【正文】 儀表技術(shù)與傳感器． 2020， 10： 44— 45 [15]武林，樓恩、侯冬晴，基于 PID 算法的無線溫濕度控制系統(tǒng)．儀器儀表學(xué)報． 2020， 6： 619— 620 頁 [16] XU Feng. Design and realization of automatic oil temperature control system[J]. Hydraulic amp。在她身上我不僅學(xué)到了大量的理論知識，更重要的是他們對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、對問題一絲不茍的精神，這將是我人生中一筆巨大的財富，今后我將會更加努力的工作和學(xué) 習(xí)，不辜負(fù)老師和同學(xué)對我的期望，在此我向他們表示深深的感謝。 例如本系統(tǒng)硬件部分還可以更加的完善，PID 算法也還可以進行更好地優(yōu)化，這樣會使控制精度更好地提高。最后將幾個部分加以整合及優(yōu)化，以及必要的優(yōu)化，就完成了最終 的電路。 本設(shè)計系統(tǒng)是有關(guān)煙 草發(fā)酵室的溫濕度控制。 圖 顯示子程序流程圖 第五章 全文總結(jié) 這幾年，我國煙葉的生產(chǎn)水平在不斷地提高，煙葉的烘烤發(fā)酵過程也受到了越來越多的重視，而煙葉的烘烤發(fā)酵過程也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉重要的步驟，傳 統(tǒng)的人工的監(jiān)守方式，也出現(xiàn)了很多弊端，傳統(tǒng)的烘烤方法既浪費能源而且還會產(chǎn)生許多對環(huán)境有污染的氣體，從節(jié)能減排和經(jīng)濟性等方面考慮 ,使用新型的烘烤發(fā)酵設(shè)備是以后煙葉的必然選擇。模擬 PID 控制器的參數(shù)整定是依 照控制性能 的 指標(biāo)要求， 來 決定調(diào)節(jié)器的參數(shù) Kp、 Ti、 Td；而數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器 的 參數(shù)整定，除了需要確定 Kp、 Ti、 Td的參數(shù)外，而且 需要確定 一個參數(shù)， 系統(tǒng)的采樣周期 T。 圖 PID算法程序流程圖 PID 參數(shù)整定的方法 ?？v然 現(xiàn)代 工業(yè)控制 技術(shù) 如今飛速發(fā)展 ，仍 舊有大量的控制回路選用 PID 控制。 圖 模擬 PID控制系統(tǒng)框圖 常規(guī)的 PID控制原理框圖如上圖。選擇去極值平均值濾波在 變量變化比較緩慢時的效果 比較 好。利用單片機的定時器，定時時間到進入中斷程序，進行數(shù)據(jù)采集，流程圖如圖 所示。主程序圖如圖 。高級語言通常 由 基本類型、 實現(xiàn)方式、應(yīng)用范圍 等 等分類。 （ 3）高級語言 高級語言相對于機器語言 屬于 高度封裝了的編程語言。 （ 2）匯編語言 匯編語言是匯編指令集、偽指令集和使用它們規(guī)則的統(tǒng)稱，使用具有一定含義的符號 為助憶符， 匯編格式指令 是 用指令助憶符、符號地址等組成的符號指令 。這 類 指令集， 也叫做 機器碼，是電腦的 CPU可 以 直接 識別和執(zhí)行 的數(shù)據(jù) 。但是，不斷分解出的結(jié)果 和需要 去 處理的信息 會 越來越多、越來 越繁雜 ， 因此就會 要求系統(tǒng)分析員具有一種俯視全局，考慮問題全面的能力，能夠抓住到問題本質(zhì)，透過表象直接看問題。不同的模塊可以由 不同的開發(fā)人員 來開發(fā)，大家可以同時 開發(fā)，這樣就 縮短了開發(fā)的周期，最終 將其組 合成完整的程序， 而 且開發(fā)出的 小 模塊 也可以 分別 應(yīng)用在不同的應(yīng)用程序中，減少了重復(fù)編寫的過程，提高開發(fā)效率。 常用應(yīng)用程序設(shè)計的方法有 模塊化設(shè)計和結(jié)構(gòu)化設(shè)計 兩種設(shè)計方法 。 圖 聲光報警的接口電路 本系統(tǒng)設(shè)計中 許多地方需要 5v電源， 電源電路 的 設(shè)計如下圖 。 可以 實現(xiàn)聲光報警的接口電路比較簡單，如圖 所示。 圖 顯示器接口電路圖 22 在單片機控制系統(tǒng)中，正常的工作狀態(tài)可以通過數(shù)碼管顯示來指示，以供技術(shù)人員參考。對于 LED 顯示器，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇八位顯示位數(shù)，采用動態(tài)顯示。當(dāng)單片機 RXD 、 TXD 口線輸出驅(qū)動信號，經(jīng)反相器后輸入固態(tài)繼電器。 固態(tài)繼電器 里面采用電壓過零 控制電路 ，負(fù)載過零時關(guān)斷的特性， 就 在負(fù)載上可以 得到一個完整的正弦波形。 (2)隔離（耦合） 固態(tài)繼電器的輸入 輸出電路的隔離和耦合方式有 兩種， 光電耦合和變壓器耦合 。用隔離器 件實現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。只有 和 / RD 同時為低電平時， OE 端才為高電平?；蚍情T 74LS02 的兩個輸入端 /WR 和 均為低電平時，其輸出為高電平，執(zhí)行外部 I/O 口的寫操作。單片機采用 12MHz/s 的晶振， ALE 輸出 2MHz/s 時鐘信號，經(jīng) 74LS74 觸發(fā)器 4 分頻，得到 500KHz 的時鐘信號，與 ADC0809 的時鐘端 CLK 相連。它由 8 路模擬開關(guān)、 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器及地址鎖存譯碼器等組成。 （ 8） OE—— 輸出允許信號，高電平有效。 （ 7） EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效。在使用時，該信號常和 START信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 4） VR(+)、 VR()—— 正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi) DAC 電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。 （ 2） D7～ D0—— A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。 （ 7）啟動轉(zhuǎn)換控制為脈沖式 (正脈沖 )，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使 A/D 轉(zhuǎn)換開始。 （ 5）模擬輸 入電壓范圍： 單極性 0～ 5V；雙極性177。 （ 2）總的不可調(diào)誤差：177。 濕度電容檢測原理圖如下： 圖 濕度電容檢測原理圖 前向通道電路設(shè)計 本設(shè)計采用 ADC0809 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換的主芯片。 5%RH ，工作溫度范圍 – 40~100℃，采用 Humirel專利濕敏電容 HS1101 設(shè)計制造，帶防護棒式封裝； 10VDC 恒壓供電， 14VDC 放大線性電壓輸出，便于用戶使用，防灰塵，可有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì)。 AD590 的輸出特性也讓其輕松實現(xiàn)復(fù)用：電流可由 CMOS 多路復(fù)用器選擇，而供壓則可被邏輯門輸出任意切換。 AD590提供可選的芯片封裝，適用于混合電路以及受保護環(huán)境中的快速溫度測量。其優(yōu)點是： AD590 是一款 2端口集成電路溫度傳感器，可產(chǎn)生與絕對溫度成比例的輸出電流。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 1. 溫度傳感器的選擇 由于本次設(shè)計 的煙葉發(fā)酵室要求溫度范圍 0～ 80℃，控制精度：升溫177。 圖 單片機最小系統(tǒng)圖： 圖 單片機最小系統(tǒng)圖 信號檢測電路設(shè)計 溫度檢測電路與溫度傳感器的介紹 溫度檢測電路是整個單片機溫度 控制系統(tǒng)設(shè)計中不 可 缺少的一部分。 電容 C2 和 C3 通常取值為 30PF，對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及起振速度有少量的影響。 晶振電路 晶振電路晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無源晶振兩個大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路 如 電感、電容、電阻等，如需更換晶振時要同時更換外圍的電路。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 EA/VPP：當(dāng) EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALEPROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址 1 時，它利用內(nèi)部 的 上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門 電流，當(dāng) P2 口被寫 1 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時，P0 口 是 原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。 GND：接地。 單片機是一種集成電路 芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，本系統(tǒng)的顯示器需要有功耗小、微型化、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定的特點，本設(shè)計選擇 LED 的 CRT 是一種使用陰極射線管的顯示器 8 字?jǐn)?shù)碼管顯示器，采用動態(tài)顯示的方式。 體積很小，每個單元LED 小片是 35mm 的正方形， 可以人一直呈各種形狀的顯示頻，方便，制作材料里 不含有害金屬汞等 有害物質(zhì)，減少對環(huán)境的污染。它曾是應(yīng)用最廣泛的顯示器之一， CRT 純平顯示器 的優(yōu)點是 可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時間極短等 LCD 顯示器難以 逾越 的優(yōu)點，而且 以前的 CRT 顯示器 價格要比 LCD 顯示器便宜不少。固態(tài)繼電器的輸入端用細微的控制信號，完成直接驅(qū)動大電流負(fù)載啟動。 輸出通道的方案選擇 根據(jù)工藝和控制要求選系統(tǒng)共用了兩組繼電器，分別用來接加濕器、加熱爐。本設(shè)計選擇八位的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ： 它開始將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成成正比的時間寬度信號，繼而在這個時間寬度里對固定頻率的時鐘脈沖技術(shù)， 計數(shù)器輸出的計數(shù)結(jié)果就是對應(yīng)的數(shù)字 信號 。適用于要求高速、低分辯率的場合。 間接 A/D 轉(zhuǎn)換器首 先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成時間或頻 率， 繼而再把中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有中間量是時間的雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器 。模擬量輸入通道的任務(wù)是把傳感器檢測并轉(zhuǎn)換的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過接口送入計算機。然而，由于電阻受溫度的影響較大 , 固有的溫度系數(shù)決定它不能工作在很寬的溫度范圍內(nèi)。 （ 2） 測濕元件 如今科技是十分先進的，空氣中濕度的測量方法也越來越多，但是其原理是不變的，把物質(zhì)置于空氣中 吸收水分，產(chǎn)生物理或化學(xué)變化，通過這個變化可以間接獲得該物質(zhì)的吸水程度，從而測出周圍空氣的濕度。 AD590 共有五檔 I、 J、 K、 L、 M，其中 M 檔精度最高，在 55℃ ～ +150℃ 范圍內(nèi)，非 線性誤差為 177。 AD590 的測溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。 熱電偶的 測量范圍 非常 廣。 但是熱電阻不是很結(jié)實，大電流也會造成自產(chǎn)熱，如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致永久性的損壞。C 范圍內(nèi)的溫度，熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特 征 來進行溫度測量的。 檢測元件的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求及原理框圖，需要檢測溫度，濕度。 簡單易懂的說，是特地為了工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計的計算機，它的機箱是鋼制造，有防震設(shè)計，連續(xù)工作時間長，機箱里面有專用電源并且有較強的抗干擾能力。正因為 PLC在各種方面比單片機“大”，是以價格昂貴。而且控制功能比較強大，可以通過芯片進行擴展，幾乎可以完成所有的現(xiàn)場控制功能。 計 系統(tǒng)控制器的選擇 單片機不只是能實現(xiàn)簡單邏輯功能的芯片 ,而是把完整一個計算機系統(tǒng)集成到這一個小小芯片上。 方案二： 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制圖方案二 方案二 所設(shè)計的 發(fā)酵室溫濕度 控制主要由單片機、 溫濕度數(shù)字式傳感器 、溫 、濕 度控制模塊、顯示模塊 、 報警模塊 等 幾 部分組成。溫度檢測電路 運 用了溫度傳感器 采樣 ，對溫度進行實時采樣并 立即 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 傳輸 給單片機。煙葉發(fā)酵分為自然發(fā)酵和人工發(fā)酵法。經(jīng)過這些生產(chǎn)過程，才能轉(zhuǎn)到消費者手里。2℃ ，恒溫 177。所以是一個分布參數(shù)的大慣性滯后系統(tǒng)。 在本文中， 新型的 煙葉烘烤溫濕度控制 設(shè)備 ，將改變以往的那種 需要 操作人員，通過 查看 模擬顯示儀 溫 度 、濕度 的 顯示 和 閥門與風(fēng)門狀態(tài) ，而對閥門 和 風(fēng)門等執(zhí)行 設(shè)備需要 人 為地 操作來調(diào)節(jié) 發(fā)酵室內(nèi)的 溫、濕度的方法，原來的方法不僅烘烤發(fā)酵 效率低、勞動強度大，而且要嚴(yán)格達到煙葉 的 發(fā)酵過程 當(dāng) 中所 規(guī)定 的參數(shù)值，保證煙葉的品質(zhì)是很困難的。要進一步吸收國外 煙葉 烤房設(shè)計的優(yōu)勢，提高中 、下部煙葉烘烤過程，并且 促進。 從國 外香煙 發(fā)展 的 歷史上 ，直到 第二十 世紀(jì)，煙草科學(xué)技術(shù)在煙葉 發(fā)酵、 烤 煙 等 方面 真 正 開始 迅速 發(fā)展。烘烤工藝 主要是利用 先進的專業(yè) 化 的設(shè)備， 使 技術(shù)的復(fù)雜性 明顯的 下降 ， 同時也使 煙葉烘烤的 危險性 降低 ，煙葉 總 體質(zhì) 量 也 有顯著提高 ， 從事 煙葉烘烤的 技術(shù)職員 不 再需要學(xué)習(xí) 大量的 專業(yè)的烘烤技 能 ，只通過簡 易的看守機器 ，控制 便 可實現(xiàn) 具有 高技術(shù) 并且新的 烘烤過程。 2020 年全國僅 僅 有 三 萬