【正文】 輸?shù)膲航挡⒉幻舾小?AD590 的輸出特性也讓其輕松實現(xiàn)復(fù)用：電流可由 CMOS 多路復(fù)用器選擇，而供壓則可被邏輯門輸出任意切換。 5%，恒溫177。 5%RH ，工作溫度范圍 – 40~100℃，采用 Humirel專利濕敏電容 HS1101 設(shè)計制造，帶防護棒式封裝； 10VDC 恒壓供電， 14VDC 放大線性電壓輸出，便于用戶使用，防灰塵，可有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì)。涉及如何將 電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號時，常用的方法是將 HS1101 置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。 濕度電容檢測原理圖如下： 圖 濕度電容檢測原理圖 前向通道電路設(shè)計 本設(shè)計采用 ADC0809 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換的主芯片。利用它可直接 17 輸入 8個單端的模擬信號分時進行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點巡回檢測和過程控制、運動控制中應(yīng)用十分廣泛。 （ 2）總的不可調(diào)誤差：177。 （ 3）轉(zhuǎn)換時間： 取決于芯片時鐘頻率，如 CLK=500kHz 時， TCONV=128μ s。 （ 5）模擬輸 入電壓范圍： 單極性 0～ 5V；雙極性177。 10V(需外加一定電路 )。 （ 7）啟動轉(zhuǎn)換控制為脈沖式 (正脈沖 )，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使 A/D 轉(zhuǎn)換開始。 2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 37和圖 38所示。 （ 2） D7～ D0—— A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。 18 （ 3） ADDA、 ADDB、 ADDC—— 模擬通道選擇地址信號， ADDA 為低位， ADDC 為高位。 （ 4） VR(+)、 VR()—— 正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi) DAC 電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。 （ 5） ALE—— 地址鎖存允許信號，高電平有效。在使用時，該信號常和 START信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 7） EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效。該信號可作為被 CPU 查詢的狀態(tài)信號，也可作為對 CPU的中斷請求信號。 （ 8） OE—— 輸出允許信號，高電平有效。在中斷工作方式下，該信號往往是 CPU 發(fā)出的中斷請求響應(yīng)信號。它由 8 路模擬開關(guān)、 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器及地址鎖存譯碼器等組成。 ADC0809 采用 +5V 電源供電，外接工作時鐘。單片機采用 12MHz/s 的晶振， ALE 輸出 2MHz/s 時鐘信號，經(jīng) 74LS74 觸發(fā)器 4 分頻，得到 500KHz 的時鐘信號，與 ADC0809 的時鐘端 CLK 相連。 3. ADC0809 啟動： ADC0809 的啟動端 START、地址所存端 ALE 均為高電平有效?；蚍情T 74LS02 的兩個輸入端 /WR 和 均為低電平時，其輸出為高電平，執(zhí)行外部 I/O 口的寫操作?？捎貌樵兒椭?斷的方法進行數(shù)據(jù)讀取處理。只有 和 / RD 同時為低電平時， OE 端才為高電平。 5. 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 EOC 端經(jīng)反向器與單片機的 /INT1 相連，即轉(zhuǎn)換一旦結(jié)束，外部中斷 1則申請中斷。用隔離器 件實現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。 20 固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。 (2)隔離（耦合） 固態(tài)繼電器的輸入 輸出電路的隔離和耦合方式有 兩種， 光電耦合和變壓器耦合 。主要 利 用有大功率晶體三極管（開關(guān)管 Transistor），單向可控硅（ Thyristor或 SCR），雙向可控硅（ Triac），功率場效應(yīng)管（ MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（ IGBT）。 固態(tài)繼電器 里面采用電壓過零 控制電路 ，負(fù)載過零時關(guān)斷的特性， 就 在負(fù)載上可以 得到一個完整的正弦波形。 圖 SSR40DA 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中 用于 控制 被控對象，被控對象為加熱爐與濕度控制器，采用對加在加熱爐與濕度控制器兩端的電壓進行通斷的方法進行控制，對電爐絲通斷與加濕器的控制采用 SSR40DA 固態(tài)繼電器。當(dāng)單片機 RXD 、 TXD 口線輸出驅(qū)動信號，經(jīng)反相器后輸入固態(tài)繼電器。當(dāng)單片機 RXD、 TXD口線輸出為高電平時，固態(tài)繼電器主觸點斷開，系統(tǒng)加熱，加濕停止。對于 LED 顯示器，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇八位顯示位數(shù)，采用動態(tài)顯示。數(shù)碼顯示電路采用共陽級數(shù)碼管，由于 AT89C51 單片機每個 I/O 口的拉電流只有 1～ 2mA，采用三極管驅(qū)動，經(jīng) 過 ～ 進行位選 ,數(shù)據(jù)通過 ～ 輸出 ,通過 譯碼器 (74LS47)轉(zhuǎn)換成適合數(shù)碼管顯示的 7 段數(shù)據(jù)碼。 圖 顯示器接口電路圖 22 在單片機控制系統(tǒng)中，正常的工作狀態(tài)可以通過數(shù)碼管顯示來指示，以供技術(shù)人員參考。本系統(tǒng)的報警電路包括兩種方式，燈光報警和聲 音報警。 可以 實現(xiàn)聲光報警的接口電路比較簡單，如圖 所示。壓電式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單、 器件 小、而且 非常適用 于單片機 系統(tǒng)。 圖 聲光報警的接口電路 本系統(tǒng)設(shè)計中 許多地方需要 5v電源， 電源電路 的 設(shè)計如下圖 。當(dāng) 檢測到的 溫濕度出現(xiàn)與設(shè)定值不符時，系統(tǒng)將迅速通過 PID 算法調(diào)節(jié)溫濕度并且達(dá)到原始 設(shè)定 的數(shù)值，同時，會發(fā)出 聲光報警提示操作員。 常用應(yīng)用程序設(shè)計的方法有 模塊化設(shè)計和結(jié)構(gòu)化設(shè)計 兩種設(shè)計方法 。然后再分別解決這些容 易處理的小問題，這樣就可以把復(fù)雜的問 題輕松的解決。不同的模塊可以由 不同的開發(fā)人員 來開發(fā)，大家可以同時 開發(fā)，這樣就 縮短了開發(fā)的周期，最終 將其組 合成完整的程序， 而 且開發(fā)出的 小 模塊 也可以 分別 應(yīng)用在不同的應(yīng)用程序中，減少了重復(fù)編寫的過程，提高開發(fā)效率。先整體看待問題，在確定了重點 方向后，再由表及里深入分析問題 里 的具體細(xì)節(jié)，由易到難， 由表面到深層，逐層深入 ，去解決問題，使 整個程序設(shè)計過程由模糊到清晰，由大框架 到具體 部分 。但是，不斷分解出的結(jié)果 和需要 去 處理的信息 會 越來越多、越來 越繁雜 ， 因此就會 要求系統(tǒng)分析員具有一種俯視全局，考慮問題全面的能力，能夠抓住到問題本質(zhì)，透過表象直接看問題。 一般 常用的編程語言有：機器語言、匯編語言和高級語言。這 類 指令集， 也叫做 機器碼，是電腦的 CPU可 以 直接 識別和執(zhí)行 的數(shù)據(jù) 。 但是 不同型號的計算機 機器語言是不 能夠 相通的， 根據(jù) 一種計算機的機器指令 而 編制的程 序 ，不能在另一種計算機上 使用 。 （ 2）匯編語言 匯編語言是匯編指令集、偽指令集和使用它們規(guī)則的統(tǒng)稱，使用具有一定含義的符號 為助憶符， 匯編格式指令 是 用指令助憶符、符號地址等組成的符號指令 。 由于 是針對特定機器的機器指令的助記符，因此匯編語言是不能 獨立于特定的 CPU 體系結(jié)構(gòu)的。 （ 3）高級語言 高級語言相對于機器語言 屬于 高度封裝了的編程語言。 因為 匯編語言依賴于硬 件體系， 而且 助記符 的 量大 還不容易 記 憶 ， 因此 人們 發(fā)明了 這種 更加易用的所謂 的高級語言。高級語言通常 由 基本類型、 實現(xiàn)方式、應(yīng)用范圍 等 等分類。 本系統(tǒng)采用高級語言編寫程序。主程序圖如圖 。數(shù)據(jù)采集及處理主要包括實時采集 煙葉發(fā)酵 室 的 溫濕度 信號，計算出實際 溫度， 26 濕度 與理想值的差值 。利用單片機的定時器，定時時間到進入中斷程序，進行數(shù)據(jù)采集，流程圖如圖 所示。 極值平均值濾波：將被測參數(shù)連續(xù)采樣 N次，然后把采樣值按大小順序排列，去掉極值，再求剩余采樣值的平均值作為本次的采樣值。選擇去極值平均值濾波在 變量變化比較緩慢時的效果 比較 好。 29 圖 數(shù)字濾波流程圖 控制算法子程序設(shè)計 PID 控制算法的原理 為了進一步改進控制器 ，可以通過檢測誤差的變化率來預(yù)報誤差，并對誤差的改變 作出響應(yīng)，于是 ， 在 PI調(diào)節(jié)器 的基礎(chǔ)上再加上 了 微分調(diào)節(jié)器，組成比例、積分、微分（ PID）調(diào)節(jié)器， PID 控制器是一種線性控制器，它 是 將給定值與實際輸出值的偏差 e(t)的比例、積分和微分進行線性組合，形成控制量 u(t)的 輸出。 圖 模擬 PID控制系統(tǒng)框圖 常規(guī)的 PID控制原理框圖如上圖。在 圖中， r(t)是給定值， y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，給定值和實際值輸出值形 成控制偏差 e(t)=r(t)y(t)，其中 e(t)作為 PID 控制器的輸入， PID控制器的輸出和被控對象的輸入 作為 U(t)?？v然 現(xiàn)代 工業(yè)控制 技術(shù) 如今飛速發(fā)展 ，仍 舊有大量的控制回路選用 PID 控制。 依 據(jù) PID 算法公式， PID 算法程序 實現(xiàn) PID 公式的程序化 運用 了雙字節(jié)加法程序，雙字節(jié)求補程序，雙字節(jié)無符號乘法程序和 雙字節(jié)有符號乘法程序。 圖 PID算法程序流程圖 PID 參數(shù)整定的方法 。確定好 PID控制器的結(jié)構(gòu)以后，就要選擇控制器的參數(shù)，也就是進行 PID 參數(shù)整定。模擬 PID 控制器的參數(shù)整定是依 照控制性能 的 指標(biāo)要求， 來 決定調(diào)節(jié)器的參數(shù) Kp、 Ti、 Td；而數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器 的 參數(shù)整定，除了需要確定 Kp、 Ti、 Td的參數(shù)外，而且 需要確定 一個參數(shù)， 系統(tǒng)的采樣周期 T。一般的參數(shù)整根據(jù) E(K)=UrUi(K) 計算 E(K) 計算 Kp[E(K) E(K1)] 計算 Ki E(K) 計算 Kp[E(K) E(K1)]+ KiE(K) 計算 Kp[E(K) E(K1)]+ KiE(K)+Kd[E(K) 2E(K1)+ E(K2)] 計算 P(K) 返回 開始 31 定方法有擴充臨界比例度法、擴充響應(yīng)曲線法、歸一參數(shù)正定法、試湊法、 PID參數(shù)自整定法等幾種。 圖 顯示子程序流程圖 第五章 全文總結(jié) 這幾年，我國煙葉的生產(chǎn)水平在不斷地提高，煙葉的烘烤發(fā)酵過程也受到了越來越多的重視，而煙葉的烘烤發(fā)酵過程也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉重要的步驟，傳 統(tǒng)的人工的監(jiān)守方式，也出現(xiàn)了很多弊端，傳統(tǒng)的烘烤方法既浪費能源而且還會產(chǎn)生許多對環(huán)境有污染的氣體，從節(jié)能減排和經(jīng)濟性等方面考慮 ,使用新型的烘烤發(fā)酵設(shè)備是以后煙葉的必然選擇。開發(fā)新型烘烤設(shè)備可以實現(xiàn)各個烘烤參數(shù)的自動調(diào)整和觀察，達(dá)到提高烘烤質(zhì)量和減輕勞動強度的目的，可以保證發(fā)酵室內(nèi)溫濕度嚴(yán)格按照計劃的溫濕度進行變化，發(fā)酵室內(nèi) 準(zhǔn)確的溫濕度控制和 煙葉的烘烤質(zhì)量 得到了提高 。 本設(shè)計系統(tǒng)是有關(guān)煙 草發(fā)酵室的溫濕度控制。顯示電路可以 簡單易懂 顯示出當(dāng)前溫度 。最后將幾個部分加以整合及優(yōu)化，以及必要的優(yōu)化，就完成了最終 的電路。它結(jié)構(gòu)靈活 ， 而且還有 原理簡 單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點 ，但也存在靜差，對于擾動較大，且慣性也較大的系統(tǒng)，若 是采用單純的比例調(diào)節(jié)，則很難 同時 兼顧動態(tài)和靜態(tài)特性。 例如本系統(tǒng)硬件部分還可以更加的完善，PID 算法也還可以進行更好地優(yōu)化，這樣會使控制精度更好地提高。 致謝 在經(jīng)過了大四這一學(xué)期的最后努力，完成了大學(xué)的最后一份答卷 —— 畢業(yè)設(shè)計。在她身上我不僅學(xué)到了大量的理論知識，更重要的是他們對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、對問題一絲不茍的精神，這將是我人生中一筆巨大的財富，今后我將會更加努力的工作和學(xué) 習(xí)，不辜負(fù)老師和同學(xué)對我的期望，在此我向他們表示深深的感謝。最后感謝學(xué)校四年來對我們的栽培，感謝每一位老師的無私奉獻(xiàn)。儀表技術(shù)與傳感器． 2020， 10： 44— 45 [15]武林，樓恩、侯冬晴，基于 PID 算法的無線溫濕度控制系統(tǒng)．儀器儀表學(xué)報． 2020， 6： 619— 620 頁 [16] XU Feng. Design and realization of automatic oil temperature control system[J]. Hydraulic a