智能恒温控制系统设计

智能恒温控制系统设计
智能恒温控制系统设计

智能恒温控制系统设计 Prepared on 24 November 2020

无锡工艺职业技术学院

毕业设计(论文)

题目:智能恒温控制系统设计

院系:电子信息系

专业:应用电子技术

学号:

学生姓名:方久磊

指导教师:路红娟

职称:高级工程师

2016年 04 月 25 日

目录

摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3

前言------------------------------------------------------------------------------------------------------4

4

摘要

本课题设计是一个以AT89C51单片机为主控制模块,从而实现了根据温度设定,自动调节相应的温度,这个设计中包括了感应模块、加热制冷装置、单片机模块、存储模块、驱动模块、时钟模块和键盘输入模块,显示模块共同组成。本课题侧重于时钟模块、输入模块和存储模块进行方案论证,该系统电路结构简单、温控效果好、操作方便、智能化程度高。

关键词:AT89C51单片机 DS1302时钟模块 FM24C256 存储器

前言

智能恒温控制系统已在很多生产领域中得到广泛应用。目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。而在国内随着嵌入式系统开发技术的快速发展,作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势,在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。传统的恒温控制器多由继电器组成,但是继电器的触点的使用寿命有限、故障率偏高,稳定性差、无法满足现代的温度控制要求。而随着计算机技术的发展,嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。将嵌入式系统应用在温度控制系统中。使得智能恒温控制变得更小型,更

智能化。在温度控制系统在工业生产环节中,存在惯性大、滞后大、非线性、温度变化缓慢等的不利因素,使得控制性能难以提高,有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量;由于环境的不同恒温控制系统无法改变,无法做到随环境的变化而改变内部恒定的温度值。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

本文叙述了使用AT89C51型单片机实行对温度控制的设计过程。本设计由键盘电路输入设定温度和温度传感器采集的当前温度进行比较,通过设计电路实现温度的升高和降低从而实现智能恒温控制的目的。

1 系统设计

系统框图

图1 系统框图

系统说明

本系统由温度感应模块、电源模块、单片机主控模块、液晶显示模块、输入模块、时钟模块、存储模块、加热/制冷装置、驱动电路等组成。

系统各部分作用

(1)感应模块

当感应模块感应到到外界环境温度时,通过温度传感器感应被测温度,温度传感器可以将被测温度的数据做出相应的处理,把模拟信号转换成数字信号,并将数字信号传输给单片机处理。

电源模块

整流、滤波、稳压组成了整个电路。整流电路将220V的交流电压转变成脉动直流电压即为正路电路中所需的电压,再把脉动直流电压转变成较小的脉动直流电压,通过集成稳压器得到电路所需的直流电压。

液晶显示模块

显示模块在本次设计中主要承担显示数据参数的作用,用电压的高低控制光的通过量,从而把电信号转换成光像。它可以实时地将测量电路测得的数据经过微处理器处理后直观的显示出来

输入模块

采用4*4键盘输入,每个按键相当于一个开关,输入到单片机中,单片机进行数据处理,主要是利用行列扫描,来检测是否有那个键被按下本系统中,输入模块采用4*4阵势设计,共十六个按键。设计内容为数字键0~9、温度上调按钮、温度下调按钮、停止按钮、清零按钮、复位按钮。

时钟模块

使用DS1302时钟芯片实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年,一个月小于31天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能。

存储模块

使用FM24C256存储芯片进行存储,当地址信息被发送后,主机和

FM24C256之间的数据传送就会开始,对于读操作,FM24C256将把8位数据放在

总线上,然后等待主机的应答,如果主机答应,FM24C256将开始传送下一个连续字节。由时钟芯片的时钟脉冲控制的模块,将设定好的数据存储起来,再在一定的需求之后,将数据读出。

(7)单片机主控模块

当被测信号经过整形放大输入到单片机,单片机主要将输入的被测信号进行处理,完成对存储数据的读取,对检测到的数据进行处理,并根据相应的数据关系把数据信号输送到显示电路中显示实时时间和温度。

(8)驱动模块

驱动电路主要是将单片机输出的脉冲进行功率放大,送入加热制冷驱动电路时,光电耦合器对来自单片机信号做出处理使单片机信号能够被H桥电路所执行,当信号指示加热时,半导体加热制冷片加热;反之,半导体加热制冷片制冷。

如图1所示,首先由感应模块感应到外界环境的温度,作用到单片机上,将环境的温度信号与输入模块设置的环境温度参数进行比较,根据比较结果,单片机发出相应的控制指令,通过驱动电路进行加热或者制冷。将结果通过存储器存储,并在液晶显示器上显示当时的温度与时间参数。

2 单元电路设计

方案论证

时钟模块

方案一:由PCF8563芯片构成的时钟模块

图2 PCF8563芯片构成的时钟模块

如上图所示,该电路由PCF8563芯片构成的时钟模块,PCF8563内部有16个可寻址的8位并行寄存器,前两个寄存器用作控制寄存器和状态寄存器,

02H~08H用于时钟计数器(秒到年计数器),09H~0CH用于报警寄存器(定义报警条件),0DH用于控制CLKOUT管脚的输出频率,0EH和0FH分别用作定时器控制寄存器和定时器寄存器。秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器的编码格式为BCD码,星期和星期报警寄存器不以BCD格式编码。PCF8563采用的是串行I2C总线接口,通过两条线SDA和SCL在不同的芯片和模块间传递信息。SDA为串行数据线,SCL为串行时钟线,两条线都必须用上拉电阻与正电源相连。数据只在总线不忙时才可传送。

方案二:由DS1302构成的时钟模块

图3 DS1302芯片构成的时钟模块

如上图所示,该电路图是由DS1302构成的时钟模块,DS1302的通讯端由3个接口线组成,分别为RST,SCLK,I/O,其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程,SCLK是时钟线,I/O是数据线。数据在时钟(SCLK)的上升沿串行输入,前8位指定访问地址,命令字装入移位寄存器后,在之后的时钟周期,读操作时输出数据,写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8(8位地址+8位数据),在多字节方式下为8加最多可达248的数据。

实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息,每月的天数和闰月的天数可自动调整,时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信,仅需用到三个口线:(1)RES复位(2)I/O数据线,(3)SCLK串行时钟/RAM的读写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mW。

方案三:由DS12C887构成的时钟模块

图4 DS12C887芯片构成的时钟模块

如上图所示,该电路主要由DS12C887与电容组成的时钟模块。DS12887采用8位地址/数据复用的总线方式,具有一个锁存引脚,通过读、写、锁存信号实现其内部数据的输入输出,控制内部的控制寄存器、读取内部的时间信息寄存器。DS12887的各种寄存器在其内部空间都有相应的固定地址,因此,单片机通过正确的寻址和寄存器操作就可以获取需要的时间信息。

在使用DS12887时,首先要初始化,主要是打开晶振、对控制寄存器A、B 写入控制字以及对日历、时钟各寄存器写入初始值。除校时外,上电时不用再次初始化。第一次初始化时,应禁止操作DS12887内部更新周期,即先将寄存器B的SET位置“1”,然后初始化时标寄存器(00H~09H)和状态寄存器A,再通过读寄存器C清除中断标志,读寄存器D将VRT位置“1”,最后将寄存器B的SET位清零,DS12887开始计时。

设置日历时钟,必须保证时钟芯片DS12887处于设置状态,即SET=1,然后向DS12887的专用寄存器写入时间信息,写入完毕后,DS12887恢复正常数据更新状态,即SET=0。在读取日历时钟芯片DS12887的时钟信息时,必须保证UIP=0,然后读取存储其内部寄存器的时钟信息。

由以上三个论证方案比较得出,三种不同芯片构成的时钟模块在原理、方法,功耗等这些方面相比,由DS1302芯片构成的时钟模块不管硬件电路结构还是运行程序都要简洁得多,功耗也低,而且利用DS1302时钟芯片独立于单片机来计时,在提高计时进度的同时也提高了整个系统的抗干扰能力。所以我选择方案二的DS1302时钟模块。

存储模块

方案一:由FM24C256构成的存储模块

图5 FM24C256芯片构成的存储模块

由上图可知,该电路由FM24C256芯片构成的存储模块,当地址信息被发送后,主机和FM24C256之间的数据传送就会开始,对于读操作,FM24C256将把8位数据放在总线上,然后等待主机的应答,如果主机答应,FM24C256将开始传送下一个连续字节。如果主机没有答应,FM24C256将结束当前的读操作。对于写操作,FM24C256接受主机发送的8位数据后,给出应答。所有数据都以高位在前方式传送。

方案二:由6264构成的外接存储模块

图6 6264芯片构成的外接存储模块

由上图可知,该电路由6264存储芯片构成的存储模块,由于单片机内只有低于128byte数据寄存器可供用户使用,且指令本身也占据了一些字节空间,而每一个汉字符就占据了32kb的空间,因此,当显示字符较多时使用片内寄存器作为接受来自PC机的数据的数据缓冲区是不可取的方法。为了能够存储和显示更多的字符,我们外接了6264作为片外数据储存器,空间大小为8KB,能容纳260多个字符(一个字符占用32byte),同时采用movx dptr类指令作为寻址指针。

方案三:由AT24C1024构成的存储模块

图7 AT24C1024芯片构成的存储模块

由上图可知,该电路由AT24C1024芯片构成的存储模块,该移动式固态存储器是用在水文观测站的遥测终端机上作为雨量和水位数据的存储器。SDA引脚通常被外部设备拉高,SDA引脚仅在SCL低电平时可以改变。SCL在高电平期间,数据变化将引起启动和停止条件。

开始条件:在SCL为高时,SDA从高到底变化时产生启始条件,它必须先于任何其他命令;

停止条件:在SCL为高时,SDA从低至高变化时产生停止条件,读时序后,停止命令将放置在EEPROM的待机电源模式下。应答:所有的地址和数据都是以8位串行方式从EEPROM输入输出。

待机模式:AT24C1024具有低功耗待机模式,启用条件:1)上电2)接受到停止位以后和任何内部操作完成。

记忆恢复:在协议中断后,断电或系统复位后,任何2线部分可以按一下步骤重置:

(1)时钟高达9次;

(2)当SCL为高时,寻找SDA的每个周期的高电平。

(3)产生一个开始条件

由以上三个论证方案比较得出,FRAM(FM24C256)是一种新型存储器,最大特点是可以随总线速度无限次的擦写,而且功耗低,FRAM(FM24C256)性能优越于EEPROM,6264外接存储器。FM24C256的应用逐渐被推广和认可,尤其是大容量存储器,它的优良特性远高于同等容量的EEPROM,在电子式电能表行业中,数据安全保存是最重要的。FM24C256在电能表中的使用,会提高电能表的数据安全存储特性。

输入模块

如图8所示,该电路是由按键和电阻构成的4*4输入模块,矩阵键盘又成为行列式键盘,它是用4条I/O线作为行线,4条I/O线作为列线组成的键盘,在行线和列线的每一个交叉点上,设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4*4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。单片机与该电路连接时,使用4个端口作为输出口,接4条行扫描线;在本接受中,使用AT89C51单片机的~这8个端口作4*4键盘的扫描,~接行扫描线,~.接列扫描线。

图8 4*4输入模块电路图

键盘功能设置

图9 4*4矩阵键盘结构设计图

功能说明

DS1302时钟芯片

(1)器件概述

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为~。采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

(2)内部结构及工作原理

图11 时钟模块内部结构

DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化,需要将复位脚(RST)置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟(SCLK)的上升沿串行输入,前8位指定访问地址,命令字装入移位寄存器后,在之后的时钟周期,读操作时输出数据,写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8(8位地址+8位数据),在多字节方式下为8加最多可达248的数据。

(3)外观与管脚说明

图12 外观实物图图13 芯片管脚图芯片管脚说明:

X1、X2:连接晶振管脚,为芯片提供定时脉冲。

GND:接地。

RST:芯片强制复位脚。

I/O:数据输入/输出引脚。

SCLK:串行时钟提供端,在上升沿实现数据读操作,在下降沿实现数据写操作。

VCC1、VCC2:双电源供电管脚。

FM24C256存储芯片

(1)概述

FM24C256是用先进的铁电技术制造的256K位的非易失性存储器。铁电随即存储器(FRAM)具有非易失性,并且可以向RAM一样快速读写,数据在掉电后可以保存10年,相对于EEPROM或其他非易失性存储器,FRAM具有系统可靠性更高,结构更简单等诸多优点。

(2)内部结构及工作原理

图14 存储模块内部结构

上图为FM24C256芯片构成的存储模块内部结构,它是由计数器、地址锁存器、4096*64 FRAM阵列、数据锁存器、串并转换器、控制逻辑构成的。当访问FM24C256时,用户可以用8位数据访问32768个地址单元。这些数据均为串行位移数据。这32768个地址遵循2线通讯协议,包括:从地址和扩展的16位地址。只有低15位用于访问存储器的地址解码。最高位必须设置为0以兼容今后的更高容量的器件。

存储器以2线总线的速度进行读或写。不像EEPROM,它没有必要由于写占据总线而插入准备状态。当写操作完成时一个新的数据传输就开始了。

(1)外观与管脚说明

图15 外观实物图图16 芯片管脚图

单元电路设计

单元模块电路

图17 单元电路电路图

单元模块原理说明

由上图可知,单元电路模块是由输入模块、时钟模块和存储模块构成。首先按下4*4键盘输入模块的开始按键,在液晶显示器上会显示出一个不定的时间与温度数值,根据显示的内容判断它是否需要调节时间和温度。如果需要调节,就按下设置按键,增加或减少时间与温度的数值,以达到规定的数值。再传送到单片机的控制模块,经过单片机的内部程序操作,给出一个信号,使之传输到液晶显示器上,显示出当时的时间与温度;接着通过DS1302时钟模块数据在时钟(SCLK)的上升沿串行输入,前8位指定访问地址,命令字装入移位寄存器后,在之后的时钟周期,读操作时输出数据,写操作时输出数据。最后用FM24C256存储器存储液晶显示器上显示的时间日历与温度参数。

3 软件设计

时钟模块

时钟模块采用DS1302时钟芯片,根据它的工作原理,数据在时钟(SCLK)的上升沿串行输入,前8位指定访问地址,命令字装入移位寄存器后,在之后的时钟周期,读操作时输出数据,写操作时输出数据。主要是在液晶显示器上面显示当时的时间、温度数据,所以流程如下图所示

图18 DS1302时钟芯片流程图

FM24C256存储模块

由FM24C256芯片构成的存储模块,当地址信息被发送后,主机和

FM24C256之间的数据传送就会开始,对于读操作,FM24C256将把8位数据放在总线上,然后等待主机的应答,如果主机答应,FM24C256将开始传送下一个连续字节。如果主机没有答应,FM24C256将结束当前的读操作。对于写操作,FM24C256接受主机发送的8位数据后,给出应答。所有数据都以高位在前方式传送。流程图如下图所示。

图19 FM24C256存储芯片流程图

输入模块

先按下开始按键,在液晶显示器上显示出时间与温度,再根据显示的内容判断是否调节时间与温度。如果需要调节就再按下设置按键,进去设置界面,根据要求设定时间与温度的增加或者减少,修改完成后,在显示器上显示出来;如果不需要调节,再判断显示是否需要调节,根据显示的内容,进行左右上下的移动。流程图如下图所示

图20 4*4键盘软件工作流程图

4 总体电路设计

系统总电路

图21 系统总电路

系统电路如图21所示,首先通过DS18B20传感器感应环境温度通过端口传送到单片机进行处理;再按下4*4键盘输入模块的开始按键,在液晶显示器上会显示出一个不定的时间与温度数值,根据显示的内容判断它是否需要调节时间和温度。如果需要调节,就按下设置按键,增加或减少时间与温度的数值,以达到规定的数值。再传送到单片机的控制模块,温度传感器感知到外界温度过后把温度变换成数字信号发送给单片机。然后单片机会发出指令信号给制冷加热驱动模块,驱动模块驱动制冷片,让制冷片开始工作。如果外界温度低于设定的温度,制冷片将导入反向电流,从而达到加热效果。反之,即导入正向电流,达到制冷的效果。与此同时,从输入模块输入到单片机中的温度信号再传送给显示模块,显示模块将它转换成数字信号,在液晶显示器上显示出来。如果感应模块一开始就与外界温度一致时,整个操作系统将立即停止,等到下一次出现温差时,系统又会自动重新工作,在此时,时钟模块会将相应的时间等信息送回单片机内,由单片机传输到液晶显示器上,并储存下来。

5 小结

设计的优缺点

优点:

液晶显示,直观,很方便的显示出温度等参数,让人一目了然。

设计中采用到的DS18B20温度传感器,操作简便,功耗较低,环境适应能力强,并且测温范围较宽、此数字温度计可靠性高,非常精确能够让总体设计更加精确,质量较好,内部结构非常精密。

半导体加热/制冷片是新型的半导体材料,既能提供热源,也能提供冷源;无需其他的设备进行传热。

本设计可应用于多种场合、环境,功能完善,十分人性化;

缺点:

加热/制冷效率较低;功率也较低,不能应用于较大的设备中。

没有相应的报警装置。

本设计属于半自动化的,实现功能比较麻烦。

结语

本次的毕业设计算是我大学学业生涯的一个完结,经过几个月的奋战,我的终于完成了。想想当初还没有做以前,觉得只是对这三年来所学知识的一个单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面了。毕业设计不仅仅是对大学三年所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂一些,甚至有点。但通过这次的毕业设计,我才明白,学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中我都应该不断的学习,努力提高自己的知识和综合素质。

在此要十分感谢我的指导老师,路老师对我悉心的指导,感谢老师在这几个月中给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少困难,但收获同

样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,我相信这会对今后的学习、工作、生活有着非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。

6 参考文献

【1】曹才开等《电路分析基础》北京清华大学出版社

【2】胡汉才《单片机原理及其接口技术》北京清华大学出版社 1996

【3】刘守义《单片机应用技术第二版》西安电子科技大学出版社

【4】黄惠媛,李润国主编《单片机原理与接口技术[M]》北京海洋出版社2006

【5】郭天祥.《51单片机C语言教程》.北京:电子工业出版社.2008

【6】韩春光等《模拟电子技术与实践》北京电子工业出版社

【7】张克明.MCS-51单片机实用教程.北京:科学出版社,2010

【8】周灵彬,任开杰.基于Proteus的电路与PCB设计.北京:电子工业出版社,2010

【9】赵娜,赵刚,于珍珠等.基于51 单片机的温度测量系统[J]. 微计算机信息,2007

【10】蔡震. 基于半导体制冷技术的高精密温度控制系统研究: [硕士学位论文]. 合肥:合肥工业大学, 2007

【11】樊尚春.传感器技术及应用[M].北京航空航天大学出版社,

【12】赵茂泰智能仪器原理及应用(第2版).北京:电子工业出版社,2004 【13】张培仁.基于C语言编程MCS—51单片机原理与应用.清华大学出版社,

【14】清源科技《电路原理图与PCB设计及仿真. [M]》北京机械工业出版社 2008

【15】赖寿涛微型计算机控制技术.北京:机械工业出版社,2000

【16】李广弟单片机基础 .北京:北京航空航天大学出版社,2001

附录:

(1)PCB图

图22 单元电路PCB图

(2)时钟模块程序

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sbit CLK=P3^2; //与硬件相关的连线 clk为DS1302的时钟信号线

sbit DAT=P3^1; //DAT/为DS1302的I/O数据线

sbit RST=P3^0; //RST/为DS1302的RST信号线

UCHAR code time_set[7]={0x00,0x50,0x14,0x18,0x11,0x47,0x08}; //设置时间初始值数组 // 秒分时号月份星期年

UCHAR data timercur[7]; //用于存放从DS1302读回的时间数据

UCHAR data timerint[14]; //用于存放将BCD码型数据转换成INT型后的数据UCHAR data *pTimerInt; //指向存放转换后时间数据的指针

/******************************************************************/ //sbit CLK=P1^0; //与硬件相关的连线 clk为DS1302的时钟信号线//sbit DAT=P1^1; //DAT/为DS1302的I/O数据线

//sbit RST=P1^2; //RST/为DS1302的RST信号线

sbit ACC0=ACC^0;

sbit ACC1=ACC^1;

sbit ACC2=ACC^2;

sbit ACC3=ACC^3;

sbit ACC4=ACC^4;

sbit ACC5=ACC^5;

sbit ACC6=ACC^6;

sbit ACC7=ACC^7;

/**************************函数定义

**************************************/

/******************************************************************/ /* 函数名:write(address);

/* 参数:地址/数据字节

/* 功能:用于向DS1302输入地址或数据信息

/******************************************************************/ void write(UCHAR address)

{

ACC=address;

CLK=0;

DAT=ACC0;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC1;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC2;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC3;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC4;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC5;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC6;

CLK=1;CLK=0;

DAT=ACC7;

CLK=1;

}

/******************************************************************/ /* 函数名:read();

/* 参数:无

/* 功能:用于从DS1302读出时间数据信息

/******************************************************************/ UCHAR read(void)

{

//ACC=address;

// DAT=1; /*注意在进行读操作之前DAT应置1*/

CLK=0;

ACC0=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC1=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC2=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC3=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC4=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC5=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC6=DAT;

CLK=1;CLK=0;

ACC7=DAT;

CLK=1;

return(ACC);

}

/******************************************************************/ /* 函数名:W_Byte(address, byte);

/* 参数:地址,数据

/* 功能:用于向DS1302指定的地址address输入数据byte

/******************************************************************/ void W_Byte(UCHAR address,UCHAR byte)

{

RST=0;

CLK=0;

RST=1;

write(address);

write(byte);

RST=0;

}

/******************************************************************/

/* 函数名:R_Byte(address);

/* 参数:地址

/* 功能:用于从DS1302指定地址address处读出数据,并将数据存放到ACC中/******************************************************************/ UCHAR R_Byte(UCHAR address)

{

RST=0;

CLK=0;

RST=1;

write(address);

DAT=1;

read();

RST=0;

return(ACC);

}

/******************************************************************/

/* 函数名:timeset() ;

/* 参数:无

/* 功能:用于设置DS1302的时间,具体时间值存放在time_set[7]数组中

/******************************************************************/

/*void timeset()

{ UCHAR i;

W_Byte(0x8e,0x00);

for(i=0;i<7;i++)

W_Byte(0x80+i+i,time_set[i]);

} */

/******************************************************************/

/* 函数名:readtime() ;

/* 参数:无

/* 功能:用于读取DS1302的当前时间,具体时间值存放在timecur[7]数组中/******************************************************************/ void readtime()

{ UCHAR i;

for(i=0;i<7;i++)

timercur[i]=R_Byte(0x81+i+i);

}

/******************************************************************/

/* 函数名:unsigned char * bcd_int(unsigned char i)

/* 参数:BCD型数据

/* 功能:因为从DS1302读回的数据是BCD码,所以要将其转换为十进制整形数据

/******************************************************************/ /*unsigned char * bcd_int(unsigned char i)

{

UCHAR j;

*(pTimerInt++)=(i&0x0f);

j=i>>4;

*(pTimerInt++)= j&0x0f;

return(*pTimerInt);

}*/

/******************************************************************/

/* 函数名:BCD_to_INT();

/* 参数:无

PLC课程设计-自动双层停车场控制系统设计

河海大学常州校区毕业设计(论文) 自动双层停车位PLC课程设计 年级专业________ 12级电气自动化___________ 学生姓名___________ 韩发亮________________ 指导教师___________ 朱丹清________________ 评阅人____________________________________ 教学地点常州冶金技师学院__________

内容摘要 可编程序控制器(Programmable controlle)简称PLC,是近年来一种极为迅速,应用极为广泛的工业控制装置。它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统,它采用可编程程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。 随着汽车工业的发展,以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持 续发展战略等,决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。近年来由于汽车数量的快速增加,对停车场的需求必将日益提高,停车难的问题越来越突出,人们对停车的要求也越来越迫切。而对于快速发展的中国各个城市,停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。 关键词:pic;自动化;方便

前言 (1) 第1章课程内容及设计方案 (2) 1.1组成原理 (2) 第2章方案设计 (3) 2.1取车过程 (3) 2.2存车过程 (4) 2.3结构特点 (5) 2.4系统硬件设计 (5) 2.5外部硬件连接图 (6) 2.6操作面板设计 (7) 2.7控制线路图 (7) 2.8主电路图 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1系统软件设计过程 (10) 3.1.1X10车盘的调试 (10) 3.1.2X11车盘的调试 (10) 3.1.3X12车盘的调试 (11) 3.1.4X13, X14车盘的调试 (11) 3.2梯形图 (11) 3.3语句表 (14) 第4章结束语 (17) 第5章谢辞 (18) 参考文献 (19)

智能家居控制系统课程设计报告

.. XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统(无操作系统) 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXXXXXXXX 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月

综合实训任务书 学生姓名XXX 学生学号XXX 学生专业XXX 学生班级XXX 设计题目智能家居控制系统(无操作系统) 设计目的: 巩固AD转换模块的应用—光照采集 掌握PWM驱动蜂鸣器产生不同频率声音的方法 巩固SSI 模块控制数码管动态显示的方法 掌握定时器控制数码管实现动态扫描的思想 掌握DS18B20检测温度的程序设计方法 掌握一个完整项目的分析、规划、硬件设计、软件设计、报告撰写的流程方法。 具体任务: 1、编写(或改写)发光二极管、按键、继电器、定时器、数码管、ADC、PWM、温度传感器DS18B20等模块的初始化程序及基本操作程序。 2、为保证数码管显示的稳定性,使用定时器定时扫描各个数码管,可避免 处理器在执行其他程序时,数码管停止扫描而使得显示不正常。 3、通过ADC模块采集开发板上的光敏电阻(CH3),并在数码管低四位显示 采集的值,将光照强度分为 5 级,亮度最亮时开发板上的 4 颗LED全部熄灭, 亮度越来越低时,分别点亮 1 颗、2 颗、3 颗,完全黑暗时点亮 4 颗LED。 4、通过DS18B20检测环境温度,并在数码管高三位显示(两位整数、一位 小数),当环境温度低于设定的下限温度时,蜂鸣器报警,同时打开空调制热(继 电器);当环境温度高于上限温度时,蜂鸣器报警,同时打开空调制热(继电器)。 5、通过开发板上的三个按键KEY1、KEY2、KEY4(KEY3引脚与DS18B20共用,在此项目中不使用)设定上下限温度: KEY1按一次设定上限温度(同时数码管显示上限温度),按两次设定下限温 度(同时数码管显示下限温度),按三次,设定完成(同时数码管显示实时温度); KEY2按一次,上限或下限温度加1; KEY3—该引脚被DS18B20占用,不可使用!!! KEY4按一次,上限或下限温度减1。

恒温恒湿系统控制

——您身边的实验室工程专家 恒温恒湿系统控制 南京拓展科技有限公司是专业从事恒温恒湿、生物安全、理化检测等实验室整体规划设计、安装和运行保障为一体的高科技服务型企业,是实验室综合解决方案的提供者。 建设要求: 1、恒温恒湿室技术要求 a) 符合ISO、GB标准。 b) 根据甲方要求恒温恒湿实验室设置精度 c) 风速0.25m/s。 2、建筑要求 a) 建筑物周围无强磁场、震动、热源、异味、污染等。 b) 建筑物层高应在3.0m以上(梁下净空高度)。 3、恒温室建设要求 a) 送风方式为孔板式,上送风,下回风。 b) 室内净空高度为2.35-2.70m。 c) 无窗,减少门的数量。 d) 新建实验室的恒温室内不设上下水、供暖管线设施。改建实验室的恒温室内上下水、供暖管线设施应按规范作隔热防潮处理。 4、空调机房建设要求 a) 应建在有外墙的位置。 b) 独立供电系统和接地系统。 c) 设有上下水,下水作防异味处理。 5、保温墙面要求 λ=0.021~0.12Kcal/m·H·℃(λ=0.0244~0.1395w/m·k)范围内,吸水率不大于10%,热绝缘性能优,耐水性能好,难燃,绿色环保、尺寸稳定性能好的材料. 6、保温材料导热系数λ=0.0267~0.0289w/m·k,满足要求。

——您身边的实验室工程专家恒温恒湿空调系统的任务,是将室内的温湿度及洁净度控制在一定的波动范围内,以满足工业生产、科学研究等特殊场合对室内环境的要求。近年来,随着我国生产力的发展和科技水平的不断提高,恒温恒湿空调系统的应用场合越来越多,温湿度要求也不断提高。在电子、医药、计量、纺织、光学仪器和农业育种等领域,恒温恒湿空调系统的精度和可靠性直接关系着产品的品质以及实验结果的准确性。在系统的冷热源配置、空气热湿处理、气流组织和系统控制等方面均与舒适性空调系统存在较大差异。结合近年来典型工程实践,讨论恒温恒湿系统设计中需要注意的若干问题。 1. 室内环境参数的确定 恒温恒湿间室内环境参数的确定取决于产品、实验对像或实验设备的要求。不同的精度和可靠性等要求,往往使恒温恒湿系统的复杂性大不相同,也极大地关系到系统的初投资和运行费用。肓目地提高精度要求,往往会导致初投资和运行费用成倍增加;相反,如果精度要求过低,将可能直接导致生产、实验活动的失败。因此,在系统设计之前,需要暖通专业人员与使用方根据生产和实验对像的要求,准确地提出室内环境的要求。 主要包括: 1)控制区域。在某些生产、实验过程中,需要对整个房间的温湿度进行控制。但更多的情况是只须对特定的生产、实验区域进行严格控制。 2)基准温湿度。很多生产、实验要求基准温湿度为固定不变的值,例如很多计量实验要求的基准温度为22 ℃,一些纺织类的生产、实验要求基准相对湿度为65%。还有一些特殊的实验过程和气候室,要求室内的基准温湿度可以根据实验要求在较大范围内进行调整,此时需要确认其变化范围和变化时间。 3)温湿度精度。温湿度精度一般包括2方面的要求,即单一控制点的时间变化率和均匀度。在参数确认阶段,必须明确精度要求的涵义。均匀度要求一般针对温度精度,可以用垂直方向和水平方向的温度梯度要求的方式提出。 4)新风要求。新风要求一般根据室内工作人员数量提出。新风对室内环境扰动极大,因此新风量的确定应该尽可能合理、准确。由于一般恒温恒湿环境所需要的换气次数较多,因此不能采用最小新风比的方法确定。 5)可靠性要求。某些实验周期较长或重要的场合,对恒温恒湿环境的可靠性有明确要求,如要求系统可连续不间断运行若干时间。此时需要在设备的备用方面加以考虑。

控制系统仿真课程设计报告.

控制系统仿真课程设计 (2011级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月

控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1.了解交流异步电机的原理,组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统; 3.掌握交流异步电机调速系统的调试步骤,方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下,仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下: 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===, 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===,此外,中间需要计算的参数如下: 21m s r L L L σ=-,r r r L T R =,22 2 s r r m t r R L R L R L +=,10N m TL =?。αβ坐标系状态方程: 其中,状态变量: 输入变量: 电磁转矩: 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-

控制系统仿真课程设计

控制系统仿真课程设计 (2010级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月

控制系统仿真课程设计(一) ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真,掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法,深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点,实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系,掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量,目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果,使蒸汽带水过多,若用此蒸汽推动汽轮机,会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢,严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低,水循环就会被破坏,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示,锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响,而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量(蒸汽流量)和给水流量,锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量,使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图

在给水流量及蒸汽负荷发生变化时,锅炉汽包水位会发生相应的变化,其分别对应的传递函数如下所示: (1)汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象,当给水增加时,一方面会使得汽包水位升高,另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,又会使得汽包中气泡减少,导致水位降低,两方面的因素结合,在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟,使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此,汽包水位在给水流量作用下,近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统,系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ (1.1) (2)汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下,当蒸汽流量突然增加时,瞬间会导致汽包压力的降低,使得汽包内水的沸腾突然加剧,水中气泡迅速增加,将整个水位抬高;而当蒸汽流量突然减小时,汽包内压力会瞬间增加,使得水面下汽包的容积变小,出现水位先下降后上升的现象,上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著,会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性,变化速度很快,变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比,也与压力变化速度成正比,系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ (1.2) 常用的锅炉水位控制方法有:单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量,显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节,构成前馈-反馈符合控制系统,可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性,并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此,可将给水流量信号引入,构成三冲量调节系统,如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器(主回路),FC 表示给水流量控制器(副回路),二者构成一个串级调节系统,在实现锅炉水位控制的同时,可以快速消除给水系统扰动影响;而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。

烤箱温度控制系统设计.doc

苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷 《MATLAB 工程应用》 (分散 A 卷 开卷 设计) 出卷人 宋秦中 出卷人所在学院 电子信息工程学院 使用班级 12电子1,12电子2 班级 12 应用电子技术1 学号 127303110 姓名 施晓蓉 第1页,共21页 一、设计题(满分100分) 请在以下题目中任选一项完成设计 1. 汽车运动控制系统设计; 2. 电烤箱温度控制系统设计 3. 汽车减震系统建模仿真; 4. 汽车自动巡航控制系统的PID 控制; 5. 汽车怠速系统的模糊PID 控制; 6. 双闭环直流调速系统的设计与仿真 7. 自选测控项目(给出你自选的题目) 8. 本份试题选取项目为: 电烤箱温度控制系统设计 附评分细则:

《MATLAB工程应用》期末考试设计报告 第一章概述 本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上,自行设计一个基于MA TLAB 技术的PID控制器设计,并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此次课题的主要内容: (1) 完成PID控制系统及PID调节部分的设计 其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) PID最佳调整法与系统仿真 其中包含PID参数整过程,需要用到的相关方法有: b.针对有转移函数的PID调整方法 主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的PID控制器应用的相关的实例中,体现其控制功能(初步计划为温度控制器) 第2页,共21页

第二章调试测试 2.1进度安排和采取的主要措施: 前期:1、对于MA TLAB的使用方法进行系统的学习和并熟练运用MA TLAB的运行环境,争取能够熟练运用MA TLAB。 2、查找关于PID控制器的相关资料,了解其感念及组成结构,深入进行理论分析,并同步学习有关PID控制器设计的相关论文,对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关PID控制器的应用实例,尤其是温度控制器的实例,以便完成最终的实际应用环节。 中期:1、开始对PID控制器进行实际的设计和开发,实现在MATLAB的环境下设计PID控制器的任务。 2、通过仿真实验后,在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合,将其应用到实际应用中(初步计划为温度控制器)。 后期:1、完成设计定稿。 2、打印以及答辩工作地准备。 2.2被控对象及控制策略 2.2.1被控对象 本文的被控对象为某公司生产的型号为CK-8的电烤箱,其工作频率为50HZ,总功率为600W,工作范围为室温20℃-250℃。设计目的是要对它的温度进行控制,达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的技术要求。 在工业生产过程中,控制对象各种各样。理论分析和实验结果表明:电加热装置是一个具有自平衡能力的对象,可用二阶系统纯滞后环节来描述。然而,对于二阶不振荡系统,通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。 所以,电烤箱模型的传递函数为: 第3页,共21页

软件工程课程设计智能灯光控制系统

软件工程课程设计 智能家居.智能灯光控制系统 学院计算机学院 专业 班级级班 学号 姓名 指导教师 合作人 2014年1月日

目录 1、引言...............................................................................................................................- 4 - 1.1、项目背景......................................................................................................................- 4 - 1.2、项目可行性..................................................................................................................- 4 - 1.3、项目目的及意义..........................................................................................................- 4 - 2、任务概述.......................................................................................................................- 5 - 2.1、系统定义......................................................................................................................- 5 - 2.1.1、自动感知...........................................................................................................- 5 - 2.1.2、智能分析...........................................................................................................- 5 - 2.1.3、智能决策...........................................................................................................- 5 - 2.1.4、远程控制...........................................................................................................- 5 - 2.1.5、电源控制...........................................................................................................- 5 - 2.2、术语定义:..................................................................................................................- 5 - 2.2.1、照明设备单元...................................................................................................- 5 - 2.2.2、光源单元...........................................................................................................- 6 - 2.2.3、照明模式...........................................................................................................- 6 - 2.3、数据描述:..................................................................................................................- 7 - 2.3.1、物理信号...........................................................................................................- 7 - 2.3.2、数字信号...........................................................................................................- 7 - 2.3.3、指令...................................................................................................................- 7 - 2.3.4、数据处理过程...................................................................................................- 7 - 3、需求分析.......................................................................................................................- 8 - 3.1、功能需求......................................................................................................................- 8 - 3.1.1、业务需求...........................................................................................................- 8 - 3.1.2、用户需求...........................................................................................................- 8 - 3.1.3、系统需求...........................................................................................................- 8 - 3.1.4、用例图及说明................................................................................................ - 10 - 3.2、性能需求................................................................................................................... - 12 - 3.2.1、速度................................................................................................................ - 12 - 3.2.2、鲁棒性............................................................................................................ - 12 - 3.2.3、容错性............................................................................................................ - 12 - 3.2.4、界面................................................................................................................ - 12 - 3.3、约束........................................................................................................................... - 14 - 3.3.1、运行环境........................................................................................................ - 14 - 3.3.2、硬件要求........................................................................................................ - 15 - 4、概要设计.................................................................................................................... - 16 - 4.1、系统架构设计........................................................................................................... - 16 - 4.1.1、总体架构........................................................................................................ - 16 - 4.1.2、智能控制........................................................................................................ - 17 - 4.1.3、远程控制:基于B/S结构 ............................................................................ - 17 - 4.2、系统需求设计........................................................................................................... - 17 - 4.2.1、智能控制设计................................................................................................ - 17 - 4.2.2、远程控制设计................................................................................................ - 19 -

恒温恒湿控制系统设计

生化处理的恒温恒湿控制系统设计 2007年第11期(总第108期) 宋奇光,伍宗富,梅彬运(湖南文理学院,湖南常德415000 ) 【摘要】以PLC为控制器,结合温度传感变送器、LED显示器等,组成 一个生化处理的恒温恒湿控制系统。使用温度传感变送器获得温度的感应电压, 经处理后送给PLC。PLC将给定的温度与测量温度的相比较,得出偏差量,然后 根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任, 采用PWM控制方法,改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电 磁阀开关的导通时间,达到蒸汽控制目的。 【关键词】生化处理;PLC;恒温恒湿 引言 生化处理系统是食品工艺的关键设备。在此以米粉生产工艺中的生化处理系统的蒸汽温湿度控制进行实用设计,其温度控制在0~100℃,误差为±0.5℃,可用键盘输入设置温度及LED实时显示系统温度,采用模糊算法进行恒温控制,将数字处理控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象,可以很大程度的提高控制效果和控制精度[1]。 1米粉生化处理的恒温恒湿系统现状与分析 1.1 现状 由于国内米粉生产设备厂家尚未掌握米粉的关键技术,使其制造的设备无法满足米粉生产的工艺要求。我们经过现场堪察,发现原有的连续式米粉生化处理恒温恒湿控制系统具有如下现状。 一是连续式米粉生化处理恒温恒湿箱的控制基本上是手动调节; 二是箱内各部位温度分布不均匀,实际温度波动太大(40-70℃),远远达不到生产要求(62.5℃±2.5℃),影响米粉的抗老化效果; 三是实际湿度也达不到生产要求,容易出现湿度偏高(米粉发泡)或者偏低(米粉起壳)的现象,严重影响米粉生产质量; 四是上层辅助加热管道分布不合理,容易使散落米粉焦化,影响产品质量。

matlab控制系统仿真课程设计

课程设计报告 题目PID控制器应用 课程名称控制系统仿真院部名称机电工程学院专业 班级 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师 金陵科技学院教务处制成绩

一、课程设计应达到的目的 应用所学的自动控制基本知识与工程设计方法,结合生产实际,确定系统的性能指标与实现方案,进行控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术,通过在MATLAB软件上建立控制系统的数学模型,对控制系统进行性能仿真研究,掌握系统参数对系统性能的影响。 二、课程设计题目及要求 1.单回路控制系统的设计及仿真。 2.串级控制系统的设计及仿真。 3.反馈前馈控制系统的设计及仿真。 4.采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。 三、课程设计的内容与步骤 (1).单回路控制系统的设计及仿真。 (a)已知被控对象传函W(s) = 1 / (s2 +20s + 1)。 (b)画出单回路控制系统的方框图。 (c)用MatLab的Simulink画出该系统。

(d)选PID调节器的参数使系统的控制性能较好,并画出相应的单位阶约响应曲线。注明所用PID调节器公式。PID调节器公式Wc(s)=50(5s+1)/(3s+1) 给定值为单位阶跃响应幅值为3。 有积分作用单回路控制系统

无积分作用单回路控制系统 大比例作用单回路控制系统 (e)修改调节器的参数,观察系统的稳定性或单位阶约响应曲线,理解控制器参数对系统的稳定性及控制性能的影响? 答:由上图分别可以看出无积分作用和大比例积分作用下的系数响应曲线,这两个PID调节的响应曲线均不如前面的理想。增大比例系数将加快系统的响

双容水箱液位控制系统

内蒙古科技大学 控制系统仿真课程设计说明书 题目:双容水箱液位控制系统 仿真 学生姓名:任志江 学号:1067112104 专业:测控技术与仪器 班级:测控 10-1班 指导教师:梁丽

摘要 随着工业生产的飞速发展,人们对生产过程的自动化控制水平、工业产品和服务产品质量的要求也越来高。每一个先进、实用控制算法和监测算法的出现都对工业生产具有积极有效的推动作用。然而,当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的,通常情况下实际生产中大规模应用的算法要比理论方面的研究滞后几年,甚至有的时候这种滞后相差几十年。这是目前控制领域所面临的最大问题,究其根源主要在于理论研究尚缺乏实际背景的支持,一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题,制约了其应用。本设计设计的课题是双容水箱的PID液位控制系统的仿真。在设计中,主要针对双容水箱进行了研究和仿真。本文的主要内容包括:对水箱的特性确定与实验曲线分析,通过实验法建立了液位控制系统的水箱数学模型,设计出了控制系统,针对所选液位控制系统选择合适的PID算法。用MATLAB/Simulink建立液位控制系统,调节器采用PID控制系统。通过仿真参数整定及各个参数的控制性能,对所得到的仿真曲线进行分析,总结了参数变化对系统性能的影响。 关键词:MATLAB;PID控制;液位系统仿真

目录 第一章控制系统仿真概述 (2) 1.1 控制系统计算机仿真 (2) 1.2 控制系统的MATLAB计算与仿真 (2) 第二章 PID控制简介及其整定方法 (6) 2.1 PID控制简介 (6) 2.1.1 PID控制原理 (6) 2.1.2 PID控制算法 (7) 2.2 PID 调节的各个环节及其调节过程 (8) 2.2.1 比例控制与其调节过程 (8) 2.2.2 比例积分调节 (9) 2.2.3 比例积分微分调节 (10) 2.3 PID控制的特点 (10) 2.4 PID参数整定方法 (11) 第三章双容水箱液位控制系统设计 (12) 3.1双容水箱结构 (12) 3.2系统分析 (12) 3.3双容水箱液位控制系统设计 (15) 3.3.1双容水箱液位控制系统的simulink仿真图 (15) 3.3.2双容水箱液位控制系统的simulink仿真波形 (16) 第四章课程设计总结 (17)

智能家居控制系统课程设计报告20

XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统(无操作系统) 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXXXXXXXX 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月

综合实训任务书

目录 前言 (1) 1 硬件设计 (1) 1.1 ADC转换 (3) 1.2 SSI控制数码管显示 (3) 1.3 按键和LED模块 (5) 1.4 PWM驱动蜂鸣器 (6) 2 软件设计 (7) 2.1 ADC模块 (7) 2.1.1 ADC模块原理描述 (7) 2.1.2 ADC模块程序设计流程图 (8) 2.2 SSI 模块 (8) 2.2.1 SSI模块原理描述 (9) 2.2.2 SSI模块程序设计流程图 (10) 2.3 定时器模块 (10) 2.3.1 定时器模块原理描述 (10) 2.3.2 定时器模块流程图 (11) 2.4 DS18B20模块 (11) 2.4.1 DS18B20模块原理描述 (11) 2.4.2 DS18B20模块程序设计流程图 (12) 2.5 按键模块 (13) 2.5.1 按键模块原理描述 (13) 2.5.2 按键模块程序设计流程图 (13) 2.6 PWM模块 (13) 2.6.1 PWM模块原理描述 (14) 2.6.2 PWM模块程序设计流程图 (14) 2.6 主函数模块 (14) 2.6.1 主函数模块原理描述 (14) 2.6.2主函数模块程序设计流程图 (15)

组合式空调恒温恒湿的自动控制

组合式空调恒温恒湿的自动控制 【关健词】组合式空调恒温恒湿除湿 【摘要】如何符合特殊的生产线温湿度的使用要求,是空调系统及其控制系统设计的难题。组合式空调的自控系统较好地解决了这难题,它采用了除湿优先的控制方法,利用最小能量能使该系统达到恒温恒湿控制精度。 我国为了更加快速与国际形势市场接轨,在原加入WTO的基础上,历经金融风暴后,大多数医疗手术室、电子、烟草、化工、制药、食品、民用建筑、商场、工业厂房及印刷等洁净空间,都感觉到无形的压力。这样强迫他们不断地更新设备、更新工业、更新观念,不断提高产品档次,提高产品质量。特别是国内的喷涂生产线,他们从国外引入先进的机器人喷涂生产线替代即将淘汰残旧的设备。这种机器人喷涂生产线对环境要求很高,温湿度不稳均会影响产品的外观及喷涂率,甚至导致涂料成本增加、喷涂不匀等质量问题。面对这烦恼的问题,恰好遇到了组合式空调,它完全可以满足工艺要求。按国家相关标准要求,室内温度要求±1℃,相对湿度要求±5%。如何符合特殊的生产线温湿度的使用要求,成为了空调系统及其控制系统设计的难题。组合式空调的自控系统较好地解决了这难题,它典型结构如图1所示。 图1 组合式空调结构示意图 根据喷涂生产线对空气的质量精度要求不同、南北方气候差异,选配较合理功能段的组合式空调对空气进行混合、加热、冷却、加湿、除湿、过滤等处理也相当重要,满足车间温湿

度时积极提倡节能回收。除湿是恒温恒湿系统空气处理过程中必不可少的环节,在空调系统中常采用冷冻除湿技术。因为制冷系统既要控制温度又要控制湿度,而被控制室内的温湿度也是密切关联,所以较难符合被控制生产线所要求达到理想的温湿度精度。空气成分的温湿度是密切关联,如:温度精度≤±1℃与湿度精度≤±1%相比,湿度较难控制。因此±1%湿度所对应的温度精度≤±1℃。假设在12℃结露点上空气的含水率保持恒定,但空气温度在1.0℃之间变化,那么相对湿度就在47%和53%之间波动,0.2℃的空气温度变化将引起大于0.5%的相对湿度的变化。这一点可查空气H-D图(焓湿图)可以得到证明。组合式空调系统中表冷器有降温和除湿双重功能,致它接受两个控制量的控制,至于它在某一时刻接收那个信号控制,需要看哪个参数先满足要求而定。对于室内有散湿负荷,特别是湿负荷变化大的对象(生产线),无疑是十分合适的,因为它不是控制固定露点温度来确保室内相对湿度。虽然有人称它为无露点控制方式,但是这并不意味着经表冷器处理后的空气不必再处理到相应的露点温度。要除湿从原理上说,必须把空气处理到相应的露点.这样的控制方式把它称为不定露点温度控制。这样经此处理的冷气进入房间后,除非室内有大量显热负荷,在大多数情况下,都会导致室内过冷,相对湿度显得过高。实际运行过程中控制器选择的控制信号多半是来自湿度控制器的信号,于是避免冷热抵消,该系统将在消耗最低能量下运行。组合式空调是针对室外空气的经过过滤处理后用风机以一定的风量送往室内,来调节室内的空气。F6、F9袋式及G4板式的过滤器作用是除去空气中的细菌来提高空气洁净度;调节冰水比例阀控制表冷器冰水流量对空气进行制冷和除湿;调节加湿比例阀控制干蒸汽加湿器过热蒸汽流量对空气进行加湿处理;调节加热比例阀控制加热盘管过热蒸汽流量进行加热处理。自控系统采用西门子CPU226CN为控制核心的PLC,由温湿变送器采集0-10V的温湿度信号送到A/D模EM235,通过PLC的PID运算,输出D/A模块EM232由信号0-10V调节控制比例阀的运行控制温湿度;风量变送器采集0-10V的风量信号经过变换和计算,输出控制变频器的运行控制风量。所有控制状态和有关数据可以在触摸(HMI)监控显示。控制系统构成如图2所示,I/O接线示意图如图3所示,触摸屏(HMI)监控图如图4所示。

双闭环比值控制系统-----课程设计

《过程控制》 课程设计报告 题目:双闭环比值控制系统的分析与设计姓名:王飞 学号:20106206 专业:自动化 年级:2010级 指导教师:李天华

目录 1 任务书-------------------------------------------------------- 1 1.1设计题目 --------------------------------------------------- 1 1.2设计任务 --------------------------------------------------- 1 1.3原始数据 --------------------------------------------------- 2 1.4设计内容 --------------------------------------------------- 2 2 研究背景 ------------------------------------------------------- 3 3 研究意义 ------------------------------------------------------- 4 4 研究内容 ------------------------------------------------------- 4 5 论文组织 -------------------------------------------------------- 5 5.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -------------------------- 5 5.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -------------------------- 8 5.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --------------------------- 11 5.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 ------------------------- 13 6 双闭环比值控制与串级控制的区别,以及各自的优缺点 --------------- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----------------------------- 16 6.2双闭环比值控制的优、缺点 ----------------------------------- 17 6.3串级控制的优、缺点 ----------------------------------------- 17 7 总结 ---------------------------------------------------------- 17 8 参考文献 ------------------------------------------------------ 17 附录:双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) -------------------- 18

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