課程設(shè)計--恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(存儲版)
【正文】 持的溫度值；顯示器對當(dāng)前溫度值或設(shè)定值進行顯示。因此，本系統(tǒng)采用橋路測量，電路如圖 2 所示。如果需要，可以增加一個到地電位的簡單開關(guān)（拉低復(fù)位管腳以強制進行復(fù)位）來實現(xiàn)手動外部復(fù)位，如圖 3 所示。由于電動機電樞電流突變時產(chǎn)生的瞬間反向電壓會對電動機造成損害，二極管 D1 的作用是形成回路保護電動機。首先是判斷是否有鍵按下，再進行延時防抖動后，針對按下的不同的鍵值系統(tǒng)進行相應(yīng)的反應(yīng)。 16 溫度值判斷子程序 在溫度檢測電路上，首先把檢測的溫度轉(zhuǎn)換成阻值，再把阻值轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的電壓值，然后單片機對獲得的電壓值進行 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 5 總結(jié) 這次課程設(shè)計從確定題目到現(xiàn)在的總結(jié)，感覺最難的是在硬件電路的設(shè)計上，需要用到以前所學(xué)過模電數(shù)電的知識，當(dāng)正真需要時才知道它們的重要。由于之前在使用 S08AW60 微控制器上不是太了解，所以 A/D 轉(zhuǎn)換能夠在微控制器內(nèi)不太容易的完成；溫度值的確定雖然麻煩點，需要對部分溫度值進行列表，剩下的溫度值要經(jīng)過線性插值法確定，但還是很好的設(shè)計好了；顯示和鍵值的程序比較簡單，之前老師講的比較多；電動機的 PID 增量式算法和 PWM 控制是這里最難設(shè)計的，特別是參數(shù)的整定，我查閱了很多資料，雖然 最終完成設(shè)計任務(wù)，但還是覺得不夠好。其中最難的就是檢測電路了，從信號的獲取到放大參考了很多相類似的電路圖， 感覺還是檢測技術(shù)和模電沒有真正的學(xué)懂，導(dǎo)致了在此應(yīng)用知識上困難。 表 2 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果與溫度值 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 A/D 電壓（ V） 溫度（℃） 0 0 0 32 5 64 10 96 15 128 20 160 25 192 30 224 35 255 — 17 調(diào)速子程序 在獲得了溫度當(dāng)前值后，使其與給定值進行相減求得偏差值 )(ke ，在前面的算法設(shè)計中已 經(jīng)確定了運用 PID 的增量式算法控制電動機，在增量型控制算法中，只需要知道當(dāng)前值及兩個歷史輸入值就可以求出當(dāng)前的控制增量 u? ，增量式的算法如公式 3： )2()1()( 210 ?????? keqkeqkequ （ 3） 式中， )1(0 TTTTKq DIP ???, )21(1 TTKq DP ???, TTKq DP?2， )1()( ???? kukuu 。為了把整數(shù)值與小數(shù)值區(qū)分開，中間的數(shù)碼管顯示時要把小數(shù)點點亮。 鍵盤子程序 鍵盤的作用主要是用來設(shè)定要保持的溫度值，總共有六個按鍵：確定、設(shè)置、上加、下減、左移和右移。 顯示模塊用的是 3 個共陽極的數(shù)碼管，一塊 74CHT244 和 3 個 9012 三極管。它具有輸入電壓遲滯和 10mA 電流輸出驅(qū)動器，但沒有輸出斜率（壓擺率）控制。 檢測電路設(shè)計 + 5 VP T A 0P T A 1P T A 2P T A 3P T A 4P T A 5P T A 6P T A 7P T C 0P T C 1P T C 2P T B 5P T B 4P T B 3P T B 2P T B 1P T B 0VDDV S SR E S E TP T D 0A W 6 0V R E F HVDDADV R E F LV S S A DP T E 2 /T P M 1 C H 0R1 21 0 0R1 31 0 0R1 11 0 0A R21 0 K1 0 K+ 5 V1 2 V1K1KG u 1 0 0 圖 2 溫度檢測電路 熱電阻所測得的是電阻量，需要轉(zhuǎn)化為電壓量才能被控制器采集。 通過以上兩種方案比較，決定采用方案二。 方案二： 點陣顯示，是由八行八列的發(fā)光二極管集成在一塊電路上組成，主要用來顯示漢字，同時也能顯示 數(shù)字和少量圖象 ， 但它的焊接較麻煩 ， 價格高，鑒于所設(shè)計的題目要求它不切實際。但其輸出電壓受冷端溫度影響，需要進行冷端溫度補償，使電路變得復(fù)雜，且測量范圍過大，在本題中并非最佳方案。 微控制器的選擇 方案一 ： 8031 芯片內(nèi)部無 ROM， 需要外擴程序存儲器 ,由此造成電路焊接的困難 ，況且使用 8031 還需要另外購買其他的芯片 ，如 A/D 轉(zhuǎn)換及定時 /計數(shù)器（ PWM）等芯片， 從而造成成本較高 ， 性價比低。 6 在這種系統(tǒng)中，計算機每隔一定的時間進行一次采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送入計算機進行加工處理。 3．復(fù)合控制系統(tǒng) 將閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，構(gòu)成開環(huán) 閉環(huán)相結(jié)合的控制系統(tǒng)稱為復(fù)合控制系統(tǒng)，也稱為混合控制系統(tǒng)。 2．閉環(huán)控制系統(tǒng) 若系統(tǒng)的輸出量通過反饋環(huán)節(jié)作用于控制部分，形成閉合環(huán)路，這樣的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。它由預(yù)先設(shè)定的指令程序產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，經(jīng)脈沖放大器放大后驅(qū)動步進電機，通過精密傳動機構(gòu)再帶動工作臺對工件進行加工就是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。 S08AW 系列 是 Freescale 公司推出的新一代 S08 系列微控制器中的一款增強型 8 位微控制器，它不僅集成度高、片內(nèi)資源豐富，接口模塊包括SPI、 SCI、 IIC、 A/D、 PWM 等，還具有很寬的工作溫度范圍： 40℃ ～ +125℃ 。 在本系統(tǒng)中，主要是通過控制 電機 來達到控制溫度的目的，當(dāng)然在一些高級或者要求更高的場合還可以通過控制空調(diào)來實現(xiàn)調(diào)溫。缺點則為：受擾動因素的影響大，從而影響輸出量的穩(wěn)定。系統(tǒng)的調(diào)速穩(wěn)速原理可用下列順序表示： n↓→ Ufn↓→△ u=Ug Ufn↑→ α↓→ Ud↑→ n↑ (補償了 n↓ ) 這種系統(tǒng)的輸出量參與控制，直接影響系統(tǒng)的控制過程，所以是閉環(huán)控制系統(tǒng)。 微型計算機控制系統(tǒng)與其所控制的生產(chǎn)對象密切相關(guān)，控制對象不同，控制系統(tǒng)也不同。這種系統(tǒng)突出的特點是簡單、安全可靠，對于控 制規(guī)律不太確定的系統(tǒng)更為適用。該芯片還可以通過 BDM 進行在線編程及調(diào)試，無需頻繁的插拔單片機， 可避免損壞芯片 。 方案三： 熱電阻是利用金屬的電阻率隨溫度變化而變化的特性，將溫度量轉(zhuǎn)化成電阻量。 方案四： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，價格低廉，不僅減少了對 I/O 口的浪費，而且能夠同時驅(qū)動多個數(shù)碼管。 系統(tǒng)控制算法的設(shè)計 本系統(tǒng)主要是對測量到的溫度與設(shè)定值進行比 較，然后獲得偏差值，是對溫度的反饋偏差控制。 在溫度信號的檢測電路中，一端接 12V 的恒壓源，另一端接地， R1 R12和 R13 的阻值都為 100Ω，銅熱電阻傳感器在 0℃時的電阻為 100Ω，銅熱電阻在0℃～ 35℃時的電阻值隨著溫度的升高呈線性增加的趨勢，其中 Gu100 的分度
畢業(yè)設(shè)計相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1