課程設(shè)計--基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2024-07-10 16:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方式，而是采用控制雙向晶閘管的間接控制方式。其優(yōu)點主要是為了提高功率因數(shù)和減少對電網(wǎng)的波動影響。 過零脈沖信號是由過零脈沖信號發(fā)生器得到的。從市電回路得到的 220V、50Hz 的正弦波電壓信號經(jīng)過圖 6 中電壓比較器 LM311將 50Hz 正弦交流電壓變成方波。方波的正跳沿和負(fù)跳沿分別作為兩個單穩(wěn)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經(jīng)二極管或門混合，就得到對應(yīng)于 220V 市電過零時刻的同步脈沖。此脈沖一路作為觸發(fā)同步脈沖加到溫控電路，一路作為計數(shù)脈沖加到單片機(jī)8031 的 端。 圖 6 電阻爐溫度控制 電路 鍵盤顯示接口： 8031 的串行口既可作為通信用，也可以用于擴(kuò)展鍵盤、顯示器接口 [10]，串行口采用靜態(tài)顯示方式。所謂靜態(tài)顯示 ,即 CPU 輸出顯示值后，由硬件保存輸出值，保持顯示結(jié)果。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，除了需要顯示單個狀態(tài)之外，往往還需要顯示一些數(shù)值 [12]。在一般情況下，可以使用多個數(shù)碼管來實現(xiàn)。目前常用的數(shù)碼管是八段的，八段 LED 數(shù)碼管有共陰極和共陽極之分。對多個八段 LED 數(shù)碼管的接口方法主要有兩種：動態(tài)驅(qū)動法和靜態(tài)驅(qū)動法。動態(tài)驅(qū)動法使用硬件少，但顯示過程需要用軟件來維持，一旦顯示 子程序不再執(zhí)行，顯示內(nèi)容亦立即消失，因此，其應(yīng)用受到一定的限制。靜態(tài)顯示法則克服這個缺陷，它能保持原顯示內(nèi)容，直到更改時才顯示新的內(nèi)容，但它所用的硬件較多。兩種方法都可使用并行口或串行口控制 [13]。 本文的 LED 數(shù)碼管顯示采用串行口靜態(tài)顯示，使 8031 的串行口可以工作于移位寄存器方式，用來驅(qū)動 LED 靜態(tài)顯示器。這樣可以充分利用串行口，而將并行口用到最需要的地方去；同時軟件程序不需要對 LED 顯示器進(jìn)行掃描，這樣8031 有更多的時間處理其他事情。這種方法用于顯示位數(shù)較少，顯示亮度較高場合時效果較好。串行口靜態(tài) 驅(qū)動方式的 LED 顯示電路原理如圖 7所示。與串行鍵盤輸入類似，可以使用 74LS164 串行輸入并行輸出的 8位移位寄存器作為數(shù)碼管的段選通端，每一片 LED數(shù)碼管用一片 74LS164,LED 數(shù)碼管的公共陰極連在一起并接低電平。 當(dāng)用串行口擴(kuò)展鍵盤、顯示器接口時，通過采用串行輸入 /并行輸出移位寄存器 74LS164擴(kuò)展并行輸出口，每連接一片 74LS164可擴(kuò)展一個 8位并行輸出口，用于連接一個 LED 段選口作靜態(tài)顯示或作鍵盤中的 8根列線使用。 圖 7 為串行口擴(kuò)展的鍵盤、顯示器接口電路。鍵盤中，每擴(kuò)展一根行線，可增加 8個按鍵 ，圖中 通過“與”門控制 74LS164 的 CK 端， 通過“與”門控制 74LS164 的 CLR 端， 用于判斷鍵值信號。設(shè)定其工作在方式 0 下，串行口作同步移位寄存器用。串行數(shù)據(jù)由 TXD 端輸入或輸出。發(fā)送時串行口把 8位數(shù)據(jù)從 TXD 端送出，接受時， REN 是串行口接收器允許接收控制位。 REN=0，禁止接收； REN=1，允許接收，當(dāng)軟件置 REN 為“ 1”時，即開始從 TXD 端輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到 8位數(shù)據(jù)時，置中斷標(biāo)志 R1 為“ 1”。 報警電路：正常運行時綠燈亮，在保溫階段爐內(nèi)溫度超出系統(tǒng)允許誤差范圍，就要進(jìn)行報警 。報警時報警燈亮，電笛響，同時發(fā)送中斷信號至 CPU 進(jìn)行處理。報警電路如圖 8所示。 （如圖 9 所示） 圖 7 串行口擴(kuò)展的鍵盤、顯示器接口電路 圖 8 報警電路圖 圖 9 溫度控制系統(tǒng)原理圖 通常，電阻爐爐溫控制都采用偏差控制法 [14]。偏差控制的原理是先求出實測爐溫對所需爐溫的偏差值，然后對偏差值處理獲得控制信號去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，以實現(xiàn)對爐溫的控制。在工業(yè)上，偏差控 制又稱 PID控制，這是工業(yè)控制過程中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式， 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。 要實現(xiàn)對電阻爐的自動控制，首先要測得電 爐的數(shù)學(xué)模型 [15]。本設(shè)計中電阻爐為一階純延時慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可表示為 : G(S)= Keθ S/(τ s+1) （ 41） 式中θ為純延時時間，θ =NT,T 為采樣周期。τ為慣性時間， K 為放大系數(shù)。利用飛升曲線法可以求出 K，θ，τ，在本設(shè)計中取參考經(jīng)驗值 K=4，τ =80s,θ=1min?？紤]到被控對象模型的不精確性和其參數(shù)隨時間的漂移以及系統(tǒng)要求超調(diào)量小而允許調(diào)節(jié)過程較長，
畢業(yè)設(shè)計相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1