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1、毕业设计计（论文文）基于单片片机的酿酿酒槽的的温度检检测与控控制摘要要课题针对对温度控控制的特特点及实实现准确确温度控控制的意意义，设设计了一一种基于于单片机机的控制制系统。设设计内容容包括硬硬件和软软件两个个部分。硬硬件电路路以ATT89SS52单单片机为为微处理理器，详详细设计计了温度度信号采采样电路路，键盘盘及显示示电路，温温度控制制电路，报报警电路路，时钟钟信号电电路。软软件部分分主要对对PIDD算法进进行了数数学建模模和编程程。PIID参数数整定采采用的是是归一参参数整定定法。本本设计由由键盘电电路输入入设定温温度信号号给单片片机，温温度信号号采集电电路采集集现场温温度信号号给单片片
2、机，单单片机根根据输入入与反馈馈信号的的偏差进进行PIID计算算，输出出控制信信号给温温度控制制电路，实实现降温温。显示示电路实实现现场场温度的的实时监监控。工业生产产中温度度控制具具有单向向性、时时滞性、大大惯性和和时变性性的特征征，要实实现温度度控制的的快速性性和准确确性，对对于提高高产品质质量具有有很重要要的现实实意义。本课题针针对温度度控制的的特点及及实现准准确温度度控制的的意义，设设计了一一种基于于单片机机的控制制系统。设设计内容容包括硬硬件和软软件两个个部分。硬硬件电路路以ATT89SS52单单片机为为微处理理器，详详细设计计了温度度信号采采样电路路，键盘盘及显示示电路，温温度控制
3、制电路，报报警电路路，时钟钟信号电电路。软软件部分分主要对对PIDD算法进进行了数数学建模模和编程程。PIID参数数整定采采用的是是归一参参数整定定法。本本设计由由键盘电电路输入入设定温温度信号号给单片片机，温温度信号号采集电电路采集集现场温温度信号号给单片片机，单单片机根根据输入入与反馈馈信号的的偏差进进行PIID计算算，输出出控制信信号给温温度控制制电路，实实现降温温。显示示电路实实现现场场温度的的实时监监控。本系统PPID参参数整定定在MAATLAAB软件件下SIIMULLINKK环境中中进行了了仿真，通通过稳定定边界法法整定得得到、参数，最最终系统统无稳态态误差，调调节时间间为300s
4、，无无超调量量，各项项指标均均满足设设计要求求。本系系统实现现简单，硬硬件要求求不高，且且能对温温度进行行时实显显示，具具有控制制过程的的特殊性性，本设设计提出出了一种种基于PPID算算法来实实现恒温温控制的的温度控控制系统统，主要要是为了了达到生生产过程程中对温温度控制制速度快快，准确确性高等等特点。关键词PPID算算法 温温度控制制目录第1章绪绪论.51.2 方案的的论证771.2.1 方方案一利利用单片片机实现现酿酒槽槽的温度度控制系系统71.3 设计方方案9第2章酿酿酒槽温温度控制制系统硬硬件设计计.102.1 ATT89SS52单单片机简简介102.2 温度传传感器1132.3 键盘
5、和和显示电电路142.31 行列列式键盘盘的接口口142.32行列式式键盘的的工作原原理152.33液晶显显示的接接口152.34液晶显显示的工工作原理理162.4温温度控制制电路1172.5语语言报警警电路1182.51 IISD225600工作模模式212.51 IISD225600的连接接图21第3章酿酿酒槽温温度控制制系统软软件设计计.223.1 PIID调节节器控制制原理2223.2 位置式式PIDD算法233.3 数字PIID参数数的整定定243.4 PIID计算算程序2263.5系系统相关关软件设设计333.5.1系统统其它部部件的软软件设计计方案3333.5.2系统统软件设设计
6、框图图333.5.3主程程序的设设计343.5.4 主主程序的的起始地地址及初初始化3343.5.5 llcd116022的显示示控制3343.5.6 DDS188B200和lcdd16002的子程序序设计3353.5.7键盘盘处理子子程序流流程图4413.5.8键盘盘处理子子程序设设计422第4章酿酿酒槽温温度控制制的系统统调试.444 系系统调试试444.2系系统的软软件调试试444.3系系统的软软件与硬硬件调试试的特点点45第5章酿酿酒槽温温度控制制的设计计总结.4775.设计计总结447致谢488参考文献献500第1章 绪论论1.1 引言电加热温温度控制制具有升升温单向向性、大大惯性、
7、大大滞后性性和时变变性的特特点。例例如：其其升温单单向性是是由于电电加热的的升温、保保温主要要是通过过电阻加加热；降降温则通通常是依依靠自然然冷却，当当温度一一旦超调调，就无无法用控控制手段段使其降降温，因因而很难难用数字字方法建建立精确确的模型型，并确确定参数数。应用用传统的的模拟电电路控制制方法，由由于电路路复杂，器器件太多多，往往往很难达达到理想想的控制制效果。由由于无法法用精确确的数学学方法来来建立模模型并确确定参数数，本设设计采用用PIDD控制。目前工业业自动化化水平已已成为衡衡量各行行业现代代化水平平的一个个重要标标准，同同时控制制理论的的发展也也经历了了经典控控制理论论、现代代控
8、制理理论和智智能控制制理论三三个阶段段。智能能控制的的典型实实例是模模糊全自自动洗衣衣机等；而自动动控制系系统可分分为开环环控制系系统和闭闭环控制制系统。一一个控制制系统包包括控制制器、传传感器、变变送器、执执行机构构、输入入输出接接口。控控制器的的输出经经过输出出接口、执执行机构构加在被被控系统统上，控控制系统统的被控控量经过过传感器器、变送送器通过过输入接接口送到到控制器器。不同同的控制制系统，其其传感器器、变送送器和执执行机构构都不一一样。比比如压力力控制系系统要采采用压力力传感器器，而温温度控制制系统要要采用温温度传感感器。目目前PIID控制制及其控控制器或或智能PPID控控制器已已经
9、很多多，产品品已在工工程实际际中得到到广泛的的应用，各各大公司司均开发发了具有有PIDD参数自自整定功功能的智智能调节节器，其其中PIID调节节器参数数是自动动调节是是通过智智能化调调整或自自校正、自自适应算算法来实实现，有有利用PPID调调节控制制实现压压力、温温度、流流量、液液位的控控制。能能实现PPID控控制功能能的有PPLC和和一些PPC机。传统的PPID控控制电路路结构复复杂，需需配合相相应的可可控硅控控制电路路来完成成功率的的调控。针针对它具具有器件件多、生生产成本本高、电电路调试试复杂的的缺点，本本恒温自自动控制制系统的的设计中中应用AAT899S522的单片片机进行行数字PPI
10、D运运算，能能充分发发挥软件件系统的的灵活性性，在必必要时针针对PIID算法法进行修修正，使使其更加加完善，固固态继电电器的功功率调节节电路，极极大地简简化了执执行电路路，与单单片机的的接口也也变得十十分的方方便，同同时只需需要更换换不同输输出功率率的固态态继电器器，就可可满足不不同功率率加热系系统的需需要由于于设计的的系统对对温度动动、静态态指标要要求要求求不高，且且允许有有一定的的温度偏偏差和允允许调节节的时间间较长时时，最流流行控制制方法还还是继电电接触器器控制系系统。因因此本设设计采用用若继电电接触器器控制系系统。整整个设计计系统电电路简单单、调试试方便、实实际应用用可达到到理想的的精
11、度。随着集成成电路技技术的发发展，单单片微型型计算机机的功能能也不断断地增强强，许多多高性能能的新型型机种不不断的涌涌现出来来，单片片机以其其集成度度高、功功能强、体体积小可可靠性高高、价格格低和开开发周期期短等特特点，成成为自动动化和各各个测控控领域中中应用广广泛的器器件，在在工业生生产中，称称为必不不可少的的器件，尤尤其是在在当要求求控制精精度高，而而成本低低的社会会里，往往往都是是采用单单片机作作为数字字控制器器取代模模拟控制制器。在在温度控控制系统统中，单单片机最最是起到到了不可可替代的的核心作作用。而PIDD控制技技术在现现在最为为成熟，控控制结构构简单，参参数容易易调整，不不必求出
12、出被控对对象的数数学模型型就可以以调节，所所以在恒恒温控制制系统中中通常采采用PIID算法法。PIID是比比例（ppropporttionnal）、积积分（iinteergaal）和和微分(derrivaativve)三三者的缩缩写。PPID调调节器的的三个基基本参数数kp(比例系系数)、kki（积积分系数数）、kkd(微微分系数数)是选选择非常常重要，它它将直接接影响一一个控制制系统的的准确性性。而三三个环节节在实际际控制中中的作用用：1、比比例调节节作用：比例反反映系统统的偏差差，系统统一旦出出现偏差差，比例例调节立立即产生生调节作作用，用用于减少少偏差。比比例作用用大，可可以加快快调节，
13、减减少误差差，但过过大的比比例使系系统的稳稳定性下下降，甚甚至造成成系统不不稳定；2、积积分调节节作用：是使系系统消除除静态误误差，提提高无差差度。因因为有误误差，积积分调节节就进行行，直至至无差，积积分调节节就停止止。积分分调节输输出为一一常值，积积分作用用的强弱弱取决于于积分时时间常数数 Tii. TTi越小小，积分分时间就就越强；反之TTi越大大，积分分时间就就越弱。加加入积分分调节可可使系统统稳定性性下降，动动态响应应变慢，积积分作用用常与另另两种调调节规律律结合，组组成PII调节或或PIDD调节；3、微微分调节节作用：微分作作用反映映系统偏偏差信号号的变化化率，具具有预见见性，能能预
14、见偏偏差变化化的趋势势。因此此能产生生超前的的控制作作用。在在偏差还还没有形形成之前前，已被被微分调调节作用用消除。因因此微分分调节可可以改善善系统的的动态性性能。在在为时间间选择合合适的情情况下，可可以减少少超调，减减少调节节时间。微微分作用用对噪音音干扰有有放大作作用，因因此过强强的加微微分环节节，对系系统抗干干扰不利利。此外外微分反反映的是是变化率率，而当当输入没没有变化化时，微微分作用用的输出出为零。微微分作用用不能单单独使用用，需要要与另外外两种调调节规律律相结合合，组成成PI调调节器或或PIDD调节器器。大多数温温度控制制系统均均建立在在模型上上，难以以满足加加工工艺艺要求，故故引
15、入模模糊控制制，采用用模糊PPID算算法，运运用ATT89SS52单单片机对对电阻炉炉温度实实现智能能控制，可可以解决决上述种种种不足足，从而而实现高高精度的的控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，因此本次设计应用PID控制技术最为有效。1.2 方案的的论证无论是工工农业生生产中，还还是日常常生活中中，对温温度的检检测和控控制都是是必不可可少的，对对于温度度的检测测通常是是采用热热敏电阻阻在通过过A/DD（模/数）转转换得到到数字信信号，但但由于信信号的采采集对整整个系统统的影响响很大，如如果采样样精度不不高，会会使这个个系统准准确性下下降。因因此本次次设计采采用高精精度的温温度传感感器：数数字温度度传感器器DS118B220。这这种数
