【正文】 溫度傳感器是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。外圍電路簡(jiǎn)單。模擬集成溫度傳感器是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC。主要表現(xiàn)在以下兩方面：、智能化、系統(tǒng)化的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件；、自動(dòng)溫度補(bǔ)償和自動(dòng)校準(zhǔn)濕度等項(xiàng)新技術(shù)。目前，溫度傳感器正朝著集成化、智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展；與此同時(shí)，溫度測(cè)量技術(shù)也在不斷進(jìn)步。A=103 ；B=107；C=1012。] ()在溫度為0850℃范圍內(nèi)為：Rt=R0(1+At+Bt178。鉑熱電阻值與溫度之間的關(guān)系式，在不同的溫度范圍內(nèi)用不同的數(shù)學(xué)模型表示：在溫度為2000℃范圍內(nèi)為：Rt=R0 [1+At+Bt178。減小溫度測(cè)量范圍，將使非線性減小。其阻值和溫度變化的函數(shù)在0200℃范圍內(nèi)擁有較好的線性關(guān)系，隨著測(cè)量范圍的增大，非線性越來(lái)越嚴(yán)重。在中低溫的測(cè)量任務(wù)中，PT100因其測(cè)量精度高、測(cè)溫范圍寬、穩(wěn)定性好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 熱電偶類型溫度范圍熱電偶類型溫度范圍S50℃～1768℃N270℃～1300℃R50℃～1768℃E270℃～1000℃B0℃～1820℃J210℃～1200℃K270℃～1372℃T270℃～400℃熱電阻類型溫度范圍熱電阻類型溫度范圍Pt10200℃～850℃Cu5050℃～150℃Pt100200℃～850℃Cu10050℃～150℃PT100鉑熱電阻是一種由金屬鉑作為原料制成的溫度傳感元件。各類常用熱電偶和熱電阻測(cè)溫范圍如表21。熱電阻與熱電偶的選擇最大的區(qū)別就是溫度范圍的選擇，熱電阻是測(cè)量低溫的溫度傳感器，一般測(cè)量溫度在200～800℃，而熱電偶是測(cè)量中高溫的溫度傳感器，一般測(cè)量溫度在400～1800℃，在選擇時(shí)如果測(cè)量溫度在200℃左右就應(yīng)該選擇熱電阻測(cè)量，如果測(cè)量溫度在600℃就應(yīng)該選擇K型熱電偶，如果測(cè)量溫度在1200～1600℃就應(yīng)該選擇S型或者B型熱電偶。其中鉑熱電阻是目前熱電阻中性能最好的，主要用作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表,記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時(shí)，顯示儀表將會(huì)指示出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的溫度值。半導(dǎo)體傳感器的接口形式多樣，從電壓輸出到串行SPI/微線接口都可以。如果一個(gè)恒定電流流過(guò)正向偏置的硅PN結(jié)，正向壓降在溫度每變化1℃。熱敏電阻器主要缺點(diǎn)是阻值和溫度的關(guān)系非線性嚴(yán)重；元件一致性和互換性差；易老化且穩(wěn)定性較差；除特殊高溫?zé)崦綦娮柰?，絕大多數(shù)熱敏電阻僅適合0～150℃范圍。熱敏電阻一般有一個(gè)誤差范圍，用來(lái)規(guī)定樣品之間的一致性。在所有被動(dòng)式溫度傳感器中，熱敏電阻的靈敏度最高，但熱敏電阻的電阻/溫度曲線是非線性的。熱敏電阻器的典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。 溫度傳感器是應(yīng)用系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)世界之間的橋梁，不論是在科學(xué)研究領(lǐng)域還是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，都有十分廣泛的應(yīng)用?？傊?，本設(shè)計(jì)應(yīng)該具有多路染色機(jī)溫度控制器的基本性能，對(duì)其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行很好的研究和應(yīng)用，符合相關(guān)方面的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的具體功能為：采用鉑熱電阻測(cè)溫，能同時(shí)對(duì)8臺(tái)染色機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制及染缸實(shí)測(cè)溫度的顯示，使其控溫范圍為25℃135℃，且控溫精度達(dá)到177。為了滿足市場(chǎng)的需要和給客戶提供一個(gè)實(shí)用的微電腦多路染色機(jī)溫度控制器，本設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、溫度采集技術(shù)、溫度控制技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各染色機(jī)染缸的溫度進(jìn)行測(cè)量和控制。針對(duì)染布生產(chǎn)環(huán)境電磁干擾大，染布工藝要求溫度升降速度恒定、保溫溫度偏差小的特性，產(chǎn)生了一種基于單片機(jī)控制的染色機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。以染色過(guò)程的溫度跟蹤控制系統(tǒng)為背景,針對(duì)溫度對(duì)象動(dòng)態(tài)范圍寬,其動(dòng)態(tài)特性隨溫度變化且存在結(jié)構(gòu)變化,以STC89C52為核心，采用軟件方法通過(guò)STC89C52對(duì)溫度采集、溫度控制系統(tǒng)的控制來(lái)達(dá)到控制溫度的目的。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)和生活中，溫度控制的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。這種染色機(jī)作為印染行業(yè)最主要的生產(chǎn)設(shè)備，其控制手段主要是對(duì)溫度進(jìn)行控制，還不能嚴(yán)格執(zhí)行染色的工藝標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到布匹著色所要求的質(zhì)量，同時(shí)耗費(fèi)大量是水、電資源。國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)通過(guò)詳細(xì)的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及相關(guān)情報(bào)的收集，為客戶提供了各種染色機(jī)產(chǎn)品核心技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)備配套、高端技術(shù)應(yīng)用等多方面的信息，對(duì)于企業(yè)了解各類成衫染色機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r十分有益。市場(chǎng)需求是決定染色機(jī)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，通過(guò)參考大量文獻(xiàn)對(duì)染色機(jī)的工藝技術(shù)進(jìn)展做了系統(tǒng)了解如下：從21世紀(jì)到2008年，本國(guó)從事染色機(jī)行業(yè)的企業(yè)和人員呈現(xiàn)一直持續(xù)發(fā)展，增多的趨勢(shì)；2009年后呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的狀態(tài)。一般從進(jìn)布到出布，可連續(xù)完成精練、漂白、染色、水洗等工藝過(guò)程。由此可見(jiàn)，由微電腦控制的多路染色機(jī)的溫度控制器的研究顯得尤為重要。當(dāng)溫度降到某一特定溫度值時(shí)，校正浴比，在加入染料或助劑。升溫過(guò)程采用蒸汽加熱，降溫階段采用冷卻水冷卻。因此，對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。如果操作過(guò)程沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)和要求，就容易使織物產(chǎn)生色差、缸差、條痕等疵點(diǎn)，造成復(fù)染率上升，生產(chǎn)成本增加等問(wèn)題。在染色工序中，影響染色的因素主要有染液濃度、溫度、液位等，其中溫度控制是很重要而又復(fù)雜的控制過(guò)程。各種染色機(jī)的出現(xiàn)，逐漸代替了手工染色工藝進(jìn)入了染色行業(yè)的應(yīng)用里。伴隨本國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革步伐的加快以及印染行業(yè)的不斷發(fā)展，染色機(jī)的研制和開發(fā)也在逐步形成規(guī)模。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目：微電腦多路染色機(jī)溫度控制器的硬件設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄第一章 前言 1第二章 相關(guān)技術(shù)及理論分析 3 3 6第三章 微電腦多路染色機(jī)溫度控制器的系統(tǒng)組成及工作原理 9 9 9 9第四章 微電腦多路染色機(jī)溫度控制器的硬件設(shè)計(jì)電路 11 溫度采集模塊 11 多路開關(guān)選擇模塊 13 放大電路模塊 15 A/D轉(zhuǎn)換模塊 17 鍵盤顯示模塊 18 19 20 21 溫控模塊 22 23 26 報(bào)警模塊 26 時(shí)鐘模塊 28 單片機(jī)基本系統(tǒng) 29 系統(tǒng)總電路設(shè)計(jì) 30第五章 微電腦多路染色機(jī)溫度控制器的軟件設(shè)計(jì) 31 主程序設(shè)計(jì) 31 中斷服務(wù)程序 32 算法子程序 33 鍵盤顯示子程序 33第六章 微電腦多路染色機(jī)溫度控制器的系統(tǒng)調(diào)試 35 35 35 37 37第七章 總結(jié) 38 38 38致 謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄 A 原理總圖 41附錄 B PCB圖 42附錄 C 實(shí)物圖 4348南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第一章 前言當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展日新月異，各行各業(yè)都在迅猛崛起，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論及溫度測(cè)量控制技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，在紡織服裝等行業(yè)里，染色工藝的地位也日漸突出。對(duì)其技術(shù)工藝和控制水平的要求也越來(lái)越高。染色工序在紡織品生產(chǎn)中占有重要地位，染色質(zhì)量直接決定了紡織品的色澤、外觀，甚至還影響紡織品的生產(chǎn)成本。染色過(guò)程實(shí)際上是由工藝人員針對(duì)不同織物的一條溫度曲線，執(zhí)行每個(gè)工藝對(duì)染色的溫度中升溫及降溫過(guò)程的嚴(yán)格控制。[2]而溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。傳統(tǒng)的染色工藝過(guò)程主要由升溫、保溫、降溫等幾個(gè)連續(xù)階段組成。在升溫過(guò)程中，當(dāng)溫度達(dá)到某一特定溫度值時(shí)，保溫一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)加入染料、助劑等化學(xué)藥品。隨著染色工藝的迅速發(fā)展和印染技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)染色機(jī)溫度控制的要求也在逐步增長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出安全、實(shí)用、節(jié)能、智能化和數(shù)字化的染色機(jī)溫度控制器已成必然趨勢(shì)。近期國(guó)外的各類染色機(jī)的技術(shù)性能已經(jīng)發(fā)生了很大的變化和提高，有著較高的織物加工范圍和較廣的工藝適應(yīng)性，并且實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。根據(jù)目前的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求來(lái)看，隨著本國(guó)染色機(jī)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。如今，多數(shù)染色機(jī)企業(yè)開始走上不斷研制新產(chǎn)品的路線，不再拘泥于數(shù)量，規(guī)模的增大，向創(chuàng)新型企業(yè)發(fā)展。相對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展，現(xiàn)今大部分印染廠還是沿襲傳統(tǒng)的操作方式：升/降溫控制采用智能儀表，前/后處理依然為人工操作。目前，本國(guó)大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用模擬型PID調(diào)節(jié)方式的溫控儀表，溫度波動(dòng)大，產(chǎn)品合格率低。基于此，傳統(tǒng)單一的控制算法難以滿足控制要求，為保證溫度控制的精度、控制效率和可靠性，將PID算法與預(yù)測(cè)控制算法相結(jié)合，采用分時(shí)段進(jìn)行控制。使控制器能適應(yīng)染色過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的變化,保證了溫度控制的精度,可有效地提高染色質(zhì)量；使產(chǎn)品小型化、智能化，即提高了產(chǎn)品功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。溫度控制器的出現(xiàn)可以減少染色工藝中對(duì)溫度的把握度的控制，用以減少工序，而染色機(jī)由微電腦控制，操作簡(jiǎn)便，先進(jìn)的電子控制技術(shù)系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷自動(dòng)化運(yùn)行，節(jié)約能源及運(yùn)行費(fèi)用。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包含微處理器、溫度檢測(cè)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、溫度控制模塊、報(bào)警模塊以及鍵盤顯示模塊等，軟件設(shè)計(jì)上采用數(shù)字PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)染布控制過(guò)程中各個(gè)步驟溫度的精確控制。2℃，超溫時(shí)能報(bào)警。第二章 相關(guān)技術(shù)及理論分析溫度是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要測(cè)試的參數(shù)，溫度測(cè)量的應(yīng)用非常廣泛，不僅生產(chǎn)工藝需要溫度控制，有些電子產(chǎn)品還需對(duì)它們自身的溫度進(jìn)行測(cè)量，本次設(shè)計(jì)的染色機(jī)溫度控制器也要求測(cè)量染缸液體溫度。下面將對(duì)不同的溫度傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，常用的溫度傳感器有：（1）熱敏電阻器 熱敏電阻器是用來(lái)測(cè)量溫度的傳感器之一，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。一般電路中熱敏電阻和電阻串聯(lián)產(chǎn)生分壓，其阻值變化使得節(jié)點(diǎn)處的電壓也產(chǎn)生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。根據(jù)使用的材料不同，誤差值通常在1%至10%之間。（2）固態(tài)熱傳感器 最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體溫度傳感器就是一個(gè)PN結(jié)，例如二極管或晶體管基極發(fā)射極之間的PN結(jié)。很多IC利用半導(dǎo)體的這一特性來(lái)測(cè)量溫度，包括美信的MAX161國(guó)半的LM335和LM74等等。 （3）熱電偶和熱電阻熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件,是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路時(shí)，當(dāng)兩接合點(diǎn)熱電偶溫度不同時(shí)，就會(huì)在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng)，它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關(guān)，與熱電極的長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)。熱電偶由兩種不同金屬結(jié)合而成，它受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小的電壓，電壓大小取決于組成熱電偶的兩種金屬材料，有鐵康銅(J型)、銅康銅(T型)和鉻鋁(K型)熱電偶等。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。被廣泛應(yīng)用于作溫度的基準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。熱電阻與熱電偶相比有以下特點(diǎn)： ? 同樣溫度下輸出信號(hào)較大，易于測(cè)量； ? 測(cè)電阻必須借助外加電源； ? 熱電阻感溫部分尺寸較大，而熱電偶工作端是很小的焊點(diǎn)，因而熱電阻測(cè)溫的反應(yīng)速度比熱電偶慢； ? 同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測(cè)溫上限高。表21 各類常用熱電偶和熱電阻的測(cè)溫范圍其電阻值隨外界溫度的變化而變