱電阻。擦除寫入周期壽命一般都 可達(dá)到 l0 萬次以上。 EEPROM 適合數(shù)據(jù)交換量較少，對(duì)傳送速度要求不高的場(chǎng)合。因此 系統(tǒng)的連接方式比較麻煩，且編程也非常復(fù)雜。 雙積分式 A／ D 轉(zhuǎn)換器工作原理 電路先對(duì)未知的輸入模擬電壓進(jìn)行固定時(shí)間的積分，然后轉(zhuǎn)為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行反向積分， 直至積分輸出返回起始值。 所有輸出端和 rIL 電路相容。整塊芯片的精度得到了保證，因而非常容易即行采用。 IC 溫度傳感器以線性方式指示溫度，而且不需要進(jìn)行線性度補(bǔ)償。如果你想讀取一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果，那幺，上部電阻的精度必須不低于 1％。在小范圍內(nèi)測(cè)量溫度，例如體溫計(jì)，熱敏電阻具備輸出微調(diào)能力，配合精確的外加線路，可以得到精確的讀數(shù)。如果需要以數(shù)字方式讀出熱敏電阻的值，必須再加用帶有不同接口 (如 I2C 或 SPI)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 。 單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 圖 23 為單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)的組成框圖，它由傳感器、多路選擇開關(guān)、放大電路、 A／ D 轉(zhuǎn) 換器、單片機(jī)、鍵盤控制、顯示器等部分所組成。每個(gè)庫兩個(gè)點(diǎn)測(cè)量 由單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算取其平均值并在現(xiàn)場(chǎng)顯示即為 其測(cè)量值，這樣大大提高了其測(cè)量的準(zhǔn)確度。 從總體看，由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的原因 (硬件較貴，通用、高可靠、使用方便的配套軟件貧 乏 )計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展較慢，應(yīng)用還不廣，尤其是在中小企業(yè)更是如此。這項(xiàng)任務(wù)靠人力是難以完成，且很難滿足過程控制要求，迫切需要引進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。二者聯(lián)級(jí)實(shí)現(xiàn)了雙重控制的功能。 第 5 天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。也就是說通過對(duì)冷藏庫進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)的溫度測(cè)量，找到最佳測(cè)量點(diǎn)。要求對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、比較、論證，畫出方框圖，并簡述工作原理。在 此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了單片機(jī)溫度測(cè)控電路和相應(yīng)的程序 。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過對(duì)冷藏庫的溫度分布分析找出了測(cè)溫探頭的兩個(gè)最佳放置位置，并采用雙重溫度測(cè)控法，解決了以前冷藏庫溫度分布不均勻的問題。目前許多這類企業(yè)已經(jīng)在生產(chǎn)中引進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但絕大多數(shù)只能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能用以控制，同時(shí)還存在下列問題：①采用單片機(jī)系統(tǒng)，可擴(kuò)充性，可修改性差，不能隨時(shí)調(diào)整有關(guān)參數(shù) 。該機(jī)組有三個(gè) 25KW 壓縮機(jī)并聯(lián)組成，也就是說每一個(gè)壓縮機(jī)都能對(duì)這三個(gè)庫制冷， 而每一個(gè)庫房的冷凝器均設(shè)有液體回路電磁閥。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 7 單 片 機(jī)制 冷 機(jī)組變 頻器液 體 回 路電 磁 閥兩 路 傳 感 器兩 路 傳 感 器單 片 機(jī)制 冷 機(jī)組變 頻 器液 體 回 路電 磁 閥兩 路 傳 感 器 R S 4 8 5計(jì)算機(jī)。 (2)控制精度高由于通過對(duì)庫房溫度分布進(jìn)行分析，找出最佳測(cè)量點(diǎn)，在電路設(shè)計(jì)方案上 我們采用了開關(guān)量粗控和模擬量精控二者聯(lián)級(jí)控制以提高精確度，在硬件上采用了高精度的溫度傳感器和性能良好的集成芯片。 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)的 AT89C52 單片機(jī)是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)， 片內(nèi)含 8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM)和 256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用 8位中央處理 器和 Flash 存儲(chǔ) 單元，功 能強(qiáng)大的 89C52 單片機(jī)可為您提供許多高性低比的系統(tǒng)控制應(yīng)用領(lǐng)域。 各種各樣的封裝 如果就傳感器無法安裝在電路板上的情況而論，熱敏電阻具有優(yōu)勢(shì)，但僅限于這種情況。 溫度讀取誤差的來源 讀取網(wǎng)絡(luò)和功耗 熱敏電阻是一個(gè)電阻隨著溫度變化的器件。再者 ， IC 溫度傳感器一般都可承受一定范圍的 Vcc 變化而不影響輸出值。我們可能還需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。 1 字。 7135一次 A／ D 轉(zhuǎn)換周期分為四個(gè)階段： (1)自動(dòng)調(diào)零 (Az)； (2)被測(cè)電壓積分 (IM)； (3)基準(zhǔn)電壓反積分 (DE)： (4)積分回零 (Z1)?；鶞?zhǔn)電容 CREF 應(yīng)大到足以使結(jié)點(diǎn)對(duì)地的寄生電容可以忽略為止， 一 般為 l181。為了使 T0的計(jì)數(shù)脈沖與 lCL7135 工作所需的脈沖同步，將 ICL7135 的 BUSY信號(hào)接至 AT89C52 的 口，此時(shí)定時(shí)器 T0 是否工作由 BUSY 控制，當(dāng) BUSY信號(hào)跳高時(shí)， T0 才開始工作。 24 系列串行 EEPROM 除具有體積小、功耗低，工作電 壓允許范圍寬等特點(diǎn)外，還具有型號(hào)多，容量大，總線協(xié)議，占用口線少，芯片擴(kuò)展配置方便靈活，讀寫操作相對(duì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 15 圖 31AT24C02 與 AT89C52 接口電路 當(dāng)將單片機(jī)用做測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)量信號(hào)的輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入 信息。模擬集成開關(guān)是指在一個(gè)單片上包含多路開關(guān)的集成開關(guān)，具有切換速度高、無抖動(dòng) 、易于集成等特點(diǎn)， COMS 開關(guān)，其通道電阻基本不隨輸入電壓變化而變化，且為線性電阻，傳輸非線性小，精度高， 功耗低，具有較其他電子開關(guān)明顯的特性好，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此是一種 應(yīng) 用最廣泛的模擬開關(guān)。單片機(jī)通過控制多路模擬開關(guān) CD4051 用來選擇兩路由傳 感器送來的溫度信號(hào)，當(dāng) =110 時(shí)，傳感器一被選通，此時(shí)第一回路溫度測(cè)控系統(tǒng)工 作；當(dāng) =100 時(shí)，傳感器二被選通。 OP07 一般不需要調(diào)零，電源電壓范圍為 /+3— /+18V，輸入電壓為 0／ +14V，增益帶寬 GB=600KHz，偏置電流為 700pA． 在信號(hào)檢測(cè)過程中，多個(gè)通道共用一個(gè)放大器，經(jīng)過放大處理后送至 A／ D轉(zhuǎn)換器。 圖 36所 示為單通道數(shù)據(jù)采集自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程圖。 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡化電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位 I／ O口控制，形成段選線的復(fù)用。其它各位熄滅，但由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象。則溫 度變化的上限是 TI=T0+DF，下限是 T2=T0DF。通信距離可達(dá) 3000米甚至更遠(yuǎn)。 由于 RS485 是半雙工的通信方式，因此除了 RO 線與 CPU 的串行接收端 RXD相連， DI 線 與 CPU 的串行發(fā)送端 TXD 相連外， MAX485 的通信方向控制端 /RE 和DE 端還要與 CPU 的一控 制端口相連， CPU 程序工作時(shí)，一般本機(jī)處于接收狀態(tài)， 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 22 即／ RE 有效， Dl 無效，等待上位機(jī)發(fā)來 的指令，而一旦確定要向上位機(jī)發(fā)送信息時(shí)，通過改變控制口的邏輯狀態(tài)，使 MAX485 芯片處于 發(fā)送有效狀態(tài)，主動(dòng)發(fā)送完后，再將控制口的邏輯改為接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，這里。從 T0 中斷服務(wù)程序中，還需要用到一系列的子程序。 對(duì)于制冷機(jī)來說，采用變 頻 器 來 控 制 ， 因 此 其 PID 控 制 規(guī) 律 可 采用 PID 增量 式 離 散方程 ,Au(k)=u(k)u(k1)=Kp{e(k)e(k1)+T*e(k)/Ti+Td*[e(k)2e(k1)+e(k2)]} 其中： K 為采樣序號(hào)； u(k)為第 k 次時(shí)計(jì)算機(jī)輸出值： e（ k） 為第 k次采樣輸入偏差值 e(k1)為第 k一 1次采樣輸入偏差值。如下實(shí)驗(yàn)：給壓縮機(jī)一個(gè)速度階躍，蒸發(fā)器的制冷量將對(duì)應(yīng)有一個(gè)響應(yīng)，可以測(cè)褥蒸發(fā)器制冷的響應(yīng)曲線 p8l 然后根據(jù)此響應(yīng)曲線，利用 ColinCoon 公式，計(jì)算得出 T,a,K 分別為： K=A(AT)/AM=(AT2AT1)/(M2M1) T=[t()t()] a=[t() t()/3] 其中： AM