【正文】 模擬輸入電壓范圍0～＋5V， 不需零點和滿刻度校準。此地址經譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動A／D轉換， 之后EOC 輸出信號變低， 指示轉換正在進行。當OE 輸入高電平時， 輸出三態(tài)門打開， 轉換結果的數字量輸出到數據總線上。引腳結構 ：（1）IN7~IN0：8條模擬量輸入通道 （2）地址輸入和控制線：4條 （3）數字量輸出及控制線：11條 （4）電源線及其他：5條 輸入為8個可選通的模擬量IN0IN7。 同一時刻，ADC0809只接收一路模擬量輸入，不同時刻對8路模擬量進行模數轉換。在這方面的設計中我們采用了如圖2—9所示的報警電路。圖2—9 報警電路在單片機應用系統(tǒng)工作時，除了進入系統(tǒng)正常的初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。另外，單片機的復位狀態(tài)與應用系統(tǒng)的復位狀態(tài)又是密切相關的，因此，必須熟悉單片機的復位狀態(tài)。為了保證應用系統(tǒng)可靠地復位，在設計復位電路時，通常使RST引腳保持10ms以上的高電平。單片機的復位狀態(tài)要注意以下幾點：。，還對一些特殊功能寄存器（專用寄存器）有影響。但復位不影響單片機內部的 RAM 狀態(tài)。根據這個原則，通常采用以下幾種電路：（1）上電自動復位如圖3—10（a）所示，在通電瞬間，由于RC和R的值隨時鐘頻率的變化而變化，可由實驗調整。（3）系統(tǒng)復位在實際應用系統(tǒng)中，為了保證復位電路可靠工作，常將RC電路接斯密特電路后再接入單片機復位端和外圍電路復位端。圖2—10 復位電路為提高系統(tǒng)的可靠性,由硬件的 “看門狗”。下面分析看門狗電路的工作原理：當系統(tǒng)工作正常時，看門狗電路不起作用。 時鐘電路時鐘電路用于產生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。、時鐘電路在介紹單片機引腳時，我們已經敘述過有關振蕩器的概念。這二者既有聯系又有區(qū)別。、時鐘信號的產生XTAL1（19腳）是按外部晶體管的一個引腳。輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個引腳接晶體震蕩器和微調電容，形成反饋電路，構成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。電路中的C1和C2一般取30PF ～12 MHZ，晶體震蕩器的頻率越高，振蕩頻率就越高。如圖2—11所示。本次設計中我們采用了6 MHZ的晶體震蕩器?；赜嶉_關是需要在控制室實時監(jiān)測到閥位的信號才選用的。電磁閥的選擇一般要從以下幾個方面進行考慮：1)根據工藝條件，選擇合適的調節(jié)閥結構和類型。3)根據工藝參數，計算流量系數，選擇閥的口徑。電磁閥是由氣動執(zhí)行機構和閥兩部分組成的，氣動執(zhí)行機構是接收輸入的氣源信號，產生相應的推力，使推桿發(fā)生位移，推動閥門動作；而閥是指與管路聯接的閥體組件部分，它接受執(zhí)行機構的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開度，最終控制流體流量的變化。其中直通閥比較常見，單座閥泄漏量較小，但閥前后壓差不能太大，而雙座閥正好與之相反。在高壓差、高黏度、含懸浮物和顆粒狀物質流體的控制中可選用角形閥。蝶閥適用于大流量、低壓差的氣體介質。本次設計，我們采用ZCM煤氣(液用)電磁閥。適用于城市煤氣、液化石油氣、天然氣等多種煤氣為加熱燃燒介質管路作二位式通斷切換，進行溫度自動控制的執(zhí)行結構，它廣泛應用于紡織業(yè)、印染業(yè)的煤氣熱定型和玻璃、燈泡業(yè)的窯爐加熱及其它行業(yè)的煤氣加熱自控系統(tǒng)。固有流量特性主要有直線、等百分比(對數)、拋物線和快開等4種類型，如圖3—1所示：　　在生產中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。快開特性主要用于二位式控制。這時在確定流量特性時要引入一個稱為閥阻比的系數S。 電源電路設計一、設計方案根據系統(tǒng)的要求,電源指標如下:輸入:AC220V177。輸出:DC177。1% 3A，+12V177。負載電流調整率:小于1%(空載到滿載)。主回路選擇最簡單的單端反激式。 (2)具有良好的電源電壓調整率(隨電源電壓變化自動調節(jié)脈寬)。(4)具有好的穩(wěn)定性。輸入濾波電容采用CD03HU小型化高壓電解電容器。由于變壓器的限制,在電源輸入端加入DL2型電源濾波器,但為裝入很薄的空間,需對其加以改造。二、回路與控制電路當T處于導通狀態(tài)時,由于D反偏,變壓器不向次級傳輸電能,變壓器初級電流為激磁電流,即 Ip=Et/Lp (1)　 　當t=ton時,變壓器中的儲能為：W=12Lpi2PM (2)　　而T關斷期間,變壓器中的貯能通過D向負載釋放。實踐證明:他激式控制方式在性能上優(yōu)于自激式控制方式,它的特點是: 電流型控制方式,開關頻率可達500kHz,最大占空比在30%～50%之間調節(jié),不會出現UC3842在斷電或電壓過低時的低頻自激現象。內部帶有起動電路和滯環(huán)特性的欠壓鎖定。小于1mA的起動電流。最少的外圍元件。我們采用與常規(guī)穩(wěn)壓控制相反的方法,目的在于消除常規(guī)控制方式可能出現的過電壓從而省去過電壓保護電路。當輸出負載增加后,輸出電壓略有下降,TL431陰極電壓 上升,使光電耦合器的LED工作,光電晶體管導通(TL431陰極上壓越高,光電晶體管的導通越好),使Uf點的分壓比下降并通過初級控制方式將輸出電壓調回到預定值。因空載電壓僅由初級控制決定,因此不會出現因光電耦合器的衰變而引起的過電壓現象。5V177。30mV,0～。各路輸出電壓尖峰:≤20mV(滿載)。5%。溫升:約30℃。因此，適宜于在微機測控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件。當施加觸發(fā)信號后其主回路呈導通狀態(tài)，無信號時呈阻斷狀態(tài)。與普通電磁式繼電器相比，它具有體積小、開關速度快、無機械觸點和機械噪聲、開關無電弧、耐沖擊、抗有害氣體腐蝕、壽命長等優(yōu)點，因，在微機測控等領域中，已逐漸取代傳統(tǒng)的電磁式繼電器和磁力開關作為開關量輸出控制元件。第三章 數字PID調節(jié)器 數字PID控制算法隨著計算機在控制領域的廣泛運用，特別是面向控制的單片微機的運用，PID控制多由計算機軟件來實現，由于計算機的控制是一種采樣控制，他只能根據采樣的偏差值來計算控制量，因此在計算機控制系統(tǒng)中，要想在計算機上實現PID調節(jié)規(guī)律，需將連續(xù)系統(tǒng)的微分方程式化為離散形式。圖3—1 自動控制系統(tǒng)簡化框圖微機系統(tǒng)通過A/D電路測定過程變量y，并計算誤差e和控制變量u，通過D/A輸出到執(zhí)行機構，使過程變量y穩(wěn)定在設定的點上。 上式稱為增量PID控制算法，而式（3—2）稱為位置式PID控制算法。增量式PID算法與位置式相比，有下列優(yōu)點：（1）位置式算法每次輸出與整修過去狀態(tài)有關，計算式中要乃至過去誤差的累加值 ，容易產生圈套的積累計算誤差。（2）控制從手動切換到自動時，位置算法必須首選將計算機的輸出值定為原始閥門開度u0，都能保證無沖擊切換。因此在實際控制中，增量式算法比位置式應用更為廣泛。在控制系統(tǒng)中產生誤差的擾動有以下幾種類型：l 設定值的變化l 供給源的變化l 要求的變化；l 環(huán)境的變化；l 測量元件性能的變化。對于有自平衡性的對象，則往往應加入微分環(huán)節(jié)。在實時過程控制中，要求被控過程是穩(wěn)定的，對給定量的變化能迅速地跟蹤，超調量小。同時滿足上述要求是困難的，但必須滿足主要的方面，兼顧其它方面。、湊試法確定PID調節(jié)參數湊試法是通過模擬或閉環(huán)運行觀察系統(tǒng)的響應曲線（例如階躍響應），然后根據各調節(jié)參數對系統(tǒng)的大致影響，反復湊試參數，以達到滿意的響應，從而確定PID的調節(jié)參數。但過大的比例系數會使系統(tǒng)有較大的超調，并產生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大Td有利于加快系統(tǒng)響應，使超調量減小，穩(wěn)定性增加，但對于擾信號的抑制能力減弱。首先整定比例部分。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差小到允許的范圍之內，并且響應曲線已屬滿意，那么只需用比例調節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數可由此確定。整定時，首先置積分常數Ti為一較大值，并將經第一步整定得到的比例系數略為縮小，然后減小積分常數，使系統(tǒng)在保持良好的動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。若使用比例積分器，能消除靜差，但動態(tài)過程經反復調整仍達不到要求，這里可加入微分環(huán)節(jié)。 應該指出，在整定中參數的選定不是唯一的，事實上，比例、積分和微分三部分作用是相互影響的。表3—1給出了一些常見的調節(jié)器參數的選擇范圍。為了減少湊試次數，我們也可以利用已取得的經驗，并根據一定的要求實現做一些實驗，得到若干基準參數，然后按照經驗公式，導出PID調節(jié)參數，這就是實驗經驗法。改變比例系數，使系統(tǒng)對階躍輸出的 響應達到臨界振蕩狀態(tài)（穩(wěn)定邊緣）。根據齊格勒一尼柯爾斯（Ziegel—Nichols）提供的經驗公式就可以由這兩個基數參數求得不同類型調節(jié)器的參數見表32。改變KR ，觀察控制效果，直到滿意為止。對于數字PID調節(jié)器，所提供的參數原則上也是適用的，但應根據控制過程連續(xù)性的程度，作適當的修改，這可由湊試法進一步完成。采樣周期大小的選擇是離散控制系統(tǒng)設計運行首先必須考慮的問題，它對系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調節(jié)品質及PID調節(jié)器控制算法都有影響。常被測量的經驗采樣周期見表3—3 所示表3—3 被測量的經驗采樣周期被測參數采樣周期T（s）備注流量壓力液位溫度1~53~106~815~20優(yōu)選用1~2s優(yōu)選用6~8s或純滯后時間 PID調節(jié)器及被控過程的數學模型將式（3—4）進行Z變換得PID調節(jié)器離散模型； （3—5）對式（3—5）進行求解： 下面我們對被控過程的數學模型進行討論。其中：K為增益，TT2為對象時間常數，且T2T1(3—6)其中：為滯后步數 （3—7）二階慣性加純滯后環(huán)節(jié)也是一個典型的過程控制模型。第四章 系統(tǒng)軟件設計 主要程序的框圖和原理圖圖4—1 主程序與鍵盤中斷子程序服務圖4—2 恒溫及升溫測控子程序圖4—3 降溫測控子程序圖44這個電路圖大致可分為5大部分：溫度傳感電路，溫度控制電路，LED顯示電路，最小單片機系統(tǒng)，電源電路，看門狗電路，報警裝置。溫度控制電路是同富哦電磁閥控制熱處理爐內的溫度，如果溫度低了，就增大調節(jié)閥，使溫度上升；LED顯示電路為動態(tài)顯示，上面是位碼，下面是段碼。其工作原理是：溫度過高時，經反向后使發(fā)光二極管發(fā)光，同時使蜂鳴器發(fā)音，從而達到報警的日的。由NE555定時器構成的看門狗，下面分析看門狗電路的工作原理：當系統(tǒng)工作正常時，看門狗電路不起作用?？偨Y近一個學期的努力，畢業(yè)設計終于完成了。通過畢業(yè)設計，讓理論聯系到實際的工業(yè)生產過程，使我們對所學的知識得到更深刻的認識，有了更深刻的見解。通過對PID溫度控制系統(tǒng)的研究，使我們對熱處理有了更多的見解，為以后步入社會做了準備。學習如何解決本專業(yè)范圍的一般工作技術問題，培養(yǎng)實際工作能力，為今后走上實際工作崗位打下基礎。參考文獻《電子實用手冊》 藤井信生主編 科學出版社《傳感器原理與應用》 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