【正文】 ............................................................................................................. 32 附錄一：總電路圖 ........................................................................................ 32 附錄二： 程序 變量定義 ................................................................................ 33 附錄三：實(shí)物圖 ............................................................................................ 35 致 謝 ................................................................................................................... 36 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘 要 III 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(xiě)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 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘 要 V 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ： 理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。所以在現(xiàn)代越來(lái)越多的人開(kāi)始針對(duì)溫度的控制進(jìn)行著深入研究。本系統(tǒng)通過(guò) PID 算法控制，將溫度控制在0 到 100 度之間，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)的顯示溫度且能夠?qū)囟缺３衷谝粋€(gè)給定值，最大誤差不超過(guò) 1 攝氏度。通過(guò)時(shí)間比例輸出結(jié)果來(lái)控制雙向可控硅的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而達(dá)到對(duì)水溫控制的效果。s change, in turn, to change the output current, the current signal hands down the A/D conversion process to the MCU after operation amplifier, MCU can displayed the realtime temperature and setting parameters by LCD display, at the same time, paring with a temperature which is given through the keyboard can start PID arithmetic. Through the result of the time scale output to control the bidirectional thyristor39。 The temperature。 PID control 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位 第 1 章 緒 論 1 1 緒 論 本課題研究背景和意義 近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)成為比較常見(jiàn)的控制系統(tǒng)。因此，一批又一批的溫度控制器被人們生產(chǎn)出來(lái)，被應(yīng)用在冶金、化工、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域，與人們的生活息息相關(guān)。取代傳統(tǒng)的溫度控制器。人們將溫度控制跟單片機(jī)相結(jié)合做出各種適合各種場(chǎng)合的溫度控制器。 而本課題通過(guò)溫度 改變傳感器 PT100 的阻值進(jìn)而改變輸出電流，將這個(gè)電流信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大后再交給 A/D 轉(zhuǎn)換處理后傳給單片機(jī)，單片機(jī)能夠?qū)?shí)時(shí)的溫度和給定的溫度通過(guò) LCD 顯示屏顯示出來(lái)，同時(shí)通過(guò)將反饋信號(hào)與設(shè)定的值進(jìn)行比較所得的偏差，將這個(gè)差值進(jìn)行 PID 控制算法處理后所得到的信號(hào)作為功率電路的輸入值，根據(jù) PID 控制算法處理后得到的值，通過(guò)時(shí)間比例輸出來(lái)控制雙向可控硅的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而達(dá)到對(duì)水溫的控制效果。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 目前，國(guó)外的溫度控制技術(shù)已經(jīng)處于集 成化，智能化，使用方便的階段，而國(guó)內(nèi)許多的溫度控制器還是處于體積龐大，溫度控制準(zhǔn)確性不高的階段，總體的發(fā)展的水平不高。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 2 2 總體方案設(shè)計(jì) 方案論證 溫度感應(yīng)器的選用 （ 1）采用熱敏電阻：熱敏電阻具有工作范圍廣，靈敏度高，體積小等特點(diǎn)，但是熱敏電阻在工作的時(shí)候會(huì)長(zhǎng)期的處于一個(gè)不動(dòng)的狀態(tài)， 其實(shí)物圖如圖 所示。而且熱敏電阻工作處于一個(gè)線(xiàn)性 的 狀態(tài)，在本次的實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中溫度常常會(huì)處于一個(gè)非線(xiàn)性的狀態(tài)，所以 熱敏電阻 圖 熱敏電阻 不適合本次的課題。 其實(shí)物圖如圖 所示。雖然它的工作的溫度范圍 55℃ ~+150℃ 但是在但使用 AD590 需要配合高精度的 ADC 配合使用才能得到數(shù)據(jù)，所以在使 用 AD590 時(shí)電路比較復(fù)雜 ， 成本高 ， 不適合 本次的課題。其實(shí)物 圖如圖 所示。 圖 PT100 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 3 （ 4）采用 DS18B20:DS18B20 具有在使用時(shí)不需要外接原件，單線(xiàn)的接口的方式等特點(diǎn)，其實(shí)物圖如圖 所示。 圖 DS18B20 控制算法選擇 （ 1）采用傳統(tǒng) PID：傳統(tǒng) PID 具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易 ，使用方便的特點(diǎn) ， 但是其在使用過(guò)程中 有超調(diào)和溫度上升不夠快 ，在此過(guò)程中產(chǎn)生的誤差過(guò)大，所以已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足一般的需求，不適合本次的課題 。 同時(shí)分段 PID，顧名思義就是能夠夠 按每部分加熱 的不同要求進(jìn)行 靈活 的 調(diào) 整 從而 達(dá)到較好的調(diào)溫效果 ，所以比較的適合本次的課題。 電源環(huán)節(jié) （ 1）采用直流升壓電路：直流升壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 不過(guò)其 成本低但其轉(zhuǎn)化率低，輸出功率小， 所以 這種電路適用于萬(wàn)用表中。 系統(tǒng)組成總結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)組成總結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 。通過(guò)時(shí)間比例輸出來(lái)控制雙向可控硅的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而達(dá)到對(duì)水溫的控制?？傇O(shè)計(jì)圖如圖 所示。 圖 溫度檢測(cè)信號(hào)處理電路 其中 PT100 溫度傳感器 ，它的 電阻 阻值 能夠 隨 著溫度的變化而改變 ，大約是一個(gè)線(xiàn)性的關(guān)系 。 而本次課題的溫度區(qū)間在 0℃ ~100℃ ,其線(xiàn)性結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 R/T 曲線(xiàn)和相應(yīng)的分度表如 表 所示。即溫度對(duì)應(yīng)電阻，電阻對(duì)應(yīng)電壓，電壓對(duì)應(yīng) ADC 的值，金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 7 只要反過(guò)來(lái)推導(dǎo)就能夠最終算出當(dāng)前溫度的值。 與普通的計(jì)算機(jī)相比較，單片機(jī)只缺少 I/O 設(shè)備，但是 它 更加 強(qiáng)調(diào)自供應(yīng) 能力 和節(jié)約成本。 盡管如此單片機(jī)還是被人們廣泛應(yīng)用。 圖 單片機(jī)模塊 STC12C5A60S2 單片機(jī)是在普通 51 單片機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi) 發(fā)的一種新型單片機(jī)，具有運(yùn)行高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等特點(diǎn)，它的指令代碼不但能夠完全兼容傳統(tǒng)的 51單片機(jī) ,而且其的空間容量也是非常的大，同時(shí)它的運(yùn)行速度相比傳統(tǒng)的 51 單片機(jī)，比傳統(tǒng)的 51 單片機(jī)快了將近 812 倍。所以現(xiàn)在的 STC12C5A60S2 已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的 51 單片機(jī)，在社會(huì)生活中被廣泛應(yīng)用。 .片上集成有 1280 字節(jié) RAM。 通用 I/O 口 ； 有 EEPROM 功能 。 內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口 外部中斷 I/O 口 7 路 1有 10 個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換端口 。 VCC：供電電壓 。 ~ 效果相同，既可以作為輸入也可以作為輸出，既可用作數(shù)據(jù)總線(xiàn)也可以用作地址總線(xiàn)。當(dāng)這 8 個(gè)端口作為地址或是數(shù)據(jù)總線(xiàn)使用時(shí)，其地址線(xiàn)是低 8 位的 A0~A7，數(shù)據(jù)線(xiàn)是 D0~D7； 口：可用作 I/O 口，也可用作時(shí)間輸出，當(dāng)使用 ADC 時(shí)，其輸入的通道為 0； 口：當(dāng)使用 ADC 時(shí)，其輸入通道為 1； 口：可當(dāng)做 I/O 口使用，同時(shí)也可以作為數(shù)據(jù)的接受端，使用 ADC 的輸入為 2； 口： 主要用作外部信號(hào)的捕捉，脈寬 /沖的輸出，同時(shí)是數(shù)據(jù)串口的發(fā)送端。不同的是 ~ 在使用地址總線(xiàn)時(shí)時(shí)低 8 位，而 ~ 為高 8 位。在整個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換 的過(guò)程中包括采樣、保持、 量化和編碼 這幾個(gè)過(guò)程 。如圖 所示，單片機(jī) 1 號(hào)口就是接受從 PT100 直接傳輸過(guò)來(lái)的電壓模擬信號(hào)，其經(jīng)過(guò) ADC 轉(zhuǎn)換后能夠獲得一個(gè)數(shù)字的信號(hào)最終傳給 P0 口。 A/D 轉(zhuǎn)換分為積分型、逐次比較型、并 /串型比較型等。經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號(hào)有 8 位的， 10 位的， 12 位的，14 位的或是 16 位的。在本次的課題中 A/D 轉(zhuǎn)換輸出的信號(hào)是 10 位的信號(hào)。就是通過(guò)改變一個(gè)周期內(nèi)加熱器的導(dǎo)通跟關(guān)閉從而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制的效果。如圖 所示。 圖 功率控制輸出電路 光電耦合器 又稱(chēng) 光電隔離器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。 本次課題需要的是能夠?qū)崟r(shí)的控制水溫即能夠?qū)崟r(shí)的控制功率，所以對(duì)輸入跟輸出信號(hào)的隔離效果要好，而光耦正好能滿(mǎn)足這個(gè)要求。 其工作原理就是當(dāng)一個(gè) 電信號(hào) 輸入后，此時(shí)光耦能夠 驅(qū)動(dòng) 一個(gè) 發(fā)光二極管， 在光耦內(nèi)有一個(gè)光探測(cè)器，當(dāng)接受到發(fā)光二極管發(fā)來(lái)的光線(xiàn)后，該 光探測(cè)器接 能夠產(chǎn)生一個(gè) 光電流，再經(jīng)過(guò) 光耦的 進(jìn)一步放大 減小誤差，在經(jīng)過(guò)放大后的電流信號(hào)直接 輸出。 雙向 可控硅 是在普通 的 可控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展 過(guò)來(lái) 的，它 是由 兩只反極性并聯(lián)的可控硅組成 ， 在這兩個(gè)可控硅中只要加一個(gè)觸發(fā)電路，就可以實(shí)現(xiàn)控制 ， 比較的適合用在交流控制的電路中。 在本次課題的過(guò)程中由于單片機(jī)的電壓輸入為 5V，而為了使做出的實(shí)物顯得簡(jiǎn)潔一些，于是采用 了一個(gè)直流降壓電路連接在 220V 的電壓上，與鍋爐共用一個(gè)電壓。如圖 ，而外金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 11 接一個(gè)電容的效果是為了起到濾波的作用。 KEY1 是自整定按鍵， KEY2 是給定溫度的升高， KEY3 是給定溫度的降低。 圖 按鍵模塊電路圖 顯示模塊電路 本次課題的顯示模塊采用的是 LCD12864 的微型液晶屏。通過(guò)對(duì) 芯片 寫(xiě)入數(shù)據(jù)，從而控制點(diǎn)的亮滅，進(jìn)而能夠顯示字符、數(shù)字