【正文】 引腳圖 ADC0809 是一個(gè)典型的逐次逼近 型 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開(kāi)始轉(zhuǎn)換。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 32所示。 （ 6）具有可控三態(tài)輸出緩存器。 1) 主要技術(shù)指標(biāo)和特性 （ 1）分辨率： 8 位。 2%， 為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求選用 HS1101 傳感器 ，其具體參數(shù)如下： 寬量程： 0～ 100%RH，穩(wěn)定，比例線性的頻率輸出，精度177。線性電路，精確電壓放大 器，熱阻測(cè)量電路以及冷接點(diǎn)補(bǔ)償?shù)鹊?，?AD590 應(yīng)用中都不再需要 。電源電壓范圍為 4V～ 30V。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片C23 0 p FC33 0 p FY11 1 .0 5 9 2 MX T A L 2X T A L 1 14 機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路連接了復(fù)位開(kāi)關(guān)。 13 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器 將 器件復(fù)位時(shí)，要保持 RST 腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。 P2口當(dāng) 作為 外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。 P0 能夠 存儲(chǔ) 外部程序數(shù)據(jù)，也稱(chēng)為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 控制單元電路設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器。消耗能量 特別少， 較同光效 其他燈都減少很多的能量。用隔離器件完成了控制端與負(fù)載端的阻斷。 其中分辨率是指 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出位所代表的最低數(shù)值，通常用轉(zhuǎn)換后數(shù) 9 字量的位數(shù)來(lái)表示。并聯(lián)比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 的缺點(diǎn)是成本高、功耗大。 輸入通道方案選擇 在生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)間溫度和濕度連續(xù)變化，由傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并通過(guò)模擬量輸入通道送至計(jì)算機(jī)。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求高實(shí)時(shí)性，穩(wěn)定性、快速性、溫度范圍等設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)選擇 AD590 芯片。 AD590 是美國(guó)模擬器件公司 制造 的單片集成兩端感溫電流源。熱 電阻 多半 由純金屬 原 料制成， 當(dāng)前 用 的 最多的是鉑和銅，用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡 量 大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率，最好 使輸出 呈線性，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，復(fù)線性好等。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，綜合各個(gè)方面的考慮，本設(shè)計(jì)選擇單片機(jī)。但實(shí)際上， PLC 里面用的單片機(jī)芯片大多都是工業(yè)級(jí)的，并且其余組成元件也都經(jīng)過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此 PLC的穩(wěn)定性和抗干擾性都比普通的民用級(jí)單片機(jī)芯片好許多。 方案一與方案二相比較，兩種方案的方案一中硬件方面比方案二復(fù)雜，方案一中運(yùn)用了兩個(gè)模擬傳感器，并且需要增加一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，方案二中運(yùn)用了一個(gè)數(shù)字式傳感器就代替了三個(gè)原件，但是方案二中運(yùn)用的溫濕度的數(shù)字式傳感器價(jià)格昂貴，而且二者在實(shí)現(xiàn)傳輸功能中的效果是一樣的，因此，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與性?xún)r(jià)比綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇方案一。 方案一： 圖 系統(tǒng)控制原理框圖方案一 方案一 所設(shè)計(jì)的 發(fā)酵室溫濕度 控制主要由單片機(jī)、溫 、濕 度檢測(cè)及變送模塊、溫 、濕 度控制模塊、顯示模塊、 鍵盤(pán)電路 模塊、報(bào)警模塊等五部分組成。2% 升溫速率：溫度（ 0~80℃ ）時(shí)間（ 2~3 天） 4 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 卷煙生產(chǎn)的主要工藝生產(chǎn)過(guò)程 現(xiàn)代的卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程大致分為七個(gè)步驟，煙葉初烤，打葉復(fù)烤 ，煙葉發(fā)酵，卷煙配方，煙支制卷，卷煙包裝的工藝流程。 由于發(fā)酵室 的 空間 大 ， 而且 煙包 堆放 多， 加濕 加溫裝置 在 發(fā)酵室的一側(cè)。 韓式煙葉烘烤爐，溫度濕度 的 控制 效果明顯，中部煙葉中 烤出上等煙比例高，煤的用量也還是最少 的，但是價(jià)格會(huì)昂貴。而專(zhuān)業(yè)化烘烤 只需 耗煤 元 /千克干煙，人工成本 元 /千克干煙 .總成本只有 元 /千克 干煙，相當(dāng)于每千克干煙總成本減少了將近一元的成本。 所以建設(shè)新型烘烤 設(shè)備發(fā)展現(xiàn)代煙葉烘烤已經(jīng)是非常必要以及非常重要的。 能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力下，綜合考慮， 新的烘干和加熱設(shè)備的 開(kāi)發(fā) 和研究是非常必要的 ， 不僅保證了煙葉 的 清潔生產(chǎn)， 確保煙草的味道和 質(zhì)量， 還遵循國(guó)家新提倡的節(jié)能減排的原則。 煙葉生產(chǎn)決定質(zhì)量的關(guān)鍵在于煙葉烘烤 ，因此 社會(huì)上 煙葉烘烤過(guò)程也受到了越來(lái)越多的重視，傳統(tǒng)的煙葉烘烤是 靠工人長(zhǎng)時(shí)間的的看守 ， ，如 利用溫度計(jì)，干濕球 等 也顯露出 了 越來(lái)越多的弊端，煙 葉烘烤過(guò)程中加熱的能源 例如煤炭燃燒過(guò)后也會(huì)產(chǎn)生更多對(duì)空氣有害的氣體，給環(huán)境帶來(lái)污染。 同時(shí)，利用清潔能源，將生物能、太陽(yáng)能等應(yīng)用于煙葉烘烤，能夠達(dá)到節(jié)能降耗的效果。普通烘烤耗煤 元 /千克干煙，人工成本 元 /千克干煙，總成本是 元 /千克干煙。 3 國(guó)外許多國(guó)家對(duì)煙 草烘烤有更先進(jìn)的研究， 例如 巴西式烤房 算是在 中上等煙中好多方面都明顯優(yōu)于別的其他 類(lèi)型烤房 的，特別對(duì)下部煙葉烘烤成效好，但造價(jià)高、耗煤量大 、烘烤成本 也比較 貴。降低發(fā)酵成本，保證發(fā)酵質(zhì)量，對(duì)香煙質(zhì)量提高，起著重要作用。5%，恒溫 177。 根據(jù)工藝過(guò)程和設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案。選擇數(shù)字式傳感器可以直接傳輸數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)，減少了 A/D 轉(zhuǎn)換的過(guò)程，簡(jiǎn)化了電路，在硬件方面，使電路簡(jiǎn)潔。 PLC 比單片機(jī)“大”，即“體積大”、“功能完善”。工控機(jī)體積比 plc 和單片機(jī)大很多，而且價(jià)格昂貴，煙葉發(fā)酵室并沒(méi)有工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)那么震動(dòng)，灰塵那么多，需要的系統(tǒng)控制器的所在環(huán)境較好，因此并不需要工控機(jī)控制。 不會(huì)造成熱負(fù)載， 不僅 是普遍 應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫， 還 被制 作 成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。在熱電偶 用來(lái) 補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意 模型匹 配，極性不能錯(cuò)，導(dǎo)線 和 熱電偶連接端不能超過(guò) 100℃的溫度差 。 因?yàn)?AD590 精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好， 經(jīng) 常 使 用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償 。集成濕度傳感器和智能濕度傳感器雖然與濕敏元件組成的傳感器相比有許多優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格昂貴，讓人難以接受，性?xún)r(jià)比太低，而且本系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)傳感器的要求精度不是很高要能夠滿(mǎn)足相應(yīng)的測(cè)量范圍就可以了，因此本設(shè)計(jì)選擇的濕度傳感器選擇的芯片是 HS1101。 并聯(lián)比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ： 它能將輸入的模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)化為輸出的數(shù)字信號(hào)而不需要經(jīng)過(guò)中間變量，因此 轉(zhuǎn)換速度快是它的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) ， 轉(zhuǎn)換速 率 與輸出碼位的多少無(wú)關(guān)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度低，因此這種轉(zhuǎn)換器大多應(yīng)用于要求精度較高而轉(zhuǎn)換速度要求不高的儀器 儀表中 。 由于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓為 380V，而單 片機(jī)的最大輸出電壓為 5V, 因此并不能直接把電機(jī)接到單片機(jī)上來(lái)達(dá)到控制的目標(biāo)，它們之間必須有驅(qū)動(dòng)電路，我們通過(guò)繼電器用 220V 的電壓開(kāi)關(guān)來(lái)控制 380V 的電機(jī)的啟停，然后我們?cè)偻ㄟ^(guò)繼電器用 5V 的電壓開(kāi)關(guān)來(lái)控制 220V 的電壓開(kāi)關(guān)，所以，間接地控制電機(jī)的啟停 本設(shè)計(jì)選擇固態(tài)繼電器，是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。 LED 使用 的是 低壓電源，供電電壓在直流 324V 之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而 不同 ，也有少數(shù) 的不在那個(gè)區(qū)間 ，所以它 使用的電源特別安全 ，特別適用于公共場(chǎng)所。對(duì)于 LED 顯示器，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇八位顯示位數(shù)，采用動(dòng)態(tài)顯示。當(dāng)P0 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)， 都 被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中單片機(jī)的 P0 口連接了 LED顯示器， P1 與 P2口連接 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 芯片， RXD， TXD 連接了控制電路， INT0， T0， T1 連接了報(bào)警電路聲光報(bào)警。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序 錯(cuò)亂 的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。 為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求選用 AD590 傳感器 ，其具體參數(shù)如下： AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。單片集成電路的天生低成本，加上無(wú)需外圍支持電路，使得 AD590 成為許多溫度測(cè)量場(chǎng)合最具吸引力的選擇方案。 5%，恒溫177。利用它可直接 17 輸入 8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。 10V(需外加一定電路 )。 18 （ 3） ADDA、 ADDB、 ADDC—— 模擬通道選擇地址信號(hào)， ADDA 為低位， ADDC 為高位。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開(kāi)始 A/D 轉(zhuǎn)換。在中斷工作方式下，該信號(hào)往往是 CPU 發(fā)出的中斷請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)。 3. ADC0809 啟動(dòng)： ADC0809 的啟動(dòng)端 START、地址所存端 ALE 均為高電平有效。 5. 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 EOC 端經(jīng)反向器與單片機(jī)的 /INT1 相連，即轉(zhuǎn)換一旦結(jié)束，外部中斷 1則申請(qǐng)中斷。主要 利 用有大功率晶體三極管（開(kāi)關(guān)管 Transistor），單向可控硅（ Thyristor或 SCR），雙向可控硅（ Triac），功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（ IGBT）。當(dāng)單片機(jī) RXD、 TXD口線輸出為高電平時(shí)，固態(tài)繼電器主觸點(diǎn)斷開(kāi)，系統(tǒng)加熱，加濕停止。本系統(tǒng)的報(bào)警電路包括兩種方式，燈光報(bào)警和聲 音報(bào)警。當(dāng) 檢測(cè)到的 溫濕度出現(xiàn)與設(shè)定值不符時(shí)，系統(tǒng)將迅速通過(guò) PID 算法調(diào)節(jié)溫濕度并且達(dá)到原始 設(shè)定 的數(shù)值，同時(shí)，會(huì)發(fā)出 聲光報(bào)警提示操作員。先整體看待問(wèn)題，在確定了重點(diǎn) 方向后，再由表及里深入分析問(wèn)題 里 的具體細(xì)節(jié)，由易到難， 由表面到深層，逐層深入 ，去解決問(wèn)題，使 整個(gè)程序設(shè)計(jì)過(guò)程由模糊到清晰，由大框架 到具體 部分 。 但是 不同型號(hào)的計(jì)算機(jī) 機(jī)器語(yǔ)言是不 能夠 相通的， 根據(jù) 一種計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令 而 編制的程 序 ，不能在另一種計(jì)算機(jī)上 使用 。 因?yàn)?匯編語(yǔ)言依賴(lài)于硬 件體系， 而且 助記符 的 量大 還不容易 記 憶 ， 因此 人們 發(fā)明了 這種 更加易用的所謂 的高級(jí)語(yǔ)言。數(shù)據(jù)采集及處理主要包括實(shí)時(shí)采集 煙葉發(fā)酵 室 的 溫濕度 信號(hào)，計(jì)算出實(shí)際 溫度， 26 濕度 與理想值的差值 。 29 圖 數(shù)字濾波流程圖 控制算法子程序設(shè)計(jì) PID 控制算法的原理 為了進(jìn)一步改進(jìn)控制器 ，可以通過(guò)檢測(cè)誤差的變化率來(lái)預(yù)報(bào)誤差，并對(duì)誤差的改變 作出響應(yīng)，于是 ， 在 PI調(diào)節(jié)器 的基礎(chǔ)上再加上 了 微分調(diào)節(jié)器，組成比例、積分、微分（ PID）調(diào)節(jié)器， PID 控制器是一種線性控制器，它 是 將給定值與實(shí)際輸出值的偏差 e(t)的比例、積分和微分進(jìn)行線性組合，形成控制量 u(t)的 輸出。 依 據(jù) PID 算法公式， PID 算法程序 實(shí)現(xiàn) PID 公式的程序化 運(yùn)用 了雙字節(jié)加法程序，雙字節(jié)求補(bǔ)程序，雙字節(jié)無(wú)符號(hào)乘法程序和 雙字節(jié)有符號(hào)乘法程序。一般的參數(shù)整根據(jù) E(K)=UrUi(K) 計(jì)算 E(K) 計(jì)算 Kp[E(K) E(K1)] 計(jì)算 Ki E(K) 計(jì)算 Kp[E(K) E(K1)]+ KiE(K) 計(jì)算 Kp[E(K) E(K1)]+ KiE(K)+Kd[E(K) 2E(K1)+ E(K2)] 計(jì)算 P(K) 返回 開(kāi)始 31 定方法有擴(kuò)充臨界比例度法、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法、歸一參數(shù)正定法、試湊法、 PID參數(shù)自整定法等幾種。顯示電路可以 簡(jiǎn)單易懂 顯示出當(dāng)前溫度 。 致謝 在經(jīng)過(guò)了大四這一學(xué)期的最后努力，完成了大學(xué)的最后一份答卷 —— 畢業(yè)設(shè)