【正文】 按鍵和 報警部分 ...........................................21 顯示部分 .................................................23 電源電路 .................................................23 溫度控制模塊 .............................................24 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................25 4 軟件設(shè)計綜述 .............................................25 鍵盤 輸入 模塊 .............................................26 顯示模塊 .................................................27 控制模塊 .................................................27 溫度報警模塊 .............................................28 主程序流程圖 .............................................29 第 5章 設(shè)計總結(jié) ....................................................30 設(shè)計所達到的性能指標(biāo) .....................................31 溫控系統(tǒng)的標(biāo)度誤差 .................................31 溫控系統(tǒng)的靜態(tài)誤差 .................................31 溫控系統(tǒng)的控制精度 .................................31 自我總結(jié) .................................................32 第 6章 參考文獻 ................................................... 第 7章 附錄 ...................................................... 5 基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 第一章 緒論 選擇背景 溫度是 眾多工業(yè)生產(chǎn)及日常生活 中的基礎(chǔ) 物理量之一 ， 而在大部分的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活都與水溫有著密切的聯(lián)系。 系統(tǒng)檢測變送電路中采用電流型溫度傳感器 AD590 將溫度的變化量轉(zhuǎn)變成電流量，然后采用 OP07 將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量。 1 基于單片機的水溫控制系統(tǒng) 摘 要 水在人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中有著必不可少的作用，在不同環(huán)境和不同的需求中，水溫的變化也對我們的生活和工業(yè)生產(chǎn)有著重要的影響，為了滿足人們在各個領(lǐng)域所需要的水溫，水溫控制系統(tǒng)在各個領(lǐng)域也應(yīng)運而生。選用 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0804 將電壓兩轉(zhuǎn)化成數(shù)值量傳送給單片機處理。在生活中，為了能讓人們不同時刻不同天氣的環(huán)境下，在飲用和洗漱等生活必須環(huán)節(jié)上水的所需溫度得到保障和滿足。所以，運用反饋控制理論對鍋爐進行溫度控制，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，提高生產(chǎn)力。 2．設(shè)計所開發(fā)的系統(tǒng)由 89c51 為主控芯片構(gòu)成實驗室進行實驗與調(diào)試。假如實際的溫度比預(yù)定的溫度數(shù)值低，那么系統(tǒng)就會啟動加熱部分來使物體溫度上升。通過這種經(jīng)典的設(shè)計方法，一種反饋補償器 被發(fā)明出來，這種反饋補償器它可以獲得大部分的穩(wěn)定裕度，主要考慮了對象的不確定性，把反饋環(huán)節(jié)充分利 7 用來達到減少干擾和對象誤差的靈敏度。如果對過程對象建立數(shù)學(xué)模型，那么實際的過程控制中就能夠適應(yīng)和應(yīng)用現(xiàn)代控制理論。數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器較之模擬 PID調(diào)節(jié)器突出的優(yōu)點是可以 實現(xiàn)在線整定，靈活性較好，那么控制效果也就較好較穩(wěn)定精確。并逐漸的走向成熟應(yīng)用于實際當(dāng)中?，F(xiàn)在人們又研發(fā)出了一種可以模擬人類的操作經(jīng)驗來改善控制的一種高精度模糊控制器。把模糊邏輯描述作為依據(jù)的控制算法叫做模糊溫度控制，將人的經(jīng)驗和智能通過一些發(fā)誓輸送給他們。這樣可以達到非常理想的效果，包括：鍋爐溫度的數(shù)據(jù)采集還有控制和現(xiàn)實最重要的是提高了鍋爐溫控系統(tǒng)的效率。 第 2 章 系統(tǒng)基本方案 選擇及論證 各模塊電路的方案選擇和討論證明 主機控制模塊 方案一：采用 FPGA， 它的名稱是 現(xiàn)場可編程門陣列 ，它是 集成度最高的一種在我們常用的 專用集成電路中 ，一些較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)式子和邏輯運算都可以通過他來完成。 PID 控制器 恰好就是又來解決一些難控變量的問題，它可以通過一系列的調(diào)節(jié)使物體的實際值和預(yù)期值編程一樣的。 元件的一致性差，互換性差；元件易老化，穩(wěn)定性較差。 綜上所述分析選擇用方案二 ，有溫度傳感器 AD590做采樣溫度部分。單片機系統(tǒng)將實時溫度與設(shè)定溫度進行對比，并通過顯示電路將實時溫度顯示出來，如果實時溫度大于設(shè)定的最高溫度或者低于設(shè)定的最低溫度一定時間，單片機將觸發(fā)報警電路對過溫或者低溫進行警報，同時觸發(fā)控制電路對水溫的控制做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保水溫出在理想的溫度值，滿足需求 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件電路主要分為電源 電路 、復(fù)位電路、時鐘電路、按鍵電路、 LCD顯示電路和溫度采集電路六部分。發(fā)展到現(xiàn)代社會，工業(yè)中我們應(yīng)用的主流單片機還是以 8位機為主，但其 16位、 32 位的同胞兄弟正在以極快的速度崛起中。 ● PSEN 管腳用于單片機是否在外部的儲存器提取指令，在低電平到達的時候，單片機才會從外部的儲存器提取所用的指令信號。單片機發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為了我們社會進步的不可缺少的重要工具。 振蕩器有輸入和輸出段兩個端口，它的輸入端接單片機內(nèi)部的 其輸入端接至單片機 內(nèi)部 的 XTAL1 引腳，輸出端接單片機的外部 的 XTAL2 引腳。 所以 P0 口 必 需加上拉電阻。A 電流，它還能通過片內(nèi)薄膜電阻與激光作用來實現(xiàn)校準器件的功能。 除此之外，它的一些特點決定著它很 18 適合遠程的檢測應(yīng)用。 運算放大器 OP07 性能描述 Op07芯片是一個運算放大器集成電路，他的特點是噪聲低、雙電源供電。它的 內(nèi) 部設(shè)有 時鐘發(fā)生器； ；它不需要調(diào)零操作，并且輸出的電壓范圍是零到 5V，當(dāng)一個電源工作的時候。 WR 管腳：是寫的電平輸入端，它通過低電平來開啟 AD 轉(zhuǎn)換 過程。 ADC0804 型號的 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理通過幾個步驟來說明，不走如下： 20 這是通過二分法的尋 求方法來尋找結(jié)果，幾位的 A/D 轉(zhuǎn)換器就要對應(yīng)幾次尋找，這樣才能完成轉(zhuǎn)換的過程，在轉(zhuǎn)換過程中輸入值就代表這模擬輸入電壓。如圖 37所示。其內(nèi)部的驅(qū)動器為 HD44100 和 HD44780 分別在顯示器內(nèi)部起到驅(qū)動和控制作用。 繼電器的兩輸出端 220V 的交流電，通過控制繼電器的閉合來控制電熱絲是否加熱； 加熱系統(tǒng)中，我們通過對繼電器的控制讓加熱電路的通斷來實現(xiàn)加熱功能，降溫系統(tǒng)中，我們同樣通過對繼電器的控制來讓降溫系統(tǒng)中的主 路開關(guān)的關(guān)閉和斷開來實現(xiàn)降溫的目的。要使溫度會維持在我們理想的范疇內(nèi)，只有通過如此的無限反復(fù)工作。 假如我們收到單片機傳來的要閉合按鍵的信號時首先要進行按鍵消抖 ， 這個步驟是必需的。 KEY3（ ） : 設(shè)置溫度“ ”。 其流程圖如圖 44所示： 30 圖 44 系統(tǒng)主程序流程圖 第 5章 設(shè)計總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計采納的是以 52單片機 為控制中心的的研究。其記錄數(shù)據(jù)如下表 4： 32 設(shè)定溫度值 系統(tǒng)顯示值 差值 控制精度 ℃ 超調(diào)量 % 結(jié)果分析論述 本次畢業(yè)設(shè)計完全符合設(shè)計要求 ， 溫度計 溫度和溫控系統(tǒng) 測得 的溫度 的標(biāo)準誤差是 %，靜態(tài)誤差是 ℃ ，控制精度是 ℃ ，超調(diào)量是 %，我們設(shè)計做成產(chǎn)品也可以符合部分企業(yè)的要求，雖然還有超調(diào)量的存在，但也減少了總體上還是令人滿意的。在最開始對這方面的內(nèi)容自然是茫然的，從客觀上來說自身的知識儲備有限，我在這方面學(xué)習(xí)不是很懂，也不是很到位，缺乏專業(yè)知識素養(yǎng)，缺乏理論 基礎(chǔ)；以往的生活中缺少對礦用溫度傳感方面的了解，生活中偶有接觸，卻沒花太多時間去詳細了解相關(guān)知識，因此缺乏實踐基礎(chǔ)。在實際運用中，運用范圍有限，因此需要加大各方面知識的融合，在具體程序上還需要聯(lián)系客觀實際對此作出進一步的改進，讓各領(lǐng)域的知識融會貫通，以此達到全方位、寬領(lǐng)域、多層次的技術(shù)要求。只能說仿真只能是仿真他不是實物，他可以拿來參考和借鑒，卻不 能完全的規(guī)避風(fēng)險，對于實物還是需要要再多次試驗，找出其中的小的細節(jié)性問題，避免不必要的情況發(fā)生才行。因此，要想在此方面有更大的提升，那么必須從提升自身能力開始，理論聯(lián)系實際，激發(fā)創(chuàng)新思維，在不足的方面加以改正，做到更好、更完善。因此做好 報警 工作是必不可少的。雖然我認為自己已經(jīng)很努力的在這一方面調(diào)整方案，但是我仍然覺得在實際生產(chǎn)過程中缺乏可行性，并不會很完美。不管是從生活方面來說，還是從生產(chǎn)方面來說，都與我們?nèi)祟愑兄豢煞指畹年P(guān)系。 從剛開始拿到這個畢業(yè)設(shè)計的題目，到查找相關(guān)的資料，進行學(xué)習(xí)和方案論證，再到對題目進行實驗編程和調(diào)試。通過硬件方面的六個模塊，達到了不易毀壞，遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集簡化過程的目的。通過相關(guān)的查閱，從中獲取相關(guān)的知識，了解溫度傳 監(jiān)控 的原理內(nèi)容，了解其設(shè)計的理念，以達到設(shè)計的科學(xué)性。這幾個月的時間里，從最開 始的未知到后來知之，經(jīng)過這個漫長的過程，我開始對 醫(yī)用恒溫箱的 設(shè)計產(chǎn)生興趣，樂于去了解他。此設(shè)計采納閉環(huán)控制方式，控制準確度高，利用 PID算法使 系統(tǒng)誤差比較小，系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定， 31 不會出現(xiàn)太多的錯誤。等一切準備工作完成后，按下確認鍵 KEY1，恒溫箱開始工作。當(dāng)進行按鍵操作時，首先要 在開始前間隔一會時間，再看是否有按鍵需要閉合還是打開。 按照上述的這些軟件理解，我覺得本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)該分兩個步驟：第一，接通電源，使加熱設(shè)備開始工作，加熱恒溫箱的溫度，我們可以手動在鍵盤上輸入溫度初值，并通過數(shù)碼管顯示出來，以此來編寫程序。 控制部分電路圖如圖311 所示： 圖 311 繼電器控制