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远程温度控制系统毕业设计

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引言

温度是工业生产中常见的被控参数之一。从食品生产到化工生产,从燃料生产到钢铁生产等等,无不涉及到对温度的控制,可见,温度控制在工业生产中占据着非常重要的地位,而且随着工业生产的现代化,对温度控制的速度和精度也会越来越高。近年来,温度控制领域发生了很大的变化,工业生产中对温度的控制不再局限于近距离或者直接的控制,而是需要进行远距离的控制,这就产生了远程温度控制。

远程温度控制的通信方式有多种,如通过网络,无线电等等。每一种方式都有其优点和缺点。利用无线电通信,方便、灵活,而且经济。它不需要像网络控制耗费巨大的通信资源,也不受网络速度的影响。

在温度控制的方法上,传统的控制方法(包括经典控制和现代控制)在处理具有非线形或不精确特性的被控对象时十分困难。而温度系统为大滞后系统,较大的纯滞后可引起系统不稳定。

在温度采集方法上,通常是利用热电偶把热化为电信号,再通过A/D转换得到温度值。这种方法速度慢,而且精度不是很高。综合上面的考虑以及自己的爱好,设计了基于无线电通信的远程温度控制系统。本文详细的介绍了系统的硬件设计,软件设计,以及调试等,希望它能给初级电子制作爱好者带来一些无线电通信和温度控制的基本常识,以及应该注意的一些事项。

1、温度控制的发展及意义

在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。

现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中,例如钢铁的水溶温度,不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现,这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中,温度控制不仅应用在工厂生产方面,其作用也体现到了各个方面,随着人们生活质量的提高,酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子,温度控制将更好的服务于社会。

2 总体设计与可行性分析

2.1 设计任务

1、利用所学的知识设计远程温度控制系统。电烤箱温度可在一定范围内由人工设定,温度信号检测方案自行确定,用单片机采用PID控制算法实现温度实时控制,静态误差1度,超调量〈2.5%,系统温度调节时间ts〈4分钟。控制输出采用脉冲移相触发可控硅来调节加热有效功率。控制温度范围室温--125℃,用十进制数码显示箱内的温度。

2、采用PID控制算法实现温度实时控制,并显示温度实际值。

3、了解计算机控制系统的基本原理和组成;

4、实现无线发送、接收,编码、解码校验。实现超限报警;

5、掌握计算机控制系统的软、硬件设计与调试,实现满足指标要求的控制系统。

主要技术指标:

(1)温度控制误差:≤±0.5℃;

(2)发射频率:≥300MHZ

(3)发射距离:≥500m

(4)误码率:≤10-6

2.2 总体设计框图及概述述

图 2.0 系统总体设计框图

图 2.1 键盘控制面示意图

如图2.1所示,键盘控制面采用2*4式键盘,K0,K1的功能分别是左移一位和右移一位;K4,K5的功能分别是加1和减1;K2,K3,K6分别是向从系统00,01,10发送温度设定值的功能键。K7为清楚报警鸣声且熄灭报警提示红绿灯。编码解码部分采用通用编解芯片PT2262/PT2272。PT2262/PT2272工作电压低,可进行地址编码,地址码多达531441种,数据最多可达6位。发射接收部分采用F05T,J04T模块,发射接收频率为433M,工作电压3—12V,频率稳定度为0.00001。温度传感器采用“一线总线”数字温度传感器DS18B20,DS18B20测量范围为-55℃—125℃,测量精度为±0.5℃。

2.3 温度采集系统的设计

采用典型的反馈式温度控制系统,如图2.2所示。

图2.2 温度采集系统框图

2.4 数字PID控制

数字PID控制在生产过程中是一种最普遍采用的控制方法,在冶金、机械、化工等行业中获得广泛的应用。下面简单介绍PID控制的基本原理、数字PID控制算法及其改进和PID的参数整定及其发展。

2.4.1PID控制原理

在模拟控制系统中,控制器最常用的控制规律是PID控制。PID控制器是一种线性控制器,它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差e(t)=r(t)-c(t)。将偏差的比例、积分和微分通过线形组合构成控制量,对被控对象进行控制,故称PID控制器。其控制规律为:

u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Tdde(t)/dt] (1)

或写成传递函数形式

G(S)=U(S)/E(S)=Kp(1+1/TiS+TdS) (2)

式中 Kp是比例系数,Ti是积分时间常数,Td是微分时间常数。简单地说,PID控制器各校正环节的作用如下:

(1)比例环节:及时成比例地反映控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏差。

(2)积分环节:主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用取决于积分时间常数Ti,Ti越大,积分作用越弱,反之则越强。

(3)微分环节:能反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减小调节时间。

2.4.2数字PID控制算法

在计算机控制系统中,使用的是数字PID控制器,数字PID控制算法通常又分为位置式和增量式控制算法。由于计算机控制是一种采样控制,它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量,因此模拟式中的积分和微分项不能直接使用,需要进行离散化处理。以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t,以和式代替积分,以增量代替微分,作近似变换。采样周期足够短,才能保证有足够的精度。

(1)位置式PID控制算法

由于计算机输出的u(k)直接去控制执行机构,u(k)的值和执行机构的位置是一一对应的,所以通常称

u(k)=Kp{e(k)+T/Ti∑e(j)+Td/T[e(k)-e(k-1)]}} (3)

为位置式PID控制算法。

这种算法的缺点是:由于全量输出,所以每次输出均与过去的状态有关,计算时要对e(k)进行累加,计算机运算工作量大。而且,因为计算机输出的u(k)对应的是执行机构的时间位置,如计算机出现故障,u(k)大幅度变化,会引起执行机构位置的大幅度变化,这种情况往往是生产实践中不允许的,在某些场合,还可能造成重大的生产事故,因而产生了增量式PID控制的控制算法。

(2)增量式PID控制算法

所谓增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量。

△u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2) (4)

式中 A=Kp(1+T/Ti+Td/T)

B=Kp(1+2Td/T)

C=KpKd/T

采用增量式算法时,计算机输出的控制增量对应的是本次执行机构位置的增量。对应阀门实际位置的控制量,即控制量的积累需要采用一定的方法来解决,例如用有累积作用的元件来实现;而目前较多的是利用算式通过执行软件来完成。

增量式控制虽然只是算法上作了一点改进,却带来了不少优点:

①由于计算机输出增量,所以误动作时影响小,必要时可用逻辑判断的方法去掉。

②手动/自动切换时冲击小,便于实现无扰动切换。此外,当计算机发生故障时,由于输出通道或执行装置具有信号的锁存作用,故仍能保持原值。

③算式中不需要累加。控制增量的确定,仅与最近K次的采样值有关,所以较容易通过加权处理而获得比较好的控制效果。

但增量式控制也有其不足之处:积分截断效应大,有静态误差;益出的影响大。因此,在选择时不可一概而论,一般认为在以晶闸管作为执行器或在控制精度要求高的系统中,可采用位置算法,而在以步进电机或电动阀门作为执行器的系统中,则可采用增量控制算法。

2.4.3 改进的数字PID控制算法

在计算机控制系统中,PID控制规律是用计算机程序来实现的,因此它的灵活性很大。一些原来在模拟PID控制器中无法实现的问题,在引入计算机以后,就可以得到解决,于是产生了一系列的改进算法:积分分离PID控制算法、遇限削弱积分PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法和带死区的PID控制算法等。

(1)积分分离PID控制算法

在普通的PID数字控制器中引入积分环节的目的,主要是为了消除静差、提高精度。但在过程的启动、结束或大幅度增减的设定值时,短时间内系统输出有很大的偏差,会造成PID运算的积分积累,致使算得的控制量超过执行机构困难最大的动作范围对应的极限控制量,最终引起系统较大的超调,甚至引起系统的振荡,这是某些生产过程中绝对不允许的。引进积分分离PID控制算法,既保持了积分作用,又减小了超调量,使得控制性能有了较大的改善。其具体实现如下:

①根据实际情况,人为设定一阀值q>0。

②当|e(k)|>q时,也即偏差值|e(k)|比较大时,采用PD控制,可避免过大的超调,又使系统有较快的响应。

③当|e(k)|<=q时,也即偏差值|e(k)|比较小时,采用PID控制,可保证系统控制精度。

(2)遇限削弱积分PID控制算法

积分分离PID控制算法在开始时不积分,而遇限削弱积分PID控制算法则正好与之相反,一开始就积分,进入限制范围后即停止积分。遇限削弱积分PID控制算法的基本思想是:当控制进入饱和区以后,便不再进行积分项的累加,而只执行削弱积分的运算。因而,在计算u(k)时,先判断u(k-1)是否已超出限制值。若u(k-1)>umax,则只累加负偏差;若u(k-1)

(3)不完全微分PID控制算法

微分环节的引入,改善了系统的动态特性,但对于干扰特别敏感。在误差扰动突变时微分项有不足之处。即微分项仅在第一个周期有输出,且幅值为KD=KP×TD/T,以后均为零。该输出的特点为:

①微分项的输出仅在第一个周期起激励作用,对于时间常数较大的系统,其调节作用很小,不能达到超前控制误差的目的。

②幅值一般比较大,容易造成计算机中数据溢出。

克服上述缺点的方法之一是,在PID算法中加一个一阶惯性环节(低通滤波器),既可构成不完全微分PID控制。可以将低通滤波器直接加在微分环节上,也可将低通滤波器加在整个PID控制器之后。

引入不完全微分后,微分输出在第一个采用周期内的脉冲高度下降,之后又逐渐衰减。所以不完全微分具有较理想的控制特性。尽管不完全微分PID控制算法比普通PID 控制算法要复杂些,但由于其良好的控制特性,近些年来越来越得到广泛的应用。

(4)微分先行PID控制算法

微分先行PID控制的特点是只对输出量c(t)进行微分,而对给定值r(t)不作微分。这样在改变给定值时,输出不会改变,而被控量的变化,通常总是比较缓和的。这种输

出量先行微分控制适用于给定值r(t)频繁升降的场合,可以避免给定值升降时所引起的系统振荡,明显地改善了系统的动态特性。

(5)带死区的PID控制算法

在计算机控制系统中,某些系统为了避免控制作用过于频繁,消除由于频繁动作所引起的振荡,可采用带死区的PID控制。设死区为e0,当|e(k)|≤e0时,令e'(k)=0;当|e(k)|>e0时,令e'(k)=e(k)。式中,死区是一个可调的参数,其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若e0值太小,使控制动作过于频繁,达不到稳定被控对象的目的;若e0太大,则系统将产生较大的滞后。此控制系统实际上是一个非线性系统。

2.4.4PID参数整定

在数字控制系统中,PID参数是影响调节品质的重要参数,闭环系统正式使用前,必须对PID参数进行整定,整定点通常设定在目标值。

整定PID参数的原则:

(1)要使控制系统的过程过渡时间尽量短

(2)最大偏差和超调量要小

(3)扰动作用后减幅振荡的次数尽量少

(4)恒温曲线要求尽可能平直;静差要小

整定PID参数的方法主要有:

(1)理论整定法:所谓理论整定法是从PID调节规律的概念出发,根据对象的特性和控制准确度的要求从理论上得出各参数的整定数据。从PID的理论概念分析可知:

①要使过渡过程尽可能短,应选较小的P,较短的Ti和适量的Td

②要使超调量尽量小,使系统减幅振荡,应选较大的P,较长的Ti和尽可能短Td

整定时既要满足前者,又不可忽视后者,从优选法的观点出发考虑到PID参数的折中选取,故将P和I整定到中间值,而D参数的整定应该根据炉体的具体使用情况而定。若在系统的调节过程中不会有过大的阶跃扰动出现,D应尽可能小,甚至不用(2)经验法:实际上是一种试凑法。PID参数预先放在哪里以及反复试凑的程序是经验法的核心,整定参数预先放置的位置要根据对象特性及参考仪表的量程而定。对于一般热处理炉的温度调节系统,可按下列参考数据进行: 为20%~70%或更小;Ti为(3~10)min;Td为(0.5~3)min。试凑程序可先用P,再加I,最后再D。炉温控制的准确度,不但取决于仪表本身的准确度和性能,也取决于它所控制对象的特性,要使仪表使用合理,并达到最佳控制,必须使仪表和炉体很好地配合,正确地调整。

2.5 可行性分析

可行性分析与总体设计对于实现一个设计方案来说是必不可少的,而在对一个方案进行总体设计之前必须对其进行可行性分析。盲目行动很有可能导致失败,从而造成不必要的经济损失和资源的浪费。而进行可行性分析与明确所要完成的任务的目标和所选

的器件是分不开的。本次远程温度控制的设计要达到如下目标:

(1)主系统采用键盘输入方式设定温度值并显示;

(2)利用无线电进行通信;

(3)一对多点通信,对各通信点进行编址;

(4)对温度进行控制;

(5)温度信号采集。

综合考虑上面描述的功能并结合自己的具体情况,选用如下的器件来实现:

①选用常用的89S51单片机作为控制器;

②选用带地址编码的编码芯片PT2262以及与之配套的解码芯片PT2272。

③选用发射模块F05T和接收模块J04T进行无线电通信。

④选用数字温度传感器DS18B20进行温度采集。

3 硬件设计

3.1 温度采集电路设计

DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。

3.1.1DS18B20的内部结构

DS18B20内部结构如图3.1所示。

图3.1 DS18B20的内部结构

从图中可以看出,DS18B20主要由4部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图3.2所示,DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端。

水温自动控制系统毕业设计论文(DOC)

毕业设计论文 水温自动控制系统 钟野 院系:电子信息工程学系 专业:电气自动化技术 班级: 学号: 指导教师: 职称(或学位): 2011年5 月

目录 1 引言 (2) 2 方案设计 (2) 2.1 总体系统的设计思路 (2) 2.2 部分外围系统的设计思路 (3) 3 硬件电路设计 (3) 3.1 单片机最小系统的设计 (3) 3.2 温度检测电路的设计与论证 (4) 3.3 显示功能电路的设计与论证 (5) 3.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 (5) 3.5 外围电路控制设计 (6) 3.6 扩展部分方案设计 (7) 4 软件设计 (7) 4.1 控制主程序设计 (7) 4.2 温度设置程序设计 (8) 4.3 上下限报警程序设计 (8) 5 结论 (9) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................................................................... 错误!未定义书签。

水温自动控制系统 钟野 (XXXX电子信息工程学系指导教师:CXJ) 摘要:本文设计主要是采用A T89C51单片机为控制核心、以温度传感器(DS18B20)为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5℃。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择,以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于:由单片机来实现水温的自动检测及自动控制,实现设备的智能化。 关键词:单片机;温度传感器;自动控制 Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + ℃. This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment. Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control

基于PLC的锅炉温度控制系统毕业设计

基于PLC的锅炉温度控制系统 作者姓名xxx 专业自动化 指导教师姓名xxx 专业技术职务讲师

目录 摘要 (1) 第一章绪论 (3) 1.1课题背景及研究目的和意义 (3) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3项目研究内容 (4) 第二章 PLC和组态软件基础 (5) 2.1可编程控制器基础 (5) 2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5) 2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 ··············错误!未定义书签。 2.1.3可编程控制器的分类及特点 (7) 2.2组态软件的基础 (8) 2.2.1组态的定义 (8) 2.2.2组态王软件的特点 (8) 2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (8) 第三章 PLC控制系统的硬件设计 (9) 3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (9) 3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 (9) 3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9) 3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (10) 3.2 PLC的选型和硬件配置 (11) 3.2.1 PLC型号的选择 (11) 3.2.2 S7-200CPU的选择 (12) 3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (12) 3.2.4 热电式传感器 (12) 3.2.5 可控硅加热装置简介 (12) 3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (13) 3.4 PLC控制器的设计 (14) 3.4.1 控制系统数学模型的建立 (14)

3.4.2 PID控制及参数整定 (14) 第四章 PLC控制系统的软件设计 (16) 4.1 PLC程序设计的方法 (16) 4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (17) 4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (17) 4.2.2 计算机与PLC的通信 (18) 4.3 程序设计 (18) 4.3.1程序设计思路 (18) 4.3.2 PID指令向导 (19) 4.3.3 控制程序及分析 (25) 第五章组态画面的设计 (29) 5.1组态变量的建立及设备连接 (29) 5.1.1新建项目 (29) 5.2创建组态画面 (33) 5.2.1新建主画面 (33) 5.2.2新建PID参数设定窗口 (34) 5.2.3新建数据报表 (34) 5.2.4新建实时曲线 (35) 5.2.5新建历史曲线 (35) 5.2.6新建报警窗口 (36) 第六章系统测试 (37) 6.1启动组态王 (37) 6.2实时曲线观察 (38) 6.3分析历史趋势曲线 (38) 6.4查看数据报表 (40) 6.5系统稳定性测试 (42) 结束语 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45)

毕业设计-温度控制系统-开题报告-文献综述

燕山大学 本科毕业设计(论文)开题报告 课题名称:温度传感与温度过程控制研究 学院(系):里仁学院电气工程系 年级专业:07仪表2班 学生姓名:饶佳新 指导教师:程淑红 完成日期:2011.3.15

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基于单片机的水温控制系统设论文(经典)

目录 摘要 (4) 第1节课题任务要求 (5) 第2节总体方案设计 (5) 2.1 总体方案确定 (6) 2.1.1 控制方法选择 (6) 2.1.2 系统组成 (7) 2.1.3 单片机系统选择 (7) 2.1.4 温度控制 (7) 2.1.5 方案选择 (7) 第3节系统硬件设计 (8) 3.1 系统框图 (8) 3.2 程序流程图 (12) 第4节参数计算 (16) 4.1 系统模块设计 (16) 4.1.1 温度采集及转换 (16) 4.1.2 传感器输出信号放大 (17) 4.1.3模数转换 (18) 4.1.4 外围电路设计 (19) 4.1.5 数值处理及显示部分 (19) 4.1.6 PID算法介绍 (19) 4.1.7 A/D转换模块 (20) 4.1.8 控制模块 (21) 4.2 系统硬件调试 (21) 第5节 CPU软件抗干扰 (24) 5.1 看门狗设计 (24) 第6节测试方法和测试结果 (27) 6.1 系统测试仪器及设备 (27) 6.2 测试方法 (27) 6.3 测试结果 (27) 结束语 (29)

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温度控制系统毕业设计

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温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

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学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

远程温度控制系统毕业设计

引言 温度是工业生产中常见的被控参数之一。从食品生产到化工生产,从燃料生产到钢铁生产等等,无不涉及到对温度的控制,可见,温度控制在工业生产中占据着非常重要的地位,而且随着工业生产的现代化,对温度控制的速度和精度也会越来越高。近年来,温度控制领域发生了很大的变化,工业生产中对温度的控制不再局限于近距离或者直接的控制,而是需要进行远距离的控制,这就产生了远程温度控制。 远程温度控制的通信方式有多种,如通过网络,无线电等等。每一种方式都有其优点和缺点。利用无线电通信,方便、灵活,而且经济。它不需要像网络控制耗费巨大的通信资源,也不受网络速度的影响。 在温度控制的方法上,传统的控制方法(包括经典控制和现代控制)在处理具有非线形或不精确特性的被控对象时十分困难。而温度系统为大滞后系统,较大的纯滞后可引起系统不稳定。 在温度采集方法上,通常是利用热电偶把热化为电信号,再通过A/D转换得到温度值。这种方法速度慢,而且精度不是很高。综合上面的考虑以及自己的爱好,设计了基于无线电通信的远程温度控制系统。本文详细的介绍了系统的硬件设计,软件设计,以及调试等,希望它能给初级电子制作爱好者带来一些无线电通信和温度控制的基本常识,以及应该注意的一些事项。 1、温度控制的发展及意义 在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中,例如钢铁的水溶温度,不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现,这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中,温度控制不仅应用在工厂生产方面,其作用也体现到了各个方面,随着人们生活质量的提高,酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子,温度控制将更好的服务于社会。 2 总体设计与可行性分析 2.1 设计任务 1、利用所学的知识设计远程温度控制系统。电烤箱温度可在一定范围内由人工设定,温度信号检测方案自行确定,用单片机采用PID控制算法实现温度实时控制,静态误差1度,超调量〈2.5%,系统温度调节时间ts〈4分钟。控制输出采用脉冲移相触发可控硅来调节加热有效功率。控制温度范围室温--125℃,用十进制数码显示箱内的温度。

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) (一)系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) (一)电源电路的设计 (4) (二)相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) (三)转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) (四)处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) (五)湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) (六)显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) (七)按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) (一)程序设计及其流程图 (20) (二)程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献: (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路(包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成),能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后,送到处理器(AT89C51)中,然后通过软件的编程,将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后,再通过数码管来显示;而且,通过软件编程,再加上相应的控制电路(光电耦合及继电器等部分电路组成),设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度:当室内空气湿度过高时,控制系统自动启动抽风机,减少室内空气中的水蒸气,以达到降低空气湿度的目的;当室内空气湿度过低时,控制系统自动启动蒸汽机,增加空气的水蒸气,以达到增加湿度的目的,使空气湿度保持在理想的状态;键盘设置及调整湿度的初始值,另外在设计个过程当中,考虑了处理器抗干扰,加入了单片机监视电路。 关键词: 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 (一)系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 (1)湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 (2)微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机,作为主控制器。 (3)电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 (4)键盘输入电路。用于设定初始值等。 (5)LED显示电路。用于显示湿度[10]。 (6)功率驱动电路(湿度调节电路)

温度测控仪设计-毕业设计

温度测控仪设计 学生:XXX 指导教师:XXX 容摘要:本文主要介绍了智能温度测量仪的设计,包括硬件和软件的设计。先对该测量仪进行概括性介绍,然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件:“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设计中,是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机进行控制,用放大器、A/D 转换器进行温度信号的采集。总体来说,该设计是切实可行的。 关键词:温度 Pt100热电阻 AT89C51单片机 LCD显示器

Design of and control instrument Abstract: This paper describes the design of the intelligent temperature measuring instrument, including hardware and software design. Be the first general description of the measuring instrument, and then describes the hardware design of the measuring instrument's main device: "Pt100 thermal resistance", AT89C51 microcontroller and LCD display, and describe the principle of measuring the overall structure. In this design, as is the PT100 platinum resistance temperature sensor, temperature measurement using constant current method, through the microcontroller to control, amplifier, A/D converter for temperature signal acquisition. Overall, the design is feasible. Keywords:temperature Pt100 thermal resistance AT89C51 microcontroller LCD monitor .

温度自动控制系统的设计毕业设计

论文题目:温度自动控制系统的设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

温度控制系统设计文献综述

基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 前言 随着现代工业的发展,人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制,如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理,塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且,很多领域的温度可能较高或较低,现场也会较复杂,有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题,所以,设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制,这些控制技术会大大提高控制精度,不但使控制简捷,降低了产品的成本,还可以和计算机通讯,提高了生产效率. 单片机是指芯片本身,而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的,是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统,这是单片机应用系统。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,其资源又能满足很多应用场合的需要,加之单片机具

有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点,因此,应用日益广泛,并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。 1.陈岩《基于ARM 的远程控制温控系统的设计》一个基于ARM的远程控制系统的设计.该系统以无线寻呼网络接收POCSAG编码的控制命令字,同时利用DIMF信号发送器将要反馈的数据通过公用电话网络以DTMF编码传送回去,从而实现了一个功能完整的远程控制系统,弥补了以往远程控制系统的不足同。 2.金凯鹏胡即明《基于模糊PID 算法远程温度控制系统的实现》针对实时温度控制对象,算法远程温度控制系统是一套远程控制系统,并结合了模糊PID控制算法,利用其电路组成和设计原理,实现了对远程温度系统的监视和控制功能.采集端主要实现温度采集、数码显示、温度设定、无线编码发射、加热开关控制等功能;监控部分主要实现无线解码接收、温度显示、报警等功能模块.本系统实现了实时控制与无线传输结合. 3.王晓员《基于单片机多点温度控制的硬件构建设计》针对目前许多塑料反应炉温度控制不准确的现状,进行了基于MCS-51系列单片机多点温度控制的硬件构建的设计.采用数字化温度传感器DS18820,TLC2543型号的12位开关电容运次逼近模数A/D转换器.成本低、可靠性高 4.王芳《利用单片机实现温度智能控制》温度控制系统是

模电课设—温度控制系统设计

目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)

摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件,扩展适当的接口电路,制作一个温度控制系统,通过室温的变化和改变设定的温度,来改变电压传感器上两个输入端电压的大小,通过三极管开关电路控制继电器的通断,来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作,从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料,撰写论文的方法,并提交课程设计报告和实验成品。 关键词:温度;测量;控制。

Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741,NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control

(完整版)基于51单片机智能温度控制器设计与实现毕业设计

题目基于51单片机智能温度控制器设计与实 现 本题目要求设计者以智能温度控制器为对象,完成硬件系 统和软件设计并实现其功能。 1.熟悉任务,分析课题要求,熟悉温度控制器的原理, 进行方案设计; 2.熟悉硬件设计技术基础、单片机应用系统设计要领, 根据本课题的特点选择相应器件; 3.搜集素材,优选素材,整理素材; 4.完成所硬件电路的装配和调试,编写程序实现其功 能; 5.撰写毕业设计论文。 6.参加毕业设计论文答辩。

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可

以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和

自动控制系统毕业设计..

目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分

4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计:....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项:................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………

基于PLC的远程温度控制系统的调研报告

基于PLC的远程温度控制系统的调研报告 一.课题的背景和意义 许多领域都需要对温度的监控,如工厂的生产设备、化工领域、航空航天、农作物的种植和储存、实验室等等. 有很多领域的温度可能较高或较低,人无法靠近或现场无需人力来监控,我们可以用远程监控,坐在办公室里就可以对现场进行监控,又方便又节省人力。 随着电子技术的发展, 可编程序控制器(PLC)已经由原来简单的逻辑量控制, 逐步具有了计算机控制系统的功能。在现代工业控制中, PLC 占有了很重要的地位, 它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。在许多行业的工业控制系统中, 温度控制都是要解决的问题之一。如塑料挤出机大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难生产出高质量的塑料制品。在一些热处理行业都存在类似的问题[2]。为此, 设计较为通用的温度控制系统具有重要意义,具体系统参数或部分器件可根据各行业的要求不同来进行调整。 通常由位式或时间比例式温度调节仪控制的工业加热炉温度控制系统,其主回路由接触器控制时因为不能快速反应,所以控温精度都比较低,大多在几度甚至十几度以上。随着电力电子技术及元器件的发展,主回路用无触点的可控硅和固态继电器代替接触器,配以PID或模糊逻辑控制的调节仪构成的温度控制系统,其控温精度大大提高,常在±2℃以内。如加热炉是一个大惯性系统,在采用PID 调节模式时,其参数随物料的物理特性及质量而变,参数整定需要比较高的专业知识和经验,如果参数配置不好也难获得好的效果,所以使用比较复杂[9]。在一些比较大的系统,或还有其它控制目标的场合也常采用工业控制机和PLC(可编程逻辑控制器),加上相应的温度转换摸块构成温度控制系统,它们大多也采用PID 或模糊逻辑控制模型。 二.国内外研究现状 (一)PT100温度传感器

水温自动控制系统设计

水温自动控制系统设计 摘要 水温自动控制系统在工业及日常生活中应用广泛,在生产中发挥着重要作用。实现水温控制的方法很多,如单片机控制、PLC控制等等。而其中用单片机控制实现的水温控制系统,具有可靠性高、价格低、简单易实现等多种优点。单片机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域,现在许多自动化的生产车间里,都是靠单片机来实现的。 温度是工业控制对象主要被控参数之一,在温度控制中,由于受到温度被控对象特性(如惯性大、滞后大、非线性等)的影响,使得控制性能很难提高,有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量,因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 为了实现高精度的水温测量和控制,本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位单片机为核心,以PID算法控制以及PID参数整定相结合的方法来实现的水温控制系统,其硬件电路包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。该系统可实现对温度的测量,并能根据设定值对温度进行调节,实现控温的目的。 关键词:AT89S52;温度控制;PT1000;PID

Design of Temperature Automatic Control System ABSTRACT The temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system. In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value. Keywords:AT89S52; temperature control; PT1000; PID

水温控制系统毕业设计(论文)

摘要 为了实现高精度的水温水位控制,本文介绍了一种以AT89S52单片机为控制核心、以一种新型的可编程温度传感器(DS18B20)为温度采集器件来实现水温水位控制系统。文章着重介绍核心器件的选择、各部分电路及软件的设计。AT89S52单片机完善的内部结构、优良的性能和强大的中断处理能力,决定了该控制系统的特点:电路结构简单、程序简短、系统可靠性高等。加热和制冷由AT89S52单片机控制继电器的通断来实现,以实现自动控制,温度检测采用新型的可编程温度传感器(DS18B20),不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路,能直接与单片机完成数据的采集和处理,采用LCD1602液晶实时显示温度值,实现方便、简单。本系统根据不同需要可用于各种场合。 关键词:单片机 DS18B20 LCD1602 水温控制 Abstract In order to realize high precision temperature of the water level control, this paper introduces a kind of AT89S52 SCM in as control core, with a new type of programmable temperature sensor (DS18B20) for temperature gathering device to realize the temperature of the water level control system. This article mainly

introduces the core device of choice, each part of the circuit and the software design. AT89S52 SCM perfect internal structure, good performance, and strong interrupt handling ability, decided the control system features: circuit structure is simple, program short, system reliability higher. By heating and refrigeration AT89S52 SCM control relay of the hige to realize, in order to realize the automatic control, temperature testing A new programmable temperature sensor( DS18B20), not in need of sophisticated signal regulate circuit and A/D conversion circuit, can work directly with the single chip microcomputer complete data acquisition and the treatment, and A LCD1602 liquid crystal display temperature, realize the convenient, simple. This system can be applied to various needs according to different situations. Keywords:microcontroller DS18B20 LCD1602 control 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研

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