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畢業(yè)設(shè)計---基于51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(完整版)

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【正文】 80℃ 4V 4V C8H 90℃ E1H 100℃ 5V 5V FAH (二)、控制部分 AD590采集到的溫度模擬量 經(jīng)放大后,輸入到 ADC0804的 VIN端則轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量后由DB0― DB7輸出八位數(shù)字量,此數(shù)字信號送入 AT89C51的 P0 口,單片機 89C51得到傳來的信號量與其設(shè)定的溫度值相比較,如果此溫度值高于設(shè)定值的上限 ,則高溫報警指示燈亮,同時單片機經(jīng) P0 口輸出上限值給 DAC0832, DAC0832 經(jīng)過數(shù)摸轉(zhuǎn)換在通過運算放大器LM741輸出電平信號來控制晶閘管的導(dǎo)通角,使溫度逐步降低下來。將圖 3— 4 中的 A, B 端短接,也即使運算放大器的輸入為零,然后調(diào)節(jié)電位器 R0,使輸出端 UOUT = 0V 即可。在對 LM741 調(diào)零時,對電位器的靈敏度要求非常高,普通的電位器是不能滿足要求的,需要采用可多圈調(diào)節(jié)的電位器。 在溫度控制系統(tǒng)中采用 PID調(diào)節(jié)時,往往加入積分分離算法,以減小系統(tǒng)的超調(diào)和震蕩。應(yīng)該指出的是無論采用何種方法獲得的參數(shù)植,都只是調(diào)試時的參考值,都要在實踐中不 斷的檢驗并加以修正,方能找出最佳值。 連續(xù)系統(tǒng) PID 調(diào)節(jié)器的微分方程可表示為: dt tdeTdtteTteKtu dtip )()(1)([)( 0 ??? ? (4— 1) 其中: u(t): PID 調(diào)節(jié)器的輸出量; Kp:比例系數(shù); Ti:積分時間常數(shù); Td:微分時間常數(shù); e(t):誤差。其流程圖如圖 2 所示: ( 3)理論算法 1. PID 控制算法 比例 +積分 +微分調(diào)節(jié)( Propor tional+Integral+Deviative 即 PID)是工業(yè)控制中常用的調(diào)節(jié)方法,無論是速度、位置等快過程,還是溫度、化工合成等慢過程,都能得到滿意圖 2 開 始 CPU檢測 鍵盤檢測 顯示檢測 電源檢測 開關(guān)信號檢測 輸出信號檢測 指示燈亮 結(jié) 束 信息工程學(xué)院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 15 頁 共 44 頁 的控制效果。這樣就還需要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,從而引 人了 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器,由于溫度傳感器的輸出信號 Ui 與設(shè)定值的差值較小,所以通過運算放大器 MC1741 或 LM741 或 UA741 放大,將溫度的變化量 轉(zhuǎn)換成 0 ~ 10V的電壓變化量,再加到 A/D變換器 ADC0804 的輸入端轉(zhuǎn)變成數(shù)信息工程學(xué)院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 14 頁 共 44 頁 字信號傳入單片機。各代碼位 的對應(yīng)關(guān)系如下表 3。使用時公共陽極接+5 V,如圖315 中所示。 ■ 鍵處理子程序: 在計算機中每一個鍵都對應(yīng)一個處理子程序,得到閉合的鍵的鍵碼后, 可以根據(jù)鍵 瑪,轉(zhuǎn)相應(yīng)的鍵處理子程序,進(jìn)行字符、數(shù)據(jù)的輸入或命令 處理。 ■ 從按一個鍵到鍵的功能被執(zhí)行主要應(yīng)包括兩項工作:一是鍵的識別,即在鍵盤中找出被按的是哪個鍵,另一項是功能鍵的實現(xiàn)。 AGND, DGND:模擬信號以及數(shù)字信號的接地。 1LSB; ■ 工作溫度: ADC0804LCN—— 0℃ +70℃; ■ ADC0804LCD—— 40℃ +85℃; 3.引腳圖及說明 /CS:芯片選擇信號。兩級鎖存器可做到當(dāng)后一級鎖存器正輸出給 D/A 轉(zhuǎn)換時,前一級又可接收新的數(shù)據(jù),從而提高了轉(zhuǎn)換速度 。 VREF:基準(zhǔn)電源輸入引腳。 WR1 為輸入寄存器的寫選通信號。 當(dāng) RST 釋放后 EA 腳的值被鎖存,任何時序的改變都將無效。 18 I/O P1口: P1口是帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O口向 P1口寫入 1時,P1口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸口。智能化家用電器將給我們帶來更大的舒適和方便,進(jìn)一步改善我們的生活質(zhì)量,把我們的生活變的更豐富。雖然單片機只是一個芯片,但從組成和功能上看,它已經(jīng)具有了計算機系統(tǒng)的屬性,為此稱它為單片微型計算機 SCMC( Single Chip Microptuer) ,簡稱單片機。 (4)恒速降溫段,即要求爐溫下降的速度按某一斜率Δ2進(jìn)行。僅僅是依靠人工管理存在溫度調(diào)節(jié)不及時、不準(zhǔn)確,影響作物生長及人力資源浪費等問題。其基本工藝過程是:將微細(xì)的金屬或陶瓷粉末 與有機黏結(jié)劑均勻混合成為具有流變性的物質(zhì),采用先進(jìn)的注射機注入具有零件形狀的模腔形成坯件,采用新技術(shù)脫除黏結(jié)劑,并經(jīng)過燒結(jié)使其高度質(zhì)密成為制品,必要時還可以進(jìn)行后處理。風(fēng)扇是用來散熱的,但它的長時間運轉(zhuǎn)也會造成過熱。 RS232 引 言 ,溫度控制的應(yīng)用越來越多。 學(xué)號: 長春科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 姓 名: 任忠?guī)? 學(xué) 院: 信息工程學(xué)院 專 業(yè): 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級: 2021 級 2 班 指導(dǎo)老師: 陳東淼 ( 講師 ) 2021 年 5 月 10 日 0101090205 摘 要 溫度是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中最常見的參數(shù)之一,對溫度的精確測量和控制具有重要意義。 溫度是 與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)的一個物理 ,因此產(chǎn)生了各種各樣的溫度測方法,在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi) ,對溫度的測控十分廣泛。在每一處都有放置一個溫度傳感器可以單獨監(jiān)視每一處溫度,任一處溫度超出了安全范圍,系統(tǒng)就可以通過減低時鐘速度或關(guān)掉系統(tǒng)電源等手段防止發(fā)生問題。 因此,溫度控制精度的高低直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量及使用壽命,研究和設(shè)計高性能的溫度控制系統(tǒng)具有非常重要的意義。 溫室智能溫度控制系統(tǒng)采用基于 DS18B20 和 LPC2132,具有多點溫度監(jiān)測控制、對異常情況進(jìn)行記錄并可調(diào)用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的優(yōu)點,能滿足作為溫室溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)要求。 (5)自由降溫段,即根據(jù)電阻爐自身的條件,不對降溫速度進(jìn)行控制的升溫過 程。通常所說的單片機系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計的,是一個圍繞單片機芯片而組建的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 4. 信息和通信產(chǎn)品方面 信息和通信產(chǎn)品的自動化和智能化程度很高,這當(dāng)然離不開單片機的參與。當(dāng)作為輸入腳時被外部拉低的 P1口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 (見DC 電氣特性 )。該引腳在對 FLASH 編程時接 12V 編程電壓 (Vpp)。輸入寄存器鎖存信號 LE1有 ILE、 CS 、 WR1的邏 輯組合產(chǎn)生。 Rfb:反饋信號輸入引腳,反饋電阻在芯片內(nèi)部。此外,在使用多個 D/A 轉(zhuǎn)換器分時輸入數(shù)據(jù)的情況下,兩級緩沖可以保證同時輸出模擬電壓。 /RD:外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制腳輸出信號。 VREF:輔助參考電壓。第一項工作是使用接口電路實現(xiàn)的,而第二項工作是通過執(zhí)行中斷服務(wù)程序來完成的。這樣就可以實現(xiàn)該鍵所設(shè)定的功能了。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮,而輸入高電平的則不點亮。 表 3 代碼式 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 顯示段 dp G f e d c b a LED 顯示器接口比較簡單,使用如圖 316 譯碼驅(qū)動器就可以實現(xiàn) BCD 碼到七位段碼的轉(zhuǎn)換,完成一位 LED顯示器的接口。 我在實際制作電路時考慮到實用性和可行性決定用獨立式鍵盤,用來改變單片機設(shè)定溫度值的上下限,在我的電路中有三個按鍵,第一個按鍵用來控制溫度的增減,第二個按鍵用來控制上限的溫度。積分調(diào)節(jié)可以消除靜差,微分調(diào)節(jié)可以改善系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度。 PID 調(diào)節(jié)器的方框圖如圖 4— 1 所示。 3。所謂積分分離法就是在系統(tǒng)偏差較大時,取消積分作用;當(dāng)系統(tǒng)的偏差較小時,投入積分作用;為此,設(shè)置一個誤差積 分限 A,以判別誤差的大小。 2 元件的固定及焊接。 B 調(diào)節(jié) LM741 的增益。如果次溫度值低于設(shè)定的下限值,則低溫報警指示燈亮,同時單片機經(jīng) P0 口輸出下限值給 DAC0832, DAC0832經(jīng)過數(shù)摸轉(zhuǎn)換在通過 運算放大器 LM741輸出一個電平信號來控制晶閘管的導(dǎo)通角,使溫度逐步升高。 本文在深入分析多點智能測溫系統(tǒng)的工作原理基礎(chǔ)上,完成了該系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試任務(wù),并且系統(tǒng)的性能誤差達(dá)到了任務(wù)書的要求,使之能達(dá)到現(xiàn)場運行水平。由于實際經(jīng)驗的欠缺,設(shè)計上難免有考慮不周之處。當(dāng)我在設(shè)計過程中存在疑問時,老師總是在百忙之中抽出時間及時的給予我指導(dǎo),在老師的教導(dǎo)下,我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利、及時地完成。確定溫度的加 ddd: jnb ,jp2。30 度 jc di mov a,40h subb a,96h jnc gao ccc: ret 信息工程學(xué)院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 27 頁 共 44 頁 di: setb clr jmp ccc gao: setb clr jmp ccc l1: clr c。在畢業(yè)設(shè)計結(jié)束之際致以我誠摯的感謝! 信息工程學(xué)院 基于 51單片機智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計 第 22 頁 共 44 頁 六.參考文獻(xiàn) [1] 周航慈編著 《單片機應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)》北京航空航天大學(xué)出版社 [M] 2021年 11月 [2] 胡壽松 《自動控制原理》 [M] 國防工業(yè)出版社 2021 年 1月 [3] 李廣弟、朱月秀、王秀山 《單片機基礎(chǔ)》 [M] 2021 年 7月第二版 [4] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉 《 8051單片機實踐與應(yīng)用》 [M] 2021 年 9月 [5] 梅曉榕、蘭樸森、柏桂珍編著 《自動控制元件及線路》 [M] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1994 年 9月 [6] 廖煥霖主編 《跟我學(xué) protel99電路板設(shè)計者必讀》 冶金工業(yè)出版社 卓越文化藝術(shù)有限公司策劃 2021 年 9月 [7] 黃勝軍編著 《微機控制應(yīng)用實驗與實例》 [M] 清華大學(xué)出版社、 1999年 11 月 [8] 邱關(guān)源主編 . 《電路》第四版 [M].北京: 高等教育出版社 , 2021. 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