【正文】 方法，更學(xué)到了作為一個研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度以及為人處世的道理，這一切都將使我終身受益。我要感謝老師細(xì)心和耐心的指導(dǎo)，他帶領(lǐng)我對課題的詳細(xì)分析和講解使我受益匪淺，老師給予我很多的指導(dǎo)并提出了許多的寶貴意見，對我的一些看法以及錯誤的觀點(diǎn)予以及時糾正。學(xué)會如何建立正確的設(shè)計思想，如何在設(shè)計中將學(xué)到的知識綜合地加以運(yùn)用的方法。在設(shè)計期間，老師帶領(lǐng)我們畢業(yè)實(shí)習(xí)，通過參觀學(xué)習(xí)及工廠技術(shù)人員的指導(dǎo)，針對畢業(yè)設(shè)計課題，進(jìn)行調(diào)查研究，收集、整理與畢業(yè)設(shè)計課題有關(guān)的設(shè)計資料、數(shù)據(jù)，以便在畢業(yè)設(shè)計中加以運(yùn)用，為畢業(yè)設(shè)計的順利進(jìn)行做好準(zhǔn)備；而且使我在掌握本專業(yè)的基本理論，基本知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)，了解本專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐知識，對各種不同類型的生產(chǎn)設(shè)備建立起初步的感性認(rèn)識，并通過指導(dǎo)教師的現(xiàn)場實(shí)際指導(dǎo)，進(jìn)一步加深和鞏固所學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識，使之與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。而且在設(shè)計中讓我發(fā)現(xiàn)了很多知識盲點(diǎn)，和自己本身的一些不良習(xí)慣，讓我在以后的工作不至于因?yàn)檫@些問題而吃虧。在設(shè)計過程中，我們遇到了許許多多的問題，但是通過指導(dǎo)老師的和相關(guān)專業(yè)老師的無私幫助和指導(dǎo)，加上自己的努力，問題也一一解決，在次我對幫助我的老師表示衷心的感謝。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時，AT89S52不能給定時器送去觸發(fā)脈沖，NE555中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就輸出脈寬大于4us的負(fù)脈沖，經(jīng)F6反相后加至AT89S52的復(fù)位端，使系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，迅速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。為提高系統(tǒng)的可靠性,由硬件的 “看門狗”。報警裝置是當(dāng)溫度過大地超了給定的溫度時，系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號。溫度傳感器是檢測溫度的變化，再通過ADC0809轉(zhuǎn)換器把溫度模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量，然后傳給AT89S52單片機(jī)。其中滯后步數(shù)的值與式（3—7）中的值相同。通常被控過程是一個具有普遍意義的二階循環(huán)模型。從物理意義上講采樣周期取決于被控參數(shù)的變化率和過程對控制量的響應(yīng)，從理論上講采樣周期越短越好，這樣離散系統(tǒng)系統(tǒng)就會更加接近于連續(xù)系統(tǒng)，但在系統(tǒng)建模和控制中，若采樣周期過短，會將高頻噪聲作有用信號計入，導(dǎo)致模型發(fā)生不必要的升階。、采樣周期的選擇數(shù)字PID調(diào)節(jié)器還有一個十分重要的參數(shù)，就是采樣周期。表3—2 臨界比例法確定的模擬調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)節(jié)器類型 KPTrTDp調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器 TrPID調(diào)節(jié)器 這種臨界比例法給出了模擬調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。這樣整個問題簡化為只要整定一個參數(shù)KR 。這時的比例系數(shù)記為KR， 臨界震蕩的周期記為tr 。例如簡化擴(kuò)充臨界比例法，首先將調(diào)節(jié)器選為純比例調(diào)節(jié)器，形成閉環(huán)。 表3—1常見被調(diào)節(jié)的PID參數(shù)經(jīng)驗(yàn)選擇范圍被調(diào)量特點(diǎn)（min）(min)流量時間常數(shù)小，并有噪聲，故 較小，不用微分1~~1溫度對象有較大滯后，常用微分~53~10~3壓力對象的滯后不大，不用微分~~3液位允許有靜差時不用積分與微分~實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法確定PID調(diào)節(jié)參數(shù)用湊試大確定PID調(diào)節(jié)參數(shù)，需要進(jìn)行叫多的模擬或現(xiàn)場試驗(yàn)。從應(yīng)用角度看，只要被控過程主要指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求，那么就選定了比例、積分、微分參數(shù)。在整定時，先置微分常數(shù)Td，同時相應(yīng)地改變Kk和Ti,逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和參數(shù)。在此過程中，可根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分常數(shù)，直至得到滿意的效果和相應(yīng)的參數(shù)。如果僅調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)器參數(shù)，系統(tǒng)的靜差還達(dá)不到設(shè)計要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。將比例系數(shù)由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直至得到的反應(yīng)快、超調(diào)　小的響應(yīng)曲線　。在湊試時，可參考以上參數(shù)對控制過程的影響趨勢，對參數(shù)實(shí)行先比例、后積分、再微分的整定步驟。增大Ti有利于減小超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)定，系統(tǒng)靜差的消除將減慢。增大比例系數(shù)KP一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，有利于減小靜差。參數(shù)的選擇通常通過實(shí)驗(yàn)來確定或者通過湊試或者通過實(shí)驗(yàn)公式來確定。在不同干擾下，系統(tǒng)輸出應(yīng)能保持在給定值，控制變量不宜過大，系統(tǒng)保持平穩(wěn)。選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，必須根據(jù)工程問題的具體要求來考慮。在選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)之前，應(yīng)首選確定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)受到振動后仍保持穩(wěn)定，不致于卷入破壞性的振蕩，并將誤差保持在最小值。 數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇我們討論的數(shù)字PID控制的采樣周期，相對于系統(tǒng)的時間常數(shù)來說是很短的，可以按模擬PID調(diào)節(jié)器的方法來選擇調(diào)節(jié)參數(shù)。如果采用增量算法，則公式中不出現(xiàn)u0項，易于實(shí)現(xiàn)托運(yùn)到自動的無沖擊切換。而增量式PID只需計算增量，計算誤差或精度不足時對控制量的計算方法影響較小。式（3—3）可以進(jìn)一步改寫為 （3—4）其中：可見增量式PID算法只需要保持現(xiàn)時以前的三個時刻的誤差即可。模擬PID控制算法公式中的積分項和微分項不能直接準(zhǔn)確計算，只能用數(shù)值計算的方法逼近，現(xiàn)采用梯形積分來逼近積分，采用向后差分方法來逼近微分，在采樣時刻t=iT（T為采樣周期）時，式（3—1）所表示的PID調(diào)節(jié)規(guī)律可以用下式近似計算： （3—2）當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對數(shù)值，而是其增量時，由式（3—2）可導(dǎo)出提供增量的PID算法。采用單片微機(jī)作為控制器的自動控制系統(tǒng)簡化框圖如圖3—1所示。本次設(shè)計選用直流型固態(tài)繼電器（AC—SSR）。它利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制回路（輸入端）與負(fù)載回路（輸出端）之間的隔離和信號耦合，而沒有任何可動部件或觸頭，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于電磁繼電器一樣的功能，故稱為固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器是一種無觸點(diǎn)通斷功率型電子開關(guān)。、直流型固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器（SSR）是近年來發(fā)展起來的一種新型電子繼電器，其輸入控制電流小，用TTL，HTL，COMS等集成電路或加簡單的輔助電路就可直接驅(qū)動。電源效率:≥60%。開關(guān)頻率:75kHz177。各路電源電壓調(diào)整率:10mV(150～270V).各路負(fù)載電流調(diào)整率:20mV(空載到滿載)。20mV,0～3A,12V177。 三、電源性能單片機(jī)開關(guān)電源電路指標(biāo)如下: 輸入:AC150～:DC177。當(dāng)輸出電壓因負(fù)載減輕而略有升高時,調(diào)節(jié)過程正好相反。壓基準(zhǔn)IC,其工作原理為:輸出空載時,輸出電壓略高于標(biāo)稱值,這時TL431完全導(dǎo)通,使光電耦合器的LED不能工作,光電晶體管不工作,這時的控制完全是初級控制方式。穩(wěn)壓控制方式采用初級控制方式與輸出光電隔離反饋方式結(jié)合,使系統(tǒng)既有良好的響應(yīng)速度,又有高的穩(wěn)壓精度。DIP8封裝。1A的推拉輸出能力。逐周電流控制,可封鎖PWM。一般應(yīng)用時,T的最大導(dǎo)通時間的占空,并且變壓器的儲能在開關(guān)周期內(nèi)完全釋放,以減小輸出尖峰。開關(guān)晶體管選用功率場效應(yīng)晶體管,(用于5V輸出)和快恢復(fù)二極管。高頻變壓器磁芯選用牌號為R2KB1,規(guī)格為PQ2016型磁芯,它不僅高度小,而且損耗低、ΔB、Bs以及居里溫度高。輸出濾波電容選用CD03HF高頻電解電容器,它的高頻特性極好,即使在1MHz時仍呈容性,在高頻狀態(tài)下較同靜電容的普通電解電容器的等效容量大10倍以上。(3)快的響應(yīng)時間(電流型控制可對負(fù)載變化迅速響應(yīng))?？刂品绞竭x擇他激式的電流型控制方式,它具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)逐周電流控制(大大簡化了過載和短路保護(hù)電路)。輸出電壓尖峰:小于50mV。1%,電源電壓調(diào)整率:小于1%(176～264V)。5V177。20%?！　=△P/∑△P　　∑△P為系統(tǒng)總壓差，是閥、全部工藝設(shè)備和管路系統(tǒng)上的各壓差之和?！　≡谝话闱闆r下，電磁閥兩端壓差不可能永遠(yuǎn)保持不變，這時閥的固有流量特性就會發(fā)生畸變，閥在實(shí)際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。拋物線特性介于直線和等百之間，一般用等百特性來代替。 調(diào)節(jié)閥的流量特性　　調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程己(閥門的相對開度)之間的函數(shù)關(guān)系：　　Q=f(L)　　當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差△P保持不變時，閥的流量特性稱為固有流量特性。ZCM電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡單、流量大，壽命長，安全可靠等特點(diǎn)。套筒閥采用平衡型閥芯結(jié)構(gòu)，具有低噪聲的特點(diǎn)，是應(yīng)用較為廣泛的閥之一。隔膜閥更適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制。高壓閥適合于高靜壓和高壓差的介質(zhì)測量，但在高壓差情況下，流體對材料沖刷和氣蝕嚴(yán)重，一般要考慮閥芯和閥座的材質(zhì)，以提高其使用壽命。電磁閥按其行程可分為直行程和角行程兩種，按其結(jié)構(gòu)類型分直通單座閥、直通雙座閥、高壓閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等。4)根據(jù)工藝要求，選擇材料和輔助裝置。2)根據(jù)工藝對象，選擇合適的流量特性。保位閥的選擇是根據(jù)工藝狀況，當(dāng)氣源切斷時，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見。 電磁閥控制電路電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于完全通、斷的位置，多用于安全放空閥。在二分頻的基礎(chǔ)上再三分頻產(chǎn)生 ALE信號在二分頻的基礎(chǔ)上再六分頻得到機(jī)器周期信號。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不是時鐘信號，而是經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)達(dá)到時鐘信號。如圖2—11所示圖2—11 引腳接晶體震蕩器和微調(diào)電容我們可以用示波器測出XTAL2上的波形。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時鐘信號的同步，還引人公用外部脈沖信號作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖，并不是時鐘脈沖。而時序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號之間的相互時間關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時，AT89S52不能給定時器送去觸發(fā)脈沖，NE555中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就輸出脈寬大于4us的負(fù)脈沖，經(jīng)F6反相后加至AT89S52的復(fù)位端，使系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，迅速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。由NE555定時器構(gòu)成的看門狗電路RC6為定時元件，由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的正脈沖寬度為，C5用于濾除高頻干擾。這特別適合于應(yīng)用現(xiàn)場干擾大、電壓波動大的工作環(huán)境，并且，當(dāng)系統(tǒng)有多個復(fù)位端時，能保證可靠地同步復(fù)位，如圖3—10(c)所示。當(dāng)采用6MHz時鐘時，C為22μF,R為1kΩ時，便能可靠復(fù)位（2）按鍵電平復(fù)位如圖3—10（b）所示，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的。S電路充電過程中，RST端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)復(fù)位。、復(fù)位電路從以上的敘述中，我們已經(jīng)清楚復(fù)位電路的設(shè)計原理：在單片機(jī)的 RST引腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖（2個機(jī)器周期）以上的高電平（為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，通常使 RST引腳保持10ms以上的高電平）。，例如把 ALE和PSEN信號變?yōu)闊o效狀態(tài)，即ALE=0,PSEN=1。其主要功能是把 PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行。只要RST保持高電平，則MCS51單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。、復(fù)位操作原理單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖（2個機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。所以，系統(tǒng)的復(fù)位電路必須準(zhǔn)確、可靠地工作。其工作原理是：溫度過高時，經(jīng)反向后使發(fā)光二極管發(fā)光，同時使蜂鳴器發(fā)音，從而達(dá)到報警的日的。如圖28所示圖28 當(dāng)溫度過大地超了給定的溫度時，系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號。至于ADC轉(zhuǎn)換器接收哪一路輸入信號由地址A、B、C控制的8路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)。A/D轉(zhuǎn)換是把從熱電偶接收到的溫度模擬量轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字量輸送到單片機(jī)里，以便可以用單片機(jī)進(jìn)行控制。直到A／D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑?指示A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器， 這個信號可用作中斷申請。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。首先輸入3 位地址， 并使ALE＝1， 將地址存入地址鎖存器中。具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。輸入輸出與TTL 兼容。鍵盤顯示連接圖如圖27所示圖27 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇及連接ADC0809是一個典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片，為逐次逼近式8位CMOS型A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器以及相應(yīng)的通道地址鎖存與譯碼電路。如果單片機(jī)本身的口線已被占用的話，則可以通過外擴(kuò)I/O接口芯片來構(gòu)成鍵盤借口電路，較常用的是8155等接口芯片，采用8155接口芯片構(gòu)成4*8鍵盤的接口電路，其中B口為輸入，作為行線；C口為輸出，作為列線。使用時公共陰極接地，陽極端輸入高電平的段發(fā)光一幾極管導(dǎo)通電亮，輸入低電平的則不亮。(2)共陰極接法。使用時公共陽極接5V。（注意：使用OC門7406或7407時要加上拉電阻）LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法:(1)共陽極接法。電流驅(qū)動即可以用反相的，也可以用相同的。本設(shè)計是使用8155作為8位LED數(shù)碼顯示器接口的電路，其中8155的A口為輸出口（段控口），用以輸出8位顯示段碼（包括小數(shù)點(diǎn)）。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描顯示，除了要給顯示器提供顯示段瑪之外，還要對顯示器進(jìn)行位的控制，即通常所說的“位控”。對于多位LED數(shù)碼顯示器，通常采用動態(tài)掃描顯示方法，即逐個地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。（4）數(shù)據(jù)總線緩沖器這是一個雙向三態(tài)的８位緩沖器，用于與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，以實(shí)現(xiàn)CPU和8255A間傳送信息?！。两M控制電路控制Ａ口及C口的高４位。AA0（端口選擇信號）：它們與RD、 WR信號配合用來選擇端口及內(nèi)部控制寄存器，并控制信息傳送的方向，（3）A組和B組的控制電路這是兩組根據(jù)CPU命令控制8255A 工作方式的電路。它接收來自 CPU的地址信息及一些控制信號來控制各個口的工作狀態(tài)，這些控制信號有：CS：片選信號端，低電平有效。它除了作為輸入/輸出口外，還可以作為A口、B口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號。C口具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。B口具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。圖2 8255接口電路(1)三個8位的I/O接口：A口、B口、C口A口具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。當(dāng)IOM/=0時，單片機(jī)對8155內(nèi)RAM讀/寫，RAM低8位編址為0