課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-09 18:38 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(diǎn)主要是為了提高功率因數(shù)和減少對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)影響。過(guò)零脈沖信號(hào)是由過(guò)零脈沖信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)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(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，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(duì)應(yīng)于220V市電過(guò)零時(shí)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。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(gè)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(gè)數(shù)碼管來(lái)實(shí)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(yáng)極之分。對(duì)多個(gè)八段LED數(shù)碼管的接口方法主要有兩種：動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法使用硬件少，但顯示過(guò)程需要用軟件來(lái)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(gè)缺陷，它能保持原顯示內(nèi)容，直到更改時(shí)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(lái)驅(qū)動(dòng)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(shí)軟件程序不需要對(duì)LED顯示器進(jìn)行掃描，這樣8031有更多的時(shí)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(chǎng)合時(shí)效果較好。串行口靜態(tài)驅(qū)動(dòng)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(shí)，通過(guò)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(gè)8位并行輸出口，用于連接一個(gè)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(gè)按鍵，“與”門控制74LS164的CK端，“與”門控制74LS164的CLR端。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(shí)串行口把8位數(shù)據(jù)從TXD端送出，接受時(shí)，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(shí)，即開(kāi)始從TXD端輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到8位數(shù)據(jù)時(shí)，置中斷標(biāo)志R1為“1”。報(bào)警電路：正常運(yùn)行時(shí)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(bào)警。報(bào)警時(shí)報(bào)警燈亮，電笛響，同時(shí)發(fā)送中斷信號(hào)至CPU進(jìn)行處理。報(bào)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(bào)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(shí)測(cè)爐溫對(duì)所需爐溫的偏差值，然后對(duì)偏差值處理獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)程中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個(gè)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。控制器的輸出經(jīng)過(guò)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(guò)傳感器，變送器，通過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐的自動(dòng)控制，首先要測(cè)得電爐的數(shù)學(xué)模型[15]。本設(shè)計(jì)中電阻爐為一階純延時(shí)慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可表示為:G(S)= KeθS/(τs+1) （41）式中θ為純延時(shí)時(shí)間，θ=NT,T為采樣周期。τ為慣性時(shí)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(jì)中取參考經(jīng)驗(yàn)值K=4，τ=80s,θ=
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