溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文(留存版)

　　

【正文】 口的擴(kuò)展。不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的電流傳輸比相差很大。雙向可控硅是雙向?qū)ǖ模鼜囊粋€(gè)方向過零進(jìn)入反向阻斷狀態(tài)只是一個(gè)十分短暫的時(shí)間，一般只是用于60Hz或頻率小于60Hz的正弦電壓電源中。電極2 MT2門極G電極1 MT1 雙向可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雙向可控硅是從N型硅單晶片的兩側(cè)擴(kuò)散P型材料，形成PNP結(jié)構(gòu)；然后分別在兩個(gè)P型材料上在形成N 型材料，從而形成五層三端特殊的NPNPN結(jié)構(gòu)，就如上圖所示。它內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零觸發(fā)電路等器件。其功能是輸入BCD碼，輸出7段顯示器的字型碼，且內(nèi)帶段輸出驅(qū)動(dòng)器。前者是利用信息來調(diào)制各像素的發(fā)光亮度和顏色，進(jìn)行直接顯示；后者本身不發(fā)光，是利用信息調(diào)制外光源而使其達(dá)到顯示的目的。再讀周期中，A=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效；A=1時(shí)，則低4位數(shù)據(jù)有效。在AD574A芯片上有兩組控制引腳，即通過控制引腳（CE，和R/），以及內(nèi)部寄存器控制輸入引腳（和A）。多路開關(guān)的主要用途是把多個(gè)模擬量參數(shù)分時(shí)地接通并送入A/D轉(zhuǎn)換器，即完成多到一的轉(zhuǎn)換；或者把經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，且由D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)按一定的順序輸出到不同的控制回路，即完成一到多的轉(zhuǎn)換。 電橋與運(yùn)放級(jí)聯(lián) 等效電路 （21） （22） （23） （24）輸入溫度0℃～50℃，輸出電壓0V到10V。 傳感器的選擇熱電阻傳感器主要用于測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù),在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛用于測量200℃～+500℃,熱電阻可以分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩類,前者稱為熱電阻,后者稱為熱敏電阻。鍵盤設(shè)定系統(tǒng)復(fù)位數(shù)據(jù)采集89C51單片機(jī)數(shù)據(jù)顯示報(bào)警系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器可控硅負(fù)載 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 89C51單片機(jī)簡介鑒于控制的復(fù)雜性和兼顧顯示、報(bào)警、閉環(huán)控制等較高要求，本設(shè)計(jì)決定用單片機(jī)作為中心控制器。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在測試技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能儀器有了更大的發(fā)展。控制器是控制系統(tǒng)中最重要的部分，它的質(zhì)量決定了控制系統(tǒng)的性能和應(yīng)用范圍。該系統(tǒng)通過測量傳感器對(duì)被控對(duì)象的被控量（如溫度、壓力、流量、成分、位移等物理量）進(jìn)行測量，再由變送器將測量元件的輸出信號(hào)變換成一定形式的電信號(hào)，反饋給控制器。l 信息管理：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共享和管理也介入到控制系統(tǒng)中。孵化溫度與蛋的品種、大小、保存時(shí)間以及種雞日齡等因素有關(guān)，℃。6264靜態(tài)RAM擴(kuò)展6264是8K8位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，采用CMOS工藝制造，單一+5V電源供電，額定功率200mW，典型存取時(shí)間200ns，為28線雙列直插式封裝，,。 熱敏電阻的特點(diǎn)熱敏電阻是溫敏元件，其感溫過程遵從熱傳遞原理,用熱平衡方程描述,熱敏電阻是參數(shù)式敏感元件,需將敏感元件的輸出信號(hào)變換為電量參數(shù),故接口電路必須外加電源。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)用來完成多路模擬信號(hào)的切換,信號(hào)調(diào)節(jié)則是將微弱的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成能滿足A/D轉(zhuǎn)換器需要的電平信號(hào)。 AD574結(jié)構(gòu)及原理AD574是美國模擬器件公司（Analog Devices）生產(chǎn)的12位逐次逼近型快速A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速度為35s，轉(zhuǎn)換誤差+％，是目前我國廣泛應(yīng)用、價(jià)格適中的A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無須加邏輯接口電路，便能與CMOS及TTL電平兼容。A=1時(shí)，則輸出低4位數(shù)據(jù)加4位附加0。 顯示接口電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器件有LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD(液晶顯示器)。本設(shè)計(jì)選用的顯示塊是共陰極的LED（共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮）。當(dāng)89C51的P14口為0時(shí),MOC3041的發(fā)光二極管發(fā)光,由于過零電路的同步作用，內(nèi)部的雙向可控硅在過零后馬上導(dǎo)通，從而使功率雙向可控硅T1導(dǎo)通，在負(fù)載RL中有電流流過。(2)過零觸發(fā)電路若只用單片機(jī)輸出的控制信號(hào)控制光耦合可控硅的通斷，則可控硅導(dǎo)通瞬間電相位是隨機(jī)的，這樣會(huì)產(chǎn)生很多高頻分量，在大功率電路中，有如下害處：1) 污染電源，產(chǎn)生電磁波干擾，有可能影響其它設(shè)備，也可能干擾控制電路，影響系統(tǒng)的正常工作。第一象限阻斷第三象限阻斷VDRMVDRMIIIH 雙向可控硅的伏安特性第三象限觸發(fā)：MT2，G。R10：控制回路限流電阻，保護(hù)MOC3041中的雙向可控硅。MOC3041過零檢測的電壓值為20V，所以限流電阻取稍大于20Ω。此引腳為高電平時(shí)，所有8255內(nèi)部寄存器都清零，所有通道都設(shè)置為輸入方式，24條I/O口引腳為高阻態(tài)。 簡易式鍵盤的接口電路鍵盤功能說明：1號(hào)鍵：上升。該設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率為12MHz，C取22μF，R取1K歐姆。低于或等于下限溫度時(shí)加熱，高于或等于上限溫度時(shí)保溫。由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的地方，因此不影響程序執(zhí)行的效率。增量式PID控制算式具有以下優(yōu)點(diǎn)。開始有鍵按下？延時(shí)20ms判別鍵號(hào)執(zhí)行鍵處理子程序返回NY 鍵盤處理子程序流程圖 顯示子程序此模塊采用的是動(dòng)態(tài)掃描的方法，在顯示過程中，在89C51內(nèi)部RAM中4個(gè)顯示緩沖單元30H34H ，分別存放顯示器的4位數(shù)據(jù)。從導(dǎo)師身上學(xué)到的我想不僅僅是專業(yè)知識(shí)，他嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和思考問題時(shí)縝密的思維以及高度負(fù)責(zé)的敬業(yè)精神都讓我為之深深欽佩。最后，感謝遼寧工學(xué)院對(duì)我的教育和培養(yǎng)，在此請?jiān)试S我再次表達(dá)對(duì)母校的崇高敬意。P2口輸出該位要顯示字符的數(shù)據(jù)段，使該位顯示出一個(gè)字符。（2）在i時(shí)刻的輸出只需用到此時(shí)刻的偏差，以及前兩時(shí)刻的偏差和前一次的輸出值，這大大節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。實(shí)踐證明在程序中加入陷阱后程序彈飛的機(jī)率大大降低。l 系統(tǒng)可以手動(dòng)或上電復(fù)位。外接晶體以及CX1和CX2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。3號(hào)鍵：下限溫度值確定。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)，8255被CPU選中。的選擇RC回路中,電阻的作用是防止電容器產(chǎn)生震蕩以及減少可控硅導(dǎo)通時(shí)的電流上升率di/dt。該部分的工作過程是：當(dāng)單片機(jī)的P14口輸出為低電平是，MOC3041內(nèi)部導(dǎo)通，G端通道出現(xiàn)同步觸發(fā)脈沖，控制可控硅導(dǎo)通，打開加熱器；當(dāng)P14為高電平時(shí)，MOC3041內(nèi)部截止，可控硅斷開，關(guān)閉加熱器。第四象限觸發(fā)：MT2，G+。因此加上過零觸發(fā)電路，使交流電壓瞬時(shí)值為零時(shí)可控硅才能導(dǎo)通。由于被控制對(duì)象是電爐或電風(fēng)扇，而它們都是感性元件，來校正零相位。 LED顯示器字模表顯示字符共陽極共陰極顯示字符共陽極共陰極0C0H3FHb83H7CH1F9H06HcC6H39H2A4H5BHdA1H5EH3B0H4FHE86H79H499H66HF8EH71H592H6DHP8CH73H682H7DHUC1H3EH7F8H07HY91H31H880H7FHH89H6EH990H6FHLC7H76Ha88H77H“滅”FFH00H單片機(jī)控制控制LED顯示器工作時(shí),要提供段選碼和位選碼，減輕軟件負(fù)擔(dān)，選碼通常用硬件譯碼芯片獲得。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展。此引腳只作為數(shù)字量輸出格式的選擇，對(duì)轉(zhuǎn)換操作不起作用。AD574由兩部分組成，一部分是模擬芯片，另一部分?jǐn)?shù)字芯片，其中模擬部分由高性能的12位D/A轉(zhuǎn)換器AD565和參考電壓組成。因此,數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)不僅僅限于是單純A/D轉(zhuǎn)換芯片的接口設(shè)計(jì),還必須綜合考慮傳感器到CPU的全過程。 溫度檢測電路設(shè)計(jì)熱敏電阻接口變換是最佳的線性化設(shè)計(jì)，最關(guān)鍵問題是擬合直線的選擇方法問題。檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量也往往是由傳感器的性能一次性確定。預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)是對(duì)小雞孵化場溫度參數(shù)進(jìn)行多點(diǎn)檢測，將檢測的結(jié)果進(jìn)行處理后輸入單片機(jī)，將各點(diǎn)溫度進(jìn)行顯示，根據(jù)運(yùn)行時(shí)間，采用PID算法，輸出控制信號(hào)對(duì)現(xiàn)場溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由兩大部分組成：一部分為計(jì)算機(jī)輸入通道，另一部分為工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象。該類負(fù)反饋控制是自動(dòng)控制的基本形式，大多數(shù)控制系統(tǒng)具備這種結(jié)構(gòu)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本功能是信號(hào)的傳遞、處理和比較。 課題來源在近年來，計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)十分廣泛。單片機(jī)系統(tǒng)可用數(shù)碼管顯示現(xiàn)場溫度，孵化場溫度的上下限能用鍵盤設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)報(bào)警、控制等多種功能。當(dāng)被測量不隨時(shí)間變化或變化很慢時(shí)，可用一系列靜態(tài)參數(shù)來描述和表征傳感器的靜態(tài)特性。電橋輸出構(gòu)成運(yùn)放差輸入，可獲得對(duì)地為零輸出電壓。但是，計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻只能接受一個(gè)通道的信號(hào)，因此必須通過多路模擬開關(guān)進(jìn)行切換，使各路參數(shù)分時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)。整個(gè)轉(zhuǎn)換過程結(jié)束后，輸出一個(gè)標(biāo)志狀態(tài)STS（低電平表明轉(zhuǎn)換結(jié)束）。在轉(zhuǎn)換之前，設(shè)A=1，AD574A按8位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為10。在我國，顯示技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的商品在信息產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值的45%左右。如MC14558等。下面介紹以下功率器件，光電耦合器以及他們與MCS51的接口電路。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的交流負(fù)載，所以選用第二種可控硅（雙向可控硅）雙向可控硅又稱雙向三極半導(dǎo)體開關(guān)元件（Bidrectional Triode Thyristor），它和單向可控硅的區(qū)別是：第一：它在觸發(fā)之后是雙向?qū)ǖ模坏诙涸陂T極中所加的觸發(fā)信號(hào)不管是正的還是負(fù)的都可以使雙向可控硅導(dǎo)通。觸發(fā)靈敏度較差的是第二象限，最差的是第四象限。的選值應(yīng)留一定的余量。本設(shè)計(jì)中選=。單片機(jī)也8255的接口比較簡單，8255的片選信號(hào)及口地址選擇線AO、B、C口及控制口地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。使用1號(hào)鍵和2號(hào)鍵，設(shè)定需要的溫度控制系統(tǒng)的上限值，然后按下4號(hào)鍵，將這個(gè)上限值確定，也就是將上限值保存到專用的寄存器里。XTAL2XTAL189C51 時(shí)鐘電路 聲光報(bào)警電路接口電路 報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警電路,。狀態(tài)燈顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)。數(shù)字PID控制器是由軟件編程在計(jì)算機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的。增量式PID算法程序輸入y(kT)的采樣值，R為給定值計(jì)算e(kT)=Ry(kT)計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算返回 增量式PID算法程序流程圖 控制部分程序這部分程序的功能是將采集到的溫度值TX與TL比較，如果TX≤TL則報(bào)警，通過光耦合器打開可控硅，使加熱器加熱，并調(diào)顯示。顯示緩沖區(qū)的起始地址很重要，它決定了顯示緩沖區(qū)在RAM中的位置。 Hybrid control。可以將系統(tǒng)改進(jìn)為遠(yuǎn)程的溫度控制器，但要解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)測量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能夠達(dá)到較高的測量精度。在釋放一個(gè)鍵的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)類似的情況，抖動(dòng)的時(shí)間不一，通常大于10毫秒，若抖動(dòng)的問題不解決，就會(huì)引起閉和鍵的多次讀入。引入積分環(huán)節(jié)的代價(jià)是降低系統(tǒng)的快速性。當(dāng)彈飛的程序在沒有碰到冗余指令之前，已經(jīng)自動(dòng)形成一個(gè)死循環(huán)，這時(shí)第二個(gè)條件也不滿足。系統(tǒng)主要功能：l 用按鍵可設(shè)定上下限溫度。該電路兼有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。當(dāng)鍵盤上某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線與列線短路。：寫信號(hào)，輸入信號(hào)線，低電平有效。本設(shè)計(jì)的控制電壓為220V，所以=/=（220）/1 =311Ω本畢業(yè)設(shè)計(jì)中取300Ω。由MOC3041組成的過零觸發(fā)雙向可控硅電路簡單可靠。這時(shí)對(duì)于參考電極MT1而言，電極MT2的電壓為正；門極G的觸發(fā)電流為正。光電耦合器件的特點(diǎn):1) 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)在電器上完全隔離,抗干擾能力強(qiáng)，隔離電壓可達(dá)千伏以上。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED顯示塊中有8的發(fā)光二極管，也叫8段顯示器。l WR ,RD與非門后，接于，無論讀或?qū)懀?1時(shí)AD574均工作。當(dāng)=1時(shí)，雙字節(jié)輸出，即12位數(shù)據(jù)線同時(shí)生效輸出，可用于12位或16位微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)INH=1時(shí)，片選禁止，通道斷開，禁止模擬量輸入；當(dāng)INH=0時(shí)，片選允許，允許模擬量輸出。數(shù)據(jù)采集是在模擬信號(hào)源中采集信號(hào),并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)的過程。熱敏電阻的分類及結(jié)構(gòu)熱敏電阻按其對(duì)溫度不同反應(yīng)可分負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）、正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）三類。MCS51系列單片機(jī)最大可擴(kuò)展64KB。本設(shè)計(jì)要完成的是孵化場溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行控制程序的過程如下：l 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)于被控參數(shù)在一定的采樣間隔進(jìn)行測量，并將采樣結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)。從常理來看，控制系統(tǒng)為了獲得控制信號(hào)，要將被控量y與給定值r比較，得到帶偏差信號(hào)e=ry。運(yùn)用微處理器或微控制器的豐富指令，就能編出