用DS18B20测试温度，然后做出相应的控制，也可以报警创新方面可以做多路温度测试和控制吧，加温度显示，用LED数码管或者LCD显示屏
二.系统软件设计图4 系统程序流程图2.1 系统程序流程图系统程序流程图如图4所示。2.2 温度部分软件设计DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。程序主要函数部分如下：（1）初始化函数//读一个字节函数ReadOneChar(void){unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i>0;i--){ DQ = 0; // 给脉冲信号dat>>=1;DQ = 1; // 给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;delay(4);}return(dat);}//写一个字节函数WriteOneChar(unsigned char dat){unsigned char i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ = 0;DQ = dat&0x01;delay(5);DQ = 1;dat>>=1;}}（2）读取温度并计算函数ReadTemperature(void){unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();t=b;t<<=8;t=t|a;tt=t*0.0625;t= tt*10+0.5; //放大10倍输出并四舍五入---此行没用（3）主程序部分见前return(t);}三. 结束语AT89C2051单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好。即使是非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础知识以后也能依靠自己的技术力量来开发所希望的单片机应用系统。本文的温度控制系统只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信读者会依靠自己的聪明才智使单片机的应用更加广泛化。另外对本例子可以作一些扩展，单片机的应用越来越广泛,由于单片机的运算功能较差,往往需要借助计算机系统,因此单片机和PC机进行远程通信更具有实际意义。目前此设计已成功应用于钻井模拟器实验室室温控制。本文作者创新观点：采用的单片机AT89C2051性价比高，而且温度传感器DS18B20转化温度的方法非常简洁且精度高、测试范围较广。参考文献[1]林伸茂.8051单片机彻底研究基础篇 北京：人民邮电出版社 2004[2]范风强等.单片机语言C51应用实战集锦 北京：电子工业出版社 2005[3]谭浩强.C语言程序设计（第二版） 北京：清华大学出版社 1999[4]夏路易等.电路原理图与电路板设计教程 北京：北京希望电子出版社 2002[5]赵晶.Protel99高级应用 北京：人民邮电出版社 2000[6]聂毅.单片机定时器中断时间误差的分析及补偿[J] 微计算机信息 2002,18(4):37~38
摘要本设计的温度测量计加热控制系统以AT89S52单片机为核心部件，外加温度采集电路、键盘显示电路、加热控制电路和越限报警等电路。采用单总线型数字式的温度传感器DSI8B20，及行列式键盘和动态显示的方式，以容易控制的固态继电器作加热控制的开关器件。本作品既可以对当前温度进行实时显示又可以对温度进行控制，以使达到用户需要的温度，并使其恒定再这一温度。人性化的行列式键盘设计使设置温度简单快速，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。建立在模糊控制理论控制上的控制算法，是控制精度完全能满足一般社会生产的要求。通过对系统软件和硬件设计的合理规划，发挥单片机自身集成众多系统及功能单元的优势，再不减少功能的前提下有效的降低了硬件的成本，系统操控更简便。实验证明该温控系统能达到0.2℃的静态误差，0.45℃的控制精度，以及只有0.83％的超调量，因本设计具有很高的可靠性和稳定性。关键词：单片机 恒温控制 模糊控制引言温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。 采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。MSP430系列单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的。图形点阵式液晶可显示用户自定义的任意符号和图形,并可卷动显示,它作为便携式单片机系统人机交互界面的重要组成部分被广泛应用于实时检测和显示的仪器仪表中。支持汉字显示的图形点阵液晶在现代单片机应用系统中是一种十分常用的显示设备,汉字BP机、手机上的显示屏就是图形点阵液晶。它与行列式小键盘组成了现代单片机应用系统中最常用的人机交互界面。本文设计了一种基于MSP430单片机的温度测量和控制装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。━、硬件设计1：MSP430系列单片机简介及选型单片机即微控制器，自其开发以来，取得了飞速的发展。单片机控制系统在工业、交通、医疗等领域的应用越来越广泛，在单片机未开发之前，电子产品只能由复杂的模拟电路来实现，不仅体积大，成本高，长期使用后元件老化，控制精度大大降低，单片机开发以后，控制系统变为智能化了，只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。特别是嵌入式技术的发展，必将为单片机的发展提供更广阔的发展空间，近年来，由于超低功耗技术的开发，又出现了低功耗单片机，如MSP430系列、ZK系列等，其中的MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）的一种16位超低功耗单片机，该单片机
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热电致冷器件特别适合于小热量和受空间限制的温控领域。改变加在器件上的直流电的极性即可变致冷为加热，而吸热或放热率则正比于所加直流电流的大小。Pe1tier 温控器的设定温度可以在一个较宽的范围内任意选择，可选择低于或高于环境温度。在本系统中我们选用了天津蓝天高科电源有限公司生产的半导体致冷器件 TES1－12739,其最大温差电压 14.7V,最大温差电流3.9A最大致冷功率33.7W。1.5 其它部分系统采用Samsung（三星）公司生产的真空荧光数码显示屏 VFD用来实时显示当前温度，以观察控制效果。键盘和串行通信接口用来设定控制温度和调整PID参数。系统电路原理图如图3所示。2 系统软件设计系统开始工作时，首先由单片机控制软件发出温度读取指令，通过数字温度传感器 DS18B20 采样被控对象的当前温度值T1并送显示屏实时显示。然后，将该温度测量值与设定值T比较，其差值送 PID控制器。PID 控制器处理后输出一定数值的控制量，经DA 转换为模拟电压量，该电压信号再经大电流驱动电路，提高电流驱动能力后加载到半导体致冷器件上，对温控对象进行加热或制冷。加热或制冷取决于致冷器上所加电压的正负，若温控对象当前温度测量值与设定值差值为正，则输出负电压信号，致冷器上加载负电压温控对象温度降低；反之，致冷器上加载正向电压，温控对象温度升高。上述过程：温度采样－计算温差－PID调节－信号放大输出周而复始，最后将温控对象的温度控制在设定值附近上下波动，随着循环次数的增加，波动幅度会逐渐减小到某一很小的量，直至达到控制要求。为了加快控制，在进入PID控制前加入了一段温差判断程序。当温度差值大于设定阈值Δt时，系统进行全功率加热或制冷，直到温差小于Δt才进入PID控制环节。图4为系统工作主程序的软件流程图．3 结论本文设计的基于单片机数字PID控制的精密温度控制系统，在实际应用中取得了良好的控制效果，温度控制精度达到±0.1℃。经48小时连续运行考验，系统工作稳定，有效地降低了辐亮度标准探测器的温度系数，使辐亮度标准探测器在温度变化较大的环境中也能保持其高精度，为实现基于探测器的高精度辐射定标的广泛应用奠定了基础。本文作者创新点：在原来基于PC的PID温控系统的基础上，设计了由单片机、数字式温传感器DS18B20和半导体致冷器组成的精密温度控制系统。该温控系统的应用为高精度光辐射测量仪器－辐亮度标准探测器的小型化、智能化提供了有利条件。
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温度相关的毕业设计 ·基于单片机的数字温度计的设计·基于MCS-51数字温度表的设计·单片机的数字温度计设计·基于单片机的空调温度控制器设计·基于数字温度计的多点温度检测系统·设施环境中温度测量电路设计·DS18B20数字温度计的设计·多点温度采集系统与控制器设计·基于PLC和组态王的温度控制系统设计·温度监控系统的设计·用单片机进行温度的控制及LCD显示系统的设计·单片机电加热炉温度控制系统·全氢罩式退火炉温度控制系统·数字温度计的设计·基于单片机AT89C51的语音温度计的设计·基于单片机的多点温度检测系统·基于51单片机的多路温度采集控制系统·基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文·基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文·西门子S7-300在温度控制中的应用·燃气锅炉温度的PLC控制系统·焦炉立火道温度软测量模型设计·温度检测控制仪器·智能温度巡检仪的研制·电阻炉温度控制系统·数字温度测控仪的设计·温度测控仪设计·多路温度采集系统设计·多点数字温度巡测仪设计·LCD数字式温度湿度测量计·64点温度监测与控制系统·温度报警器的电路设计与制作·基于单片机的数字温度计的电路设计·全氢煤气罩式炉的温度控制系统的研究与改造·温度检测与控制系统·红外快速检测人体温度装置的设计与研制·具有红外保护的温度自动控制系统的设计·基于单片机的温度测量系统的设计·数字温度计设计·DS18B20温度检测控制·PN结（二极管）温度传感器性能的实验研究·多功能智能化温度测量仪设计·软胶囊的单片机温度控制（硬件设计）·空调温度控制单元的设计·大容量电机的温度保护——软件设计·大容量电机的温度保护 ——硬件电路的设计·基于DS18B20温度传感器的数字温度计设计·热轧带钢卷取温度反馈控制器的设计·基于单片机的温度采集系统设计·多点温度数据采集系统的设计·基于单片机的数字式温度计设计·18B20多路温度采集接口模块·基于单片机的户式中央空调器温度测控系统设计·单片机电阻炉温度控制系统设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统设计·基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计·基于DS18B20的多点温度巡回检测系统的设计·基于单片机的多点无线温度监控系统·基于MSC1211的温度智能温度传感器·用集成温度传感器组成测温控制系统·室内温度控制报警器·自动温度控制系统·烤箱温度控制系统·基于单片机的电加热炉温度控制系统设计·基于PLC的温度监控系统设计·基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器软件设计·温度箱模拟控制系统·基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器硬件设计·数字式温度计的设计·温度监控系统设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统·基于plc的温度湿度检测和显示系统设计·基于单片机的3KW电炉温度控制系统的设计·腔型肿瘤热疗仪温度控制系统设计·基于AT89S51单片机的数字温度计设计·吹塑薄膜挤出机温度控制与检测系统设计·电加热炉PLC温度自适应控制系统的研究·高压母线温度自动监测装置的设计·高压母线温度自动检测装置·小型热水锅炉单片机温度控制系统·消毒柜单片机温度控制·嵌入式系统在多点温度控制中的应用·单片机温度控制系统·上下限温度报警器的设计·基于单片机的饮水机温度控制系统设计·基于单片机的温度测量系统设计
摘要 分析单片机原理与接口技术课程教学的现状，找出理论教学和实验教学中存在的不足。从教材选择、教学方式改进、考核方式改革等方面对本课程提出教学改革。关键词 单片机；考核方式；教学改革1 引言单片机原理与接口技术课程是计算机、自动化、机械等多个工科专业基础课，也是一门理论和实践性均非常强的课程。但目前由于教学资源、教学方法、实验设备等原因，大多数学生感觉该课程难学，学生的学习积极性不高。因此，如何调动学生学习兴趣，使学生摆脱枯燥记忆理论知识的困境，优化教学效果，使学生能学以致用，以致主动学习，是授课教师需要重点思索的问题。2 教学现状2.1 理论教学特点单片机原理与接口技术是一门软硬件结合得非常紧密的课程。目前，大多数院校在该课程上的学时分配不足，导致部分教学内容无法完成。采用先进的教学手段，在一定程度上提高了教学质量。但是目前，过多采用多媒体进行教学，反而使得教学效果很差。只有部分教师能综合使用各种教学手段，如辅助声音、图像、视频等方式，方可保证教学效果。2.2 实验特点及现状在教学改革过程中，各高校都相当重视实践教学，但是由于重理论、轻实践观念的长期影响, 改革的效果并不明显，实践教学仅仅作为理论教学的验证与补充的状况并没有得到根本的转变。单片机实验不仅可以让学生建立起单片机应用系统的完整概念，还可以让学生真正体会到单片机的应用价值，激发学生学习和实践的兴趣。然而由于实验学时和实验条件的限制，类似这样的综合性实验很难开展。由于实验学时、硬件条件、评价体系等方面的限制，这类综合性的实验实际上难以达到预定的效果。3 改革措施3.1 选择合适的教材如何选择一本好的教材是学生学好这门课、教师教好这门课的前提。由于本专业学生自身的特点，在选择课程内容时要紧密结合机电类产品。比如，机电控制类的产品是由单片机来控制的，结合实际进行讲解，内容会更生动、更具吸引力。通过实例学习，让学生了解单片机，学到单片机的知识，还掌握在具体实践过程中如何进行方案的设计和分析、具体的实施以及后期的扩展等技能。因此在教材建设方面，一直紧扣本专业的发展方向，并编写适合学生的教材及辅导教材。理论教材从课程教学目的出发，突出课程重点，突出基本原理，覆盖本课程最基本的内容。辅导教材切合实际，注重培养学生的应用能力和创新能力。3.2 改进教学方式和方法通常单片机课程的教学过程是：先介绍单片机的组成和内部结构、存储器、指令系统、寻址方式、程序设计方法，然后介绍芯片的外部引脚功能，然后讨论单片机定时/计数、中断、串行口等功能应用，最后介绍外部扩展及键盘、显示器、A/D、D/A等接口技术。大多数学生在学习指令系统和汇编语言程序设计时常常感到很头疼。由于该课程是机械专业学生第一次较多地接触硬件方面的知识，较为抽象。加上汇编语言直接与系统硬件有关，并且指令较为烦琐，给学生造成该课程比较难学、枯燥的感觉。因此，教师需要不断地改进教学方法和教学手段，以实现生动、形象地传授知识，提高学生的学习兴趣。同时注重研究传授知识与培养能力的关系。1）完善电子教案，利用多媒体课件提高直观性和趣味性，培养学生的学习兴趣。并且为减轻教师制作课件的工作强度，使教师将主要精力放在深入究教学法上面，建设多媒体教学资源库，为该课程的多媒体教学提供一个共享思想与资源的信息平台。2）了解学生对内容的掌握情况，随时调整授课进度与方法。3）授课中有意识地渗透科研意识，培养、激发学生创造兴趣。3.3 改革考核方式改革单片机原理与接口技术课程的考核方式，有助于对学生实践能力的考核，同时也将有助于单片机原理与接口技术的学习。以前的考核只以期末考试一次成绩作为定论，而实践只是作为平时成绩。现在把单片机原理与接口技术课程成绩为3个部分测试：第一部分是笔试，主要考核学生对于单片机原理与接口技术课程基本理论的掌握程度，占总成绩的40%；第二部分是基本实验的考核，在学生做过的十几个实验中，随机抽取一个进行单独考核，主要考核学生对单片机原理与接口技术基本操作能力，占总成绩的30%；第三部分是布置学生一次综合大作业，让学生完成硬件布置、软件设计，最后调试全过程，以答辩形式给出成绩，主要考核单片机原理与接口技术课程的综合能力，占总成绩的30%。最后，3个部分的总和作为课程的最终成绩。这是对学生的一个全面考核，达到使学生全面掌握单片机原理与接口技术的目的。4 结束语单片机原理与接口技术课程在机械专业有着非常重要的地位。无论是理论教学内容的改革，还是实验教学体系的改革，其目的是要切实提高单片机课程的教学质量，丰富和完善单片机教学内容，使学生真正能够引起浓厚的兴趣，变被动性实验为主动性实验，从而掌握单片机的本质内容，提高学生单片机的实际应用能力。单片机教学的改革只是做了一定的尝试，进一步的教学改革任重而道远。随着教学改革的深入，各方面的不足也会显现出来，但只要抓住以学生为本的基本思路，就能使实践教学改革不断地完善，切实体现实践教学应有的地位，促进高等教育的改革。我能找到的就是这个 也不知道能不能帮到你哦 建议你可以去（59168）这网站上看看 直接在百度输入就可以的 以前我们也在那里找文献资料的
基于PIC单片机的智能在线辐射测温仪研制 完整内容到中国论文援助中心下载【摘要】 红外线测温仪以其响应速度快、准确、便捷、使用寿命较长等优势,在冶金、电子、石化、食品等行业得到广泛应用,成为企业故障检测,产品质量控制和提高经济效益的重要手段。红外线测温主要是利用任何物体都会发出红外辐射的原理来测量的,而运用了辐射中高温测量技术的智能在线辐射测温仪不仅克服了传统测温产品的不足,而且还能实现对被测物体温度非接触的准确测量。本课题所研究的智能在线辐射测温仪属于中高温测量领域的研究。在测温范围的起始阶段,由于目标辐射能量小、信号微弱,因而受系统干扰影响较大,尤其是当探测器的输出信号的大小与系统的零点信号大小相当时,系统零点的影响将成为影响辐射测温仪测量精度的主要因素,因此如何提高被测物体温度在测量范围的起始阶段时系统前级放大电路信号的大小,是不可缺少的重要环节。在本课题的研究中,采用了多点标定与数据拟合相结合的方法,较好地实现了测量电路前级放大电路信号的提高,实现了高稳定性和高精度的温度测量。本文研究的智能在线辐射测温仪在功能结构上分为信号采集和处理模块、温度显示模块、串口通信模块、电源模块四部分。信号采集用的红外传感器采用硅光电二极管红外探测器,温度信号采样、数据处理由P...更多IC16F877A单片机实现;温度显示采用智能数字显示表;串口通信采用单片机内部模块USART通用同步/异步收发器;电源模块直接采用了AC/DC转换模块。由于本课题研制的智能在线辐射测温仪精度高、速度快、使用安全方便、性能价格比高,对于一些不易接触测量物体尤为适用。同时本测温仪应用了特有的发射率计算方法,因而能较准确的计算出被测物体的发射率,从而使辐射测温仪具有更好的稳定性和更高的测量精度,因此本辐射测温仪有着很好的市场前景。 【Abstract】 Infrared thermometer has been widely used in metallurgy, electronics, petrochemical, food industries and other areas because its fast response, accurate, convenient, long life and other advantage, it has been a main method of corporate fault detection, product quality control and improving economic efficiency. Infrared temperature measurement is mainly to use the theory that any objects send infrared radiation. However, the smart online radiation thermometer adopts the infrared radiation technology in middle and high-temperature measurement so that it is not only able to overcome the disadvantage of traditional thermometer very well but also it can accomplish near instance as well as long instance accurate temperature measurement.The smart-online infrared radiation thermometer introduced in this paper belongs to the infrared radiation measurement field of middle and high temperature. In the start-up 内容到中国论文援助中心下载
摘要本设计的温度测量计加热控制系统以AT89S52单片机为核心部件，外加温度采集电路、键盘显示电路、加热控制电路和越限报警等电路。采用单总线型数字式的温度传感器DSI8B20，及行列式键盘和动态显示的方式，以容易控制的固态继电器作加热控制的开关器件。本作品既可以对当前温度进行实时显示又可以对温度进行控制，以使达到用户需要的温度，并使其恒定再这一温度。人性化的行列式键盘设计使设置温度简单快速，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。建立在模糊控制理论控制上的控制算法，是控制精度完全能满足一般社会生产的要求。通过对系统软件和硬件设计的合理规划，发挥单片机自身集成众多系统及功能单元的优势，再不减少功能的前提下有效的降低了硬件的成本，系统操控更简便。实验证明该温控系统能达到0.2℃的静态误差，0.45℃的控制精度，以及只有0.83％的超调量，因本设计具有很高的可靠性和稳定性。关键词：单片机 恒温控制 模糊控制引言温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。 采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。MSP430系列单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的。图形点阵式液晶可显示用户自定义的任意符号和图形,并可卷动显示,它作为便携式单片机系统人机交互界面的重要组成部分被广泛应用于实时检测和显示的仪器仪表中。支持汉字显示的图形点阵液晶在现代单片机应用系统中是一种十分常用的显示设备,汉字BP机、手机上的显示屏就是图形点阵液晶。它与行列式小键盘组成了现代单片机应用系统中最常用的人机交互界面。本文设计了一种基于MSP430单片机的温度测量和控制装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。━、硬件设计1：MSP430系列单片机简介及选型单片机即微控制器，自其开发以来，取得了飞速的发展。单片机控制系统在工业、交通、医疗等领域的应用越来越广泛，在单片机未开发之前，电子产品只能由复杂的模拟电路来实现，不仅体积大，成本高，长期使用后元件老化，控制精度大大降低，单片机开发以后，控制系统变为智能化了，只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。特别是嵌入式技术的发展，必将为单片机的发展提供更广阔的发展空间，近年来，由于超低功耗技术的开发，又出现了低功耗单片机，如MSP430系列、ZK系列等，其中的MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）的一种16位超低功耗单片机，该单片机
锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 2.2 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 2.3 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 2.4 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系
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热电致冷器件特别适合于小热量和受空间限制的温控领域。改变加在器件上的直流电的极性即可变致冷为加热，而吸热或放热率则正比于所加直流电流的大小。Pe1tier 温控器的设定温度可以在一个较宽的范围内任意选择，可选择低于或高于环境温度。在本系统中我们选用了天津蓝天高科电源有限公司生产的半导体致冷器件 TES1－12739,其最大温差电压 14.7V,最大温差电流3.9A最大致冷功率33.7W。1.5 其它部分系统采用Samsung（三星）公司生产的真空荧光数码显示屏 VFD用来实时显示当前温度，以观察控制效果。键盘和串行通信接口用来设定控制温度和调整PID参数。系统电路原理图如图3所示。2 系统软件设计系统开始工作时，首先由单片机控制软件发出温度读取指令，通过数字温度传感器 DS18B20 采样被控对象的当前温度值T1并送显示屏实时显示。然后，将该温度测量值与设定值T比较，其差值送 PID控制器。PID 控制器处理后输出一定数值的控制量，经DA 转换为模拟电压量，该电压信号再经大电流驱动电路，提高电流驱动能力后加载到半导体致冷器件上，对温控对象进行加热或制冷。加热或制冷取决于致冷器上所加电压的正负，若温控对象当前温度测量值与设定值差值为正，则输出负电压信号，致冷器上加载负电压温控对象温度降低；反之，致冷器上加载正向电压，温控对象温度升高。上述过程：温度采样－计算温差－PID调节－信号放大输出周而复始，最后将温控对象的温度控制在设定值附近上下波动，随着循环次数的增加，波动幅度会逐渐减小到某一很小的量，直至达到控制要求。为了加快控制，在进入PID控制前加入了一段温差判断程序。当温度差值大于设定阈值Δt时，系统进行全功率加热或制冷，直到温差小于Δt才进入PID控制环节。图4为系统工作主程序的软件流程图．3 结论本文设计的基于单片机数字PID控制的精密温度控制系统，在实际应用中取得了良好的控制效果，温度控制精度达到±0.1℃。经48小时连续运行考验，系统工作稳定，有效地降低了辐亮度标准探测器的温度系数，使辐亮度标准探测器在温度变化较大的环境中也能保持其高精度，为实现基于探测器的高精度辐射定标的广泛应用奠定了基础。本文作者创新点：在原来基于PC的PID温控系统的基础上，设计了由单片机、数字式温传感器DS18B20和半导体致冷器组成的精密温度控制系统。该温控系统的应用为高精度光辐射测量仪器－辐亮度标准探测器的小型化、智能化提供了有利条件。
温度控制系统的设计(555定时器) [单片机] 04-20摘要 在日常的生产与生活中，温度是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。所以人们需要用到良好的温度检测及控制装置系统来解决这些问题。本文介绍了采用A/D ...http:// 化工液的温度控制与检测(程序+电路图+Protel原理图+PCB图)精品☆ [电子] 01-01摘 要 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用AD5 ...http:// 温度控制器的设计(AT89S51单片机)(程序+电路图+原理图+PCB图)☆ [单片机] 11-17摘 要 随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了以AT89C51单片机为核心的数字温度测量及自动控制系统的设计，该温度控制器可以实时显示和设定温度，实现对温度的自动控制。其 ...http:// MCS-51单片机智能温度控制系统设计 [单片机] 07-16温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质量的好坏。本文研究的电炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上，难以保证加热工艺要求。 ...http:// 基于AT89C2051单片机的温度控制系统的设计(程序+电路图)☆ [单片机] 07-16摘 要 ：温度控制在工业生产中运用的非常广泛，其控制过程中存在着很大的时滞性和很强的干扰。采用一般的控制方法如PID控制，都不能很好地满足要求。而基于AT89C2051单片机的温度控制策略可以很容易的解决这些问题。 以AT89C2051单片机为基础，结合温度传感 ...http:// 基于单片机饮水机温度控制的设计(实物图+原理图+PCB图+程序)☆ [单片机] 07-16摘 要 温度是表征物体冷却程度的物理量，也是一种最基本的环境参数。在农工业生产及日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着极其重要的地位。目前,典型的温度测控系统由模拟式温度传感器、A/D 转换电路和单片机组成。由于模拟式温度传感器输出的模拟信号必 ...http:// 基于AT89S51单片机核心的温度控制系统的设计 [单片机] 07-16摘要 本文介绍了以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路 ...http:// 基于单片机的温度控制系统的设计 [单片机] 07-16摘 要 本文列举了单片机在锅炉中的一个实际应用，并对设计的温度控制系统的组成及主要电路的作用进行了详细的介绍。 文章介绍了用单片机控制的、基于数字温度传感器DS1820的温度测量和控制系统：重点阐述了DS1820的工作原理、指令系统、单片机与DS1820之间的 ...http:// 基于单片机的模糊PID温度控制系统设计 [单片机] 07-16摘 要 温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质量的好坏。本文研究的电炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上，难以保证加热工艺要求。因此本文将模糊控制算法引入传统的加热 ...http:// 嵌入式系统在多点温度控制中的应用 [嵌入式] 07-16第一章 概述 1.1 引言 嵌入式系统被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。实际上嵌入式系统是计算机的一种应用形式，是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技 ...http://