小型澡堂供水總管溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、錯誤！未定義書簽。112343455567810 錯誤！未定義書簽。1414 錯誤！未定義書簽。目錄摘要 1 控制對象 1.1 控制對象介紹 1.2 控制性能要求 2 方案的比較和確定 3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 系統(tǒng)模塊設(shè)計 4.1 溫度信號輸入通道 4.1.1 溫度傳感器 4.1.2 運算放大器 4.1.3 A/D 轉(zhuǎn)換器 4.2 執(zhí)行信號輸出通道 4.3 LED 接口設(shè)置 4.4 單片機及其電路設(shè)計 5 Smith 預估控制算法 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計 心得體會 參考文獻 附錄一 電路圖 附錄二 程序代碼 成績評定表2小型澡堂供水總管溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計1控制對象1.1控制對象介紹蒸汽熱交換器是以

2、蒸汽為熱源將水加 熱的設(shè)備，用蒸汽作熱源加熱水的設(shè)備分兩類：1.直接加熱設(shè)備蒸汽與水直接混合，將水加熱。2間接加熱設(shè)備一一蒸汽與水為兩個獨立系統(tǒng)，通過金屬表面熱能從高品位向低品位 傳導。隨著蒸汽直接加熱時噪音、壓力、流量、溫度等問題的控制有了明顯提高，人們對蒸 汽直接加熱有了新的認識，世界各國都在研究蒸汽直接換熱設(shè)備。|1.2控制性能要求本系統(tǒng)進行微型計算機控制，系統(tǒng)為一階慣性純滯后特性動態(tài)特性G(s)二阻.，水Ts+1溫控制在60C，溫度控制精度為3C,通過LED顯示溫度。該澡堂由于規(guī)模較小，用水負荷變化較大，試為其設(shè)計溫度控制系統(tǒng)。2方案的比較和確定方案一:系統(tǒng)采用8084芯片作為系統(tǒng)的微

3、處理器。溫度信號由熱電偶檢測后轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)過預處理（放大）送到 A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號再送到 8084芯片內(nèi)部進行判斷或 計算。從而輸出的控制信號來控制鍋爐是否加熱。但對于8084芯片來說，其內(nèi)部只有128個字節(jié)的RAM沒有程序存儲器，并且系統(tǒng)的程序很多，要完成鍵盤、顯示等功能就必須 對8084芯片進行存儲器擴展和I/O 口擴展，并且需要容量較大的程序存儲器，外擴時占 用的I/O 口較多，使系統(tǒng)的設(shè)計復雜化。系統(tǒng)采用AT89C51作為系統(tǒng)的微處理器來完成對水溫的控制和鍵盤顯示功能。C51單片機片內(nèi)除了 128B的RAM外，片內(nèi)又集成了 4KB的ROM作為程序存儲器，是一個程序不 超過

4、4K字節(jié)的小系統(tǒng)。系統(tǒng)程序較多時，只需要外擴一個容量較小的程序存儲器，占用 的I/O 口減少，同時也為鍵盤、顯示等功能的設(shè)計提供了硬件資源，簡化了設(shè)計，降低了 成本。因此89C51可以完成設(shè)計要求。綜上所述的二種方案，該設(shè)計選用方案二比較合適。3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計單片機溫度控制系統(tǒng)是以89C51單片機為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動電路，晶閘管主電路對電爐爐溫進行控制的微機控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)基本控制原理為：將溫度設(shè)定值（即60C ）和溫度反饋值同時送入控制電路部分，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)器運算得到輸出控制量， 輸出控制量控制驅(qū)動電路得到控制電壓施加到被控對象上，電爐因此達到規(guī)定的溫度。結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示

5、：圖3-1電阻爐控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖控制柜調(diào)節(jié)閥|溫度使惑器AAAA圖3-2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖泵4系統(tǒng)模塊設(shè)計4.1溫度信號輸入通道溫度檢測電路包括溫度檢測電路、放大器和A/D轉(zhuǎn)換三部分。原理圖如圖4-1所示R310hI： U8VOUT LM35R41QkRV1 R5R1 10k XtAL1XTALZ203D203&曲55Q477B13$3736343?322122福23FD MBPO 1加1PD.2TAM PD z/maPD.7/ACI7ATSDOS1J JWHT UTTfJiTiN-MRFJ t+附錄二程序代碼#in clude #in clude#in clude#i ncludevstr

6、i ng.h struct PID 設(shè)定目標 Desired Value比例常數(shù) Proportional Const 積分常數(shù) In tegral Co nst微分常數(shù) Derivative Constun sig ned in tSetPo int; / un sig ned int Proporti on; / un sig ned int In tegral; / un sig ned int Derivative; /un sig nedi ntLastError; / Error-1un sig nedi ntPrevError; / Error-2 un sig nedi ntS

7、umError; / Sums of Errors ;struct PID spid; / PID Control Structure un sig nedi nt rout; / PID Resp onse (Output) unsignedintrin; / PID Feedback (Input) sbit data 仁 P1A0;sbitclk=P1A1; sbit plus=P2A0;sbit subs=P2A1;sbit stop=P2A2;sbit output=P3A4;sbit DQ=P3A3;un sig ned char flag,flag_1=0;un sig ned

8、char high_time,low_time,co un t=0;/占空比調(diào)節(jié)參數(shù)un sig ned char set_temper=35;un sig ned char temper;un sig ned char i;un sig ned char j=0;un sig nedi nt s;/*延時子程序,延時時間以12M晶振為準,延時時間為30usX time*/void delay (un sig ned char time)un sig ned char m,n;for(n=0;n time ;n+)for(m=0;m2;m+)/*獲取溫度子程序*/ voidget_temper

9、()un sig ned char i,j;doi=reset(); /* 復位 */while(i!=0); /*1為無反饋信號*/i=0xcc; /*發(fā)送設(shè)備定位命令*/write_byte(i);i=0x44; /*發(fā)送開始轉(zhuǎn)換命令*/write_byte(i);delay(180); /* 延時 */doi=reset(); /* 復位 */while(i!=0);i=0xcc; /* 設(shè)備定位*/write_byte(i);i=0xbe; /* 讀出緩沖區(qū)內(nèi)容*/write_byte(i);j=read_byte();i=read_byte();i=(i4;temper=i|j;/*

10、在 temper 中 */*Smith控制算法*/ voidSMITHI nit (structSMITH *pp)memset ( pp,0,sizeof(structSMITH);/*SMITH計算部分*/un sig nedi ntSMITHCalc( structSMITH *pp, un sig ned in tNextPoi nt ) un sig nedi ntdError,Error;Error = pp-SetPoi nt - NextPoi nt; /偏差pp-SumError += Error; / 積分 dError = pp-LastError - pp-PrevEr

11、ror; /當前微分pp-PrevError = pp-LastError;pp-LastError = Error;return (pp-Proportio n * Error /比例項+ pp-In tegral * pp-SumError /積分項+ pp-Derivative * dError); /微分項/*溫度比較處理子程序*/compare_temper() _un sig ned char i;if(set_tempertemper)if(set_temper-temper1)high_time=100;low_time=0;_ elsefor(i=0;i10;i+) get_

12、temper();rin = s; / Read In putrout = PIDCalc ( &spid,rin ); / Perform PID Interationif (high_time=100)high_time=(u nsig ned char)(rout/800);elsehigh_time=100;low_time= (100-high_time);一 一 else if(set_temper0) _high_time=0; low_time=100;_ elsefor(i=0;i10;i+) get_temper();rin = s; / Read In putrout =

13、 PIDCalc ( &spid,rin ); / Perform PID Interationif (high_time100)high_time=(u nsig ned char)(rout/10000);elsehigh_time=0;low_time= (100-high_time);/ else/ /*T0中斷服務子程序，用于控制電平的翻轉(zhuǎn)，40us*100=4ms周期*/void serve_T0() in terrupt 1 using 1 _if(+co un t=(high_time)output=1;else if(cou nt=100)output=0;elsecoun

14、t=0;TH0=0x2f;TL0=0xe0;/*顯示子程序*/void display()codeun sig nedcharnumber=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6;un sig ned char disp_ nu m6;un sig nedi nt k,k1;k=high_time;k=k%1000;k仁 k/100;if(k1=0)disp_ num0=0;else disp_num0=0x60;k=k%100;disp_num1=numberk/10;disp_num2=numberk%10;k=temper;k=

15、k%100;disp_num3=numberk/10; disp_num4=nu mberk%10+1;disp_ nu m5=nu mbers/10;disp_1(disp_ nu m); 一 一/*主程序*/ mai n()un sig ned char z;un sig ned char a,b,flag_2=1,co un t1=0;unsigned char phil=2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2;TMOD=0x21;TH0=0x2f;TL0=0x40;SCON=0x50;PCON=0x00;TH1=0xfd;TL1=0xfd;PS=1;EA=1;EX仁0;ET0=

16、1;ES=1;TR0=1;TR 1=1;high_time=50; low_time=50;PIDInit(&spid ); /Initialize Structure spid.Proportion = 10; / Set PID Coefficie nts spid .In tegral = 8;spid.Derivative =6;spid.SetPoi nt = 100; / Set PID Setpoi ntwhile(1)if(plus=O) EA=O; for(a=0;a5;a+) for(b=0;b102;b+) if(plus=O) set_temper+; flag=O; else if(subs=O) for(a=O;a5;a+) for(b=O;a1O2;b+) if(subs=O) set_temper-; flag=O; else if(stop=O) for(a=O;a5;a+) for(b=O;b5) temper=a; else temper=b;a=temper;flag_2=0;if(+cou nt130) display。； coun t1=0; compare_t