【正文】 ~22 編寫設(shè)計說明書預(yù)期成果： 形成設(shè)計說明書五、特色或創(chuàng)新之處執(zhí)行器由開關(guān)頻率較高的固態(tài)繼電器開關(guān)擔(dān)任，采用PWM控制方法，環(huán)節(jié)簡單，響應(yīng)時間短，提高控制性能。執(zhí)行器由開關(guān)頻率較高的固態(tài)繼電器開關(guān)擔(dān)任，采用PWM控制方法，改變同一個周期中電子開關(guān)的閉合時間。使用溫度傳感變送器獲得溫度的感應(yīng)電壓，經(jīng)處理后送給單片機(jī)。三、研究內(nèi)容恒溫恒濕的控制系統(tǒng)主要有以下幾個方面：加熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、 加濕系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。而采用單片機(jī)來對溫度和濕度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫濕度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。隨著我國工業(yè)產(chǎn)品研制的需要，近幾年來，我國從國外引進(jìn)了大批試驗系統(tǒng)，為我國工業(yè)產(chǎn)品的研制和定型發(fā)揮了重要作用，但由于其本身的復(fù)雜性，使得試驗箱在運行中出現(xiàn)了許多問題，而且出現(xiàn)了問題不能及時解決，大大延長了試驗周期，影響了產(chǎn)品的研制工作。 三、工作進(jìn)度~ 調(diào)查研究，收集資料，選畢業(yè)設(shè)計題目，接收畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，撰寫畢業(yè)設(shè)計計劃書~ 熟悉課題，查閱資料，撰寫文獻(xiàn)綜述與外文翻譯~ 總體設(shè)計，方案論證~ 部件、零件設(shè)計階段~22 編寫設(shè)計說明書~ 答辯四、參考文獻(xiàn)[1] [2] [3]. [4] [5] [6]劉士光 趙淑榮 .[7]. [8].指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任審查簽名： 河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告恒溫恒濕箱控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（偏硬）院（系、部）名 稱 ： 河北科技師范學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 電氣工程及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 李浩儒 學(xué) 生 學(xué) 號： 9310080411 指 導(dǎo) 教 師： 劉士光 2011 年 12 月 21 日河北科技師范學(xué)院教務(wù)處制一、 課題來源 指導(dǎo)老師自選課題二、主要依據(jù)恒溫恒濕箱也稱恒溫恒濕試驗機(jī)、恒溫恒濕實驗箱、恒溫機(jī)，可用于檢測材料在各種環(huán)境下性能的設(shè)備及試驗各種材料耐熱、耐寒、耐干、耐濕性能。具體的要根據(jù)恒溫恒濕的溫度范圍、濕度范圍去設(shè)計的。從而調(diào)節(jié)高溫電磁閥開關(guān)的導(dǎo)通時間，達(dá)到蒸汽控制目的。單片機(jī)將給定的溫度與測量溫度的相比較，得出偏差量，然后根據(jù)模糊控制算法得出控制量。再次向所有關(guān)心支持幫助過我的老師和同學(xué)們表示衷心感謝！ 河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書恒溫恒濕箱控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（偏硬）院（系、部）名 稱 ： 河北科技師范學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 電氣工程及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 李浩儒 學(xué) 生 學(xué) 號： 9310080411 指 導(dǎo) 教 師： 劉士光 2011 年 10 月 16 日河北科技師范學(xué)院教務(wù)處制 一、主要研究內(nèi)容以單片機(jī)為控制器，結(jié)合溫度傳感變送器、LED顯示器等，組成一個恒溫恒濕控制系統(tǒng)。謹(jǐn)向劉老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！同時，我還要感謝郭屹杰、趙云龍等同學(xué)，在與他們交流的過程中，我獲得了相當(dāng)大的啟發(fā)，共同解決了設(shè)計上的疑惑，我也要感謝他們長期以來在生活和學(xué)習(xí)上對我的關(guān)心和幫助。從論文的開題、研究現(xiàn)有資料直至系統(tǒng)電路圖的確定和論文初稿的審閱修改，老師都給了很多指導(dǎo)，讓我對設(shè)計課題漸漸深入地了解、認(rèn)識，并最終完成了設(shè)計任務(wù)。參考文獻(xiàn)[1] [2] [3] .[4] [5] [6] 劉士光 趙淑榮 .[7] . [8] .[9] （第四版）高等教育出版社.[10] （第四版）高等教育出版社.[11] Ernest . Measurement Systems: Application and Design McGrawHILL BOOK COMPANY.[12] 上海交通大學(xué)出版社 .[13] AT89C52:8Bit Microcontrollor With 4K Bytes Manufacturing Company.致謝在本次設(shè)計中，我要感謝我的導(dǎo)師劉士光老師。如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究不夠詳細(xì)，在此文中只做了簡要說明，有待具體設(shè)計。采用AT89C52單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器、HIH3610濕度傳感器、LED顯示模塊等器件設(shè)計控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫濕度采集、LED顯示、溫濕度自動調(diào)節(jié)功能。 K1=。 M2=。此系統(tǒng)具有大范圍漸近穩(wěn)定性，系統(tǒng)參數(shù)容易確定。P (n)一一輸出量P為第n次需要保持的值。K2一一抑制系數(shù)，0K21。Kp一一比例增益。表中其它符號說明如下:e (mn)一一e的第n個極值。離散化之后用e (n)表示e的當(dāng)前值，e (n1) ,e (n2)表示前1 , 2個周期的e值，△e (n) =e (n卜e (n1) ,De (n1) =e (n1)一。這種智能控制算法的最主要優(yōu)點是，它既不需要事先知道也不需要在線辮識被控制對象的精確模型，就能實現(xiàn)既快速又高精度的控制，且具有極強(qiáng)的魯棒性.此次設(shè)計的控制算法可以歸納如表21所示。仿人智能控制算法，從控制結(jié)構(gòu)和控制行為兩方面模仿了人的一些特點和功能，其中包括人的在線特性辮識、特性記憶以及直覺推理邏輯等。從這個意義上講，可以把具有智能信息處理、智能反饋和智能拉制決策的控制方式，稱為智能控制。控制也已經(jīng)不是單純地執(zhí)行某一單一控制規(guī)律，而是根據(jù)動態(tài)過程需要采取多種策略組合，以進(jìn)行更有效的控制。顯然，控制系統(tǒng)中的信息也不單純的僅僅是一種信號數(shù)值的大小，而且包括知識、經(jīng)驗等在內(nèi)的多種信息。 智能PID控制控制論的三個最為基本而又重要的概念:、反饋和控制。式(2. 6)還可以表示為下式:式(2. 7)表示第n次輸出的增量△Y (n) ,等于第n次與第n1次調(diào)節(jié)器的差值，即在第n1次的基礎(chǔ)之上增加(減少)的量。因此，進(jìn)行如下改動:根據(jù)推理，可寫出第(n1)次的PID的輸出表達(dá)式: （）用式（—）可得到： 式中：由式()可知，要計算第n次輸出值Y (n)，只需知丫(n1) . e (n) .e (n1) , e (n2)即可，與式(2. 4)相比，計算要簡單得多。由式(2. 4)可以看出，要想計算Y（n），不僅需要本次與上次的偏差信號e (n)和e (n1)，而且還要在積分項把歷次的偏差信號e(j)進(jìn)行相加?！鱰=T一一采樣周期。Td 一一調(diào)節(jié)器的微分時間。 e (t)一一調(diào)節(jié)器的偏差信號Kp 一一調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。其參數(shù)的選擇，通常通過湊試法，實驗法或由試驗得來的經(jīng)驗公式來確定，是一個比較復(fù)雜的過程。該控制器的傳遞函數(shù)：Gc (s) =Kp* (1+Td*s)如果它的輸入信號是e (t) ,輸出信號是u (t)，則有：u (t) =Kp*e (t)+Kp*Td*e (t)′可見它所產(chǎn)生的控制作用不僅反映誤差信號而且還反映誤差信號的變化率。所以，微分作用不能單獨使用，它總是與比例作用結(jié)合起來使用。微分環(huán)節(jié)可以改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。也就是說，在靜態(tài)必須靠一定的誤差來維持輸出與輸入之間的比例關(guān)系然而，系統(tǒng)中加入積分單元，可以改變系統(tǒng)的閉環(huán)特征多項式，從而可能使一個穩(wěn)定的系統(tǒng)變?yōu)橐粋€不穩(wěn)定的系統(tǒng)。這一點是比例控制器做不到的。在靜態(tài)下，積分拉制器的輸入信號e (t)雖然為零，但它的輸出信號u (t)仍可以維持在某一非零值。但比例系數(shù)太大，會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。在控制系統(tǒng)中，進(jìn)行校正的方式有很多，串聯(lián)校正采用的比較普遍。這種措施稱為校正。因此，要嚴(yán)格遵守相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，從每個環(huán)節(jié)著手，盡量減小誤差。因此采用智能PID控制。對于此次恒溫、恒濕控制箱的溫度在10度一140度之間按任意給定曲線跟隨，其控制精度均在正負(fù)0. 2度之間，抖坡函數(shù)和階躍函數(shù)的拐點處無尖峰，也即無超調(diào)。人腦的發(fā)達(dá)程度應(yīng)當(dāng)是人類相對于地球上的其它生命之所以如此優(yōu)越的生活的一個最本質(zhì)的原因。（2） 對溫度、濕度采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件數(shù)字濾波,提高采樣數(shù)據(jù)的可靠性。圖 系統(tǒng)主流程如圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計采用模塊化設(shè)計，包括系統(tǒng)初始化、鍵盤顯示管理、信號采樣、溫度（濕度）調(diào)控、故障保護(hù)等。主程序是整個測控系統(tǒng)中最重要的程序，各個子程序都在主程序的協(xié)調(diào)指揮下運行，是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)程序，可以被任何優(yōu)先級的中斷請求所打斷。報警采用單片機(jī)外接一個三極管驅(qū)動蜂鳴器來實現(xiàn)。欲輸入設(shè)定值時，按一下“輸入使能鍵”， 程序進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)，再按“模式設(shè)定鍵”，可選擇不同的參數(shù)，即可以選擇輸入溫度值、濕度值、CO2濃度值；按下“左移鍵”可以選擇各值的各個位數(shù)進(jìn)行輸入；再按下“加法鍵”或“減法鍵”，即可輸入對應(yīng)位的值；點按一下“左移鍵”，輸入輸入另一位……這樣可完成各個環(huán)境參數(shù)的設(shè)定。因而機(jī)械觸點在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動作決定，一般為5ms～20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短是由操作人員的按鍵按壓時間長短決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒不等。獨立式鍵盤輸入適合于按鍵輸入不多的情況，具有占用口線較少、軟件編寫簡單容易等特點。當(dāng)線圈斷電時，主閥口打開，介質(zhì)流通。當(dāng)線圈斷電時，主閥口關(guān)閉，介質(zhì)截止。R23為出發(fā)限電阻，R25為BCR門極電阻，為防止誤觸發(fā)，提高抗干擾能力，從而U2導(dǎo)通，觸發(fā)高溫電磁閥導(dǎo)通，接通交流負(fù)載。. A/D轉(zhuǎn)換電路 LED顯示電路本系統(tǒng)采用74HC573鎖存器控制6個數(shù)碼管用動態(tài)掃描方式顯示溫度與濕度值。分辨率8位，轉(zhuǎn)換時間100μs，輸入電壓范圍為0~5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。圖中電容103即10000皮法。 所示: 復(fù)位電路 溫度傳感器電路。本設(shè)計中采用的復(fù)位電路，該電路是采用上電和按鍵都有效地復(fù)位電路，此電路能實現(xiàn)開機(jī)和單片機(jī)在運行時的復(fù)位，開機(jī)復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動實現(xiàn)復(fù)位操作，開機(jī)瞬間單片機(jī)的RESET 引腳獲得高電平，隨著電容的充電RESET 的高電平將逐漸下降，RESET 引腳的高電平只要能保持足夠的時間，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST 引腳加上持續(xù)兩個機(jī)器周期（24 個振蕩周期）的高電平。 振蕩電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并在這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個單元取指令。單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以51單片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 HIH3610性能指標(biāo) 單片機(jī)外圍電路設(shè)計在本系統(tǒng)中單片機(jī)的外圍電路較多，可分為以下幾部分：單片機(jī)最小電路、溫濕度傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路、LED顯示電路、鍵盤輸入及報警電路等。%RH/℃（可忽略）%RH/℃（一般小于1%RH典型，固定環(huán)境，15℃以上）濕度范圍工作儲存0到100%RH，非凝結(jié)(1)0到90%RH，非凝結(jié)溫度范圍工作儲存40～+85℃51～+125℃操作對靜電干擾敏感，二級管最大保護(hù)至15KV注： 長時間處于90%RH時，將引起177。%RHRH反應(yīng)時間1/e25℃5秒，慢流動的空氣中RH穩(wěn)定性177。%RH典型值RH遲滯177。5%RH，060%RH；177。在該設(shè)計中溫度的極限參數(shù)為：5O℃≤T≤7O℃；濕度的極限參數(shù)為l％≤H≤99％；溫度的顯示分度為0．1℃；濕度的顯示分度為0．5％；芯片特點：●低成本，大批量OEM設(shè)計●精度2%，激光修正互換性至5%●線性電壓輸出對應(yīng)%RH●低功耗設(shè)計：200μA驅(qū)動電流●快速反應(yīng)：15秒●穩(wěn)定性好、低漂移、抗化學(xué)腐蝕性能●HIH3610有許多性能指標(biāo)，RH精度（1）177。送LM258，在此處LM258起電壓跟隨作用，以與采集現(xiàn)場隔離和提高帶負(fù)載能力。： DS18B20引腳定義：(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）?！　、壑С侄帱c組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定?！　〖夹g(shù)性能：　?、侏毺氐膯尉€接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋