自动控制系统毕业设计-毕业论文.doc

PAGE PAGE 23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.…………………………………….……….…………… 摘要随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。本系统以AT89C51，AT89C2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。任务要求及设计方案1.1基本要求1.1.1基本要求： 一升净水由1kw的电炉加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。1.1.2 . 指标：本课题是设计一个控制一升净水，加热器用一千瓦的电炉温度设定范围在40-90℃，最小区分度为1℃，温度控制的静态误差小于等于1℃。（2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 用十进制数码管显示水的实际温度。当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 2.1设计方案2.1.1总体方案的确定本课题的总体方案设计框图如下:3单片机控制单片机控制控制电路被控对象采样电路输入量2..1.2控制方法选择一般来说可以采用以下几种控制方案： （1）输出开关量控制：这种方法通过比较给定值与被控参数的偏差来控制输出的状态：开关或者通断，因此控制过程十分简单，也容易实现。但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易硬气反馈回路产生振荡，对自动控制系统会产生十分不利的影响，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。因此，这种控制方案一般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。（2）比例积分加微分控制（PID控制）比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成正比例,它对克服对象的容量滞后有显著的效果。在比例基础上加上微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。因此，