【正文】 同測(cè)試任務(wù)或升級(jí)換代，能建立起一個(gè)可掌握生產(chǎn)過(guò)程的信息資料，并能以監(jiān)測(cè)、分析、控制和優(yōu)化等手段為及時(shí)的人工決策和控制提供依據(jù)的測(cè)控系統(tǒng)。準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件，所以對(duì)溫度進(jìn)行控制是非常必要且有意義的。MCU目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 課題的研究背景及意義 1 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 課題研究的主要內(nèi)容 3第二章 被控對(duì)象及控制策略 4 系統(tǒng)模型的建立 4 控制策略研究 6 仿真分析 8 本章小結(jié) 9第三章 溫度測(cè)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 10 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 10 AT89S52 單片機(jī)及其最小系統(tǒng) 14 人機(jī)交互接口電路設(shè)計(jì) 16 鍵盤(pán)電路 16 顯示電路 16 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 18 溫度控制電路的設(shè)計(jì) 18 串口通信電路 20 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 20 本章小結(jié) 21第四章 溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 22 系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 22 軟件設(shè)計(jì)概述 22 主控模塊 22 數(shù)據(jù)采集子模塊 23 控制算法子模塊 24 25 本章小結(jié) 25結(jié)束語(yǔ) 26致 謝 27參考文獻(xiàn) 28第一章 緒 論 課題的研究背景及意義物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究以及日常生活中需要普遍進(jìn)行測(cè)量和控制的一個(gè)非常重要的物理量，如：在冶金、機(jī)械、石油化工、電力等工業(yè)生產(chǎn)中的溫度控制；在溫室花房、蔬果大棚、糧倉(cāng)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)控；與我們生活息息相關(guān)的微波爐、電熱水器、電烤箱、空調(diào)等家用電器的溫度控制；高等院校實(shí)驗(yàn)室微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中將溫度作為被測(cè)參數(shù)，供學(xué)生做綜合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)或課程設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞：溫度測(cè)控 PID控制 單片機(jī) Abstract In this paper the advantages and disadvantages of PID control andfuzzy control is analyzed and the method of bining them together is presented. Thefuzzy selftuning PID control method, which involves fuzzy control rules, is employed toachieve realtime adjustments to the threeparametersand of the PID. The simulation results show that the controller based on fuzzy selftuning PID control algorithm is the best one, because the regulating time is short, the overshoot and the steadyerror is very little. It can meet the control demands and it’s antiinterference ability is very strong. The designing method and realization of the system are discussed in detail. The MCU is the singlechip microprocessor AT89S52, Ktype thermocouple is used as temperature sensor, and MAX6675 is used as A/D converter. When getting the input orders, MCU works out the control value and gives pulse signal to drive the performance unit which is posed of photoelectrical coupler MOC3061 and TRIACS BT136. Host puter collects the data through serial munication and uses a modular design approach. Key words: Temperature Measurement and Control。下位機(jī)以 AT89S52 單片機(jī)為微處理器，K 型熱電偶為傳感器，由 MAX6675 熱電偶信號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)根據(jù)輸入的各種命令，進(jìn)行智能算法得到控制量，通過(guò)零觸發(fā)光電耦合器件 MOC3061 和晶閘管 BT136 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！作 者 簽 名： 年 月 日28摘 要本論文分析了PID控制和模糊控制的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮將它們結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，采用模糊規(guī)則在線整定 PID 的三個(gè)參數(shù)的模糊自適應(yīng) PID 控制方案。3．在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PID的溫度控制與測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)二〇一二年六月 畢業(yè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)承諾書(shū)1．本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)《溫度控制與測(cè)量系統(tǒng)》，是認(rèn)真學(xué)習(xí)理解學(xué)校的《長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)工作條例》后，在教師的指導(dǎo)下，保質(zhì)保量獨(dú)立地完成了任務(wù)書(shū)中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。2．本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)中引用他人的觀點(diǎn)和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)形式列出，對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。4．本人完全了解學(xué)校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學(xué)校保留畢業(yè)設(shè)計(jì)的復(fù)印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。本論文設(shè)計(jì)了一種基于模糊自整定 PID 算法的控制器，詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)串口通信將下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)送至上位機(jī)。PIDControl。溫度控制對(duì)于小到人民的日常生活、大到鋼鐵等大型工業(yè)生產(chǎn)工程都具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，溫度測(cè)控系統(tǒng)一般使用的還是傳統(tǒng)儀器，以單臺(tái)儀器獨(dú)立工作、手工操作、人工記錄和分析判斷信息為主要設(shè)計(jì)思想，其功能和規(guī)格一般被廠家所固定，使用時(shí)需要通過(guò)硬件或者固化的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶無(wú)法隨意改變其結(jié)構(gòu)和功能，不具有通用性。顯然，傳統(tǒng)儀器已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的要求?？傮w而言，測(cè)控領(lǐng)域主要面臨了以下幾大問(wèn)題：(l)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度太快，彼此之間的兼容性較差；(2)難以滿足用戶不同層次和不斷變化的要求；(3)對(duì)測(cè)控系統(tǒng)集成入網(wǎng)、并能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)和交互的需求日益迫切。上述差距，是我們必須努力克服的。虛擬儀器為人們建立檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。同時(shí)，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，人工智能技術(shù)的深入研究，也為控制系統(tǒng)的理論領(lǐng)域增加了新的內(nèi)容。利用現(xiàn)代控制理論與虛擬儀器技術(shù)，將智能控制與傳統(tǒng)控制有機(jī)綜合應(yīng)用，提高測(cè)量精度，設(shè)計(jì)出適用于不同加熱條件和要求的智能型溫度測(cè)控系統(tǒng)是當(dāng)今測(cè)溫研究的一個(gè)重點(diǎn)。另一方面基于控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的要求，目前在國(guó)內(nèi)高校，虛擬儀器正逐步走進(jìn)理工科課堂和實(shí)驗(yàn)室，用虛擬儀器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能溫度測(cè)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將其用于實(shí)驗(yàn)室電烤箱的溫度控制，使其達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，來(lái)滿足自動(dòng)控制技術(shù)、單片機(jī)、虛擬儀器技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)等多門(mén)課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，并能用作學(xué)生綜合實(shí)訓(xùn)或課程設(shè)計(jì),系統(tǒng)的使用和維護(hù)費(fèi)用低。1974年，Mamdani 首次將模糊邏輯和模糊推理用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，標(biāo)志著人們用模糊邏輯進(jìn)行工業(yè)控制的開(kāi)始。20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó)、英國(guó)相繼發(fā)表《智能控制專輯》，德國(guó)、日本等國(guó)家也連續(xù)發(fā)表多篇智能溫度控制在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用方面的論文。早在 1965 年我國(guó)著名科學(xué)家傅京孫首先提出把人工智能啟發(fā)式推理規(guī)則引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，并于 1971 年提出人工智能和自動(dòng)控制交叉學(xué)科，奠定了國(guó)內(nèi)智能控制發(fā)展的基礎(chǔ)。由于溫度控制涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等眾多領(lǐng)域，智能溫度控制技術(shù)成為國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的重要內(nèi)容，在科技刊物上發(fā)表的與智能溫度控制有關(guān)的論文也相繼增多。目前，國(guó)外已研制出智能化、精度高、小型化的智能溫度控制器，開(kāi)發(fā)出成熟的智能控制算法和控制軟件。目前國(guó)內(nèi)成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 PID 控制為主，商品化的智能控制系統(tǒng)少，在智能控制技術(shù)研究方面投入的人力、物力還不夠。本課題的具體研究?jī)?nèi)容如下：第一章：論述智能溫度測(cè)控系統(tǒng)課題的背景和意義，溫度測(cè)控系統(tǒng)控制方案，課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本論文的主要內(nèi)容。第三章：智能溫度測(cè)控系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。第四章：智能溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，給出了各主控模塊的子程序流程圖,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。機(jī)理建模理論上可以很精確，但實(shí)際上受客觀條件的限制很難做到，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)必須事先做許多簡(jiǎn)化和理想化才能建立模型。實(shí)驗(yàn)建模把被研究的對(duì)象看作一個(gè)黑箱，通過(guò)輸入信號(hào)，研究對(duì)象的輸出響應(yīng)信號(hào)與輸入激勵(lì)信號(hào)之間的關(guān)系，估計(jì)出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，尤其對(duì)一些不易了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)理不明的“黑箱”系統(tǒng)更是如此。電烤箱是一個(gè)具有熱容量的對(duì)象，當(dāng)系統(tǒng)上電以后，箱內(nèi)的溫度是一個(gè)隨時(shí)間逐漸上升的過(guò)程。電烤箱模型參數(shù)的辨識(shí)常用的方法是階躍響應(yīng)法。在獲得對(duì)象的飛升曲線后可用 CohnCoon 公式求對(duì)象參數(shù)。 圖 21 一階慣性純滯后對(duì)象飛升曲線CohnCoon 公式如下： （22） （23） （2