課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)-wenkub.com
2025-01-10 18:38 本頁面
【正文】 通過設(shè)計(jì)，使我理解并掌握了單片機(jī)控制系統(tǒng)I/O接口的擴(kuò)展方法，模擬量輸入/輸出通道的設(shè)計(jì)，控制程序的設(shè)計(jì)方法，以及數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法。大林算法是針對工業(yè)生產(chǎn)過程中含有純滯后環(huán)節(jié)控制對象的控制算法，它具有良好的效果。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=1min。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。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。（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]。REN=0，禁止接收；REN=1，允許接收，當(dāng)軟件置REN為“1”時(shí)，即開始從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”。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。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。兩種方法都可使用并行口或串行口控制[13]。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。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。過零脈沖信號(hào)是由過零脈沖信號(hào)發(fā)生器得到的。為了達(dá)到過零觸發(fā)的目的，需要交流電過零檢測電路，此電路輸出對應(yīng)50Hz交流電壓過零時(shí)刻的脈沖，作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，使可控硅在交流電壓過零時(shí)導(dǎo)通。在給定周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時(shí)間即可改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。經(jīng)或非門使DE出現(xiàn)高電平，這時(shí)可以從A/D轉(zhuǎn)換器讀取數(shù)據(jù)。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器，8路多路開關(guān)以及微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。電流電壓變送器將0—10mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成為0—5V的電壓信號(hào)?？刂茊卧翰捎秒p向可控硅進(jìn)行控制，其功能相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接，具有雙向?qū)üδ?，其通斷狀態(tài)由控制極G決定。本題選用熱電偶類別鎳鉻－康銅代號(hào)WRK分度號(hào)E，測量范圍0－800℃，基本誤差限177。傳感器的選擇：常用的溫度檢測元件主要有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。剩余8個(gè)引腳分別為：電源、地線、接石英晶體（兩根）、復(fù)位和三個(gè)特殊功能引腳（ALE、EA、PSEN）。強(qiáng)制CPU從外部程序存儲(chǔ)器讀取程序。這樣做的話，使用的芯片少，從而接線簡單，芯片存儲(chǔ)容量大，程序調(diào)整余量也大。8031內(nèi)部包括1個(gè)8位CPU,21個(gè)特殊功能寄存器(SFR)4個(gè)8位并行I/O口,2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,但片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器,須外擴(kuò)EPROM芯片。計(jì)算機(jī)定時(shí)對爐溫進(jìn)行測量和控制一次，爐內(nèi)溫度是由一鉑電阻溫度計(jì)來進(jìn)行測量，其信號(hào)經(jīng)放大送到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，換算成相應(yīng)的數(shù)字量后，再送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行判別和運(yùn)算，得到應(yīng)有的電功率數(shù)，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)，供給可控硅功率調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到爐溫變化曲線的要求。加工結(jié)束，要進(jìn)行降溫控制。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的基本功能：微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能：正常工作狀態(tài)下，系統(tǒng)投入自動(dòng)控制。電阻加熱爐系統(tǒng)模型如圖1所示。電阻爐的溫度控制范圍為：50—200℃，這就涉及到測溫元件、電爐功率的選擇，控制精度、超調(diào)量等指標(biāo)，涉及到A/D轉(zhuǎn)換精度、控制規(guī)律選擇等。評(píng)語：成績：簽名：日期：學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 課程名稱： 單片機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)系 （院）： 學(xué) 期： 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一，例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。1. 在學(xué)習(xí)微機(jī)原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論與系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟；2. 了解單片機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造的特點(diǎn)、組成和接口電路；3. 掌握單片機(jī)軟硬件結(jié)合設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的原理。
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