《本科毕业论文-—微电脑多路染色机温度控制器的硬件设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业论文-—微电脑多路染色机温度控制器的硬件设计.doc（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南昌航空大学学士学位论文毕业设计（论文） 题 目：微电脑多路染色机温度控制器的硬件设计 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
2、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
3、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 日目录第一章 前言1第二章 相关技术及理论分析32.1温度测试技术32.2温度控制原理6第三章 微电脑多路染色机温度控制器的系统组成及工作原理93.1系统设计要求与技术指标93.2系统功能93.3系统组成9第四章 微电脑多路染色机温度控制器的硬件设计电路114.
4、1 温度采集模块114.2 多路开关选择模块134.3 放大电路模块154.4 A/D转换模块174.5 键盘显示模块184.5.1液晶概述194.5.2模块接口说明204.5.3并行接口214.6 温控模块224.6.1加热控制电路234.6.2制冷控制模块264.7 报警模块264.8 时钟模块284.9 单片机基本系统294.10 系统总电路设计30第五章 微电脑多路染色机温度控制器的软件设计315.1 主程序设计315.2 中断服务程序325.3 算法子程序335.4 键盘显示子程序33第六章 微电脑多路染色机温度控制器的系统调试356.1温度采集模块的调试356.2温度控制模块的调试
5、356.3语音报警模块的调试376.4总体调试37第七章 总结387.1完善功能387.2心得体会38致 谢39参考文献40附录 A 原理总图41附录 B PCB图42附录 C 实物图433南昌航空大学学士学位论文第一章 前言当今社会的发展日新月异，各行各业都在迅猛崛起，随着计算机技术、自动控制理论及温度测量控制技术等技术的应用和发展，在纺织服装等行业里，染色工艺的地位也日渐突出。伴随本国经济体制改革步伐的加快以及印染行业的不断发展，染色机的研制和开发也在逐步形成规模。对其技术工艺和控制水平的要求也越来越高。各种染色机的出现，逐渐代替了手工染色工艺进入了染色行业的应用里。染色工序在纺织品生产中
6、占有重要地位，染色质量直接决定了纺织品的色泽、外观，甚至还影响纺织品的生产成本。在染色工序中，影响染色的因素主要有染液浓度、温度、液位等，其中温度控制是很重要而又复杂的控制过程。染色过程实际上是由工艺人员针对不同织物的一条温度曲线，执行每个工艺对染色的温度中升温及降温过程的严格控制。如果操作过程没有达到相应的严格标准和要求，就容易使织物产生色差、缸差、条痕等疵点，造成复染率上升，生产成本增加等问题。2而温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。因此，对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案
7、也有所不同。传统的染色工艺过程主要由升温、保温、降温等几个连续阶段组成。升温过程采用蒸汽加热，降温阶段采用冷却水冷却。在升温过程中，当温度达到某一特定温度值时，保温一段时间，在这段时间内加入染料、助剂等化学药品。当温度降到某一特定温度值时，校正浴比，在加入染料或助剂。随着染色工艺的迅速发展和印染技术的不断进步，对染色机温度控制的要求也在逐步增长，设计出安全、实用、节能、智能化和数字化的染色机温度控制器已成必然趋势。由此可见，由微电脑控制的多路染色机的温度控制器的研究显得尤为重要。近期国外的各类染色机的技术性能已经发生了很大的变化和提高，有着较高的织物加工范围和较广的工艺适应性，并且实现一机多用
8、。一般从进布到出布，可连续完成精练、漂白、染色、水洗等工艺过程。根据目前的国内外市场需求来看，随着本国染色机市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。市场需求是决定染色机发展的主要动力，通过参考大量文献对染色机的工艺技术进展做了系统了解如下：从21世纪到2008年，本国从事染色机行业的企业和人员呈现一直持续发展，增多的趋势；2009年后呈现较为稳定的状态。如今，多数染色机企业开始走上不断研制新产品的路线，不再拘泥于数量，规模的增大，向创新型企业发展。国内大多数企业通过详细的调查和权威技术资料及相关情报的收集，为客户提供了各种染色机产品核心技术应用现状、技术研发
9、、工艺设备配套、高端技术应用等多方面的信息，对于企业了解各类成衫染色机产品生产技术及其发展状况十分有益。相对于国内市场的发展，现今大部分印染厂还是沿袭传统的操作方式：升/降温控制采用智能仪表，前/后处理依然为人工操作。这种染色机作为印染行业最主要的生产设备，其控制手段主要是对温度进行控制，还不能严格执行染色的工艺标准，达不到布匹着色所要求的质量，同时耗费大量是水、电资源。目前，本国大多数生产厂家采用模拟型PID调节方式的温控仪表，温度波动大，产品合格率低。在现代化的工业生产和生活中，温度控制的应用相当广泛。基于此，传统单一的控制算法难以满足控制要求，为保证温度控制的精度、控制效率和可靠性，将P
10、ID算法与预测控制算法相结合，采用分时段进行控制。以染色过程的温度跟踪控制系统为背景,针对温度对象动态范围宽,其动态特性随温度变化且存在结构变化,以STC89C52为核心，采用软件方法通过STC89C52对温度采集、温度控制系统的控制来达到控制温度的目的。使控制器能适应染色过程动态特性的变化,保证了温度控制的精度,可有效地提高染色质量；使产品小型化、智能化，即提高了产品功能和质量，又降低了成本，简化了设计。针对染布生产环境电磁干扰大，染布工艺要求温度升降速度恒定、保温温度偏差小的特性，产生了一种基于单片机控制的染色机温度控制系统的设计方案。温度控制器的出现可以减少染色工艺中对温度的把握度的控制
11、，用以减少工序，而染色机由微电脑控制，操作简便，先进的电子控制技术系统可根据实际负荷自动化运行，节约能源及运行费用。为了满足市场的需要和给客户提供一个实用的微电脑多路染色机温度控制器，本设计综合运用了单片机技术、温度采集技术、温度控制技术等来实现对各染色机染缸的温度进行测量和控制。本次设计的系统包含微处理器、温度检测采集模块、A/D转换模块、温度控制模块、报警模块以及键盘显示模块等，软件设计上采用数字PID算法实现对染布控制过程中各个步骤温度的精确控制。本系统要实现的具体功能为：采用铂热电阻测温，能同时对8台染色机实现温度控制及染缸实测温度的显示，使其控温范围为25-135，且控温精度达到2，
12、超温时能报警。总之，本设计应该具有多路染色机温度控制器的基本性能，对其相关技术进行很好的研究和应用，符合相关方面的技术发展趋势。第二章 相关技术及理论分析2.1温度测试技术温度是实际应用中经常需要测试的参数，温度测量的应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，本次设计的染色机温度控制器也要求测量染缸液体温度。 温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁，不论是在科学研究领域还是在工业生产领域，都有十分广泛的应用。下面将对不同的温度传感器进行简要概述，常用的温度传感器有：（1）热敏电阻器 热敏电阻器是用来测量温度的传感器之一，按照温度系数不同分为正温度系数热
13、敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。一般电路中热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。热敏电阻器主要缺点是阻值和温
14、度的关系非线性严重；元件一致性和互换性差；易老化且稳定性较差；除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0150范围。（2）固态热传感器 最简单的半导体温度传感器就是一个PN结，例如二极管或晶体管基极-发射极之间的PN结。如果一个恒定电流流过正向偏置的硅PN结，正向压降在温度每变化1时会降低1.8mV。很多IC利用半导体的这一特性来测量温度，包括美信的MAX1617、国半的LM335和LM74等等。半导体传感器的接口形式多样，从电压输出到串行SPI/微线接口都可以。 （3）热电偶和热电阻热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶材料和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表,记录仪表和电子调节器配套使用。热电偶由两种不同金属结合而成，它受热时会产生微小的电压，电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料，有铁-康铜(J型)、铜-康铜(T型)和铬-铝(K型)热电偶等。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点
