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液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 4.2 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 4.3 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 4.3.1 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 4.3.2 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 4.3.3 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 4.3.4 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 4.4 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 4.5 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 4.6 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 4.6.1 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 4.6.2由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 4.6.3 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 4.7 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 4.8 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。
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大学是干嘛的地方？无论多高的学历和职称，不会设计、制造教具，不会设计、制造教学仪器，不会维修仪器和设备；用你父母的钱进口教学仪器模仿了委托工厂仿制就是佼佼者；用你父母的钱请校外的人来维修设备、从校外采购配件；用你父母的钱请教学仪器生产企业提供教学实验讲义，将作者填上他们的名字就有教学突出成就奖；教你背诵的公式和外语，永远也比不上美国麻省理工学院在网上公开的教材内容。学生也不要埋怨学费贵，除了上面教师的原因，你们自己的基础实验、专业课就上的迷迷糊糊的，高额投资下的创新实验项目、挑战杯、科技竞赛、毕业论文、商业开发，都见不得阳光，将真金白银变成了一堆堆的垃圾！！！！
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东华理工大学毕业设计(论文)基于单片机的热水器温度控制摘 要温度是日常生活中不可缺少的物理量，温度在各个领域都有积极的意义。很多行业中以及日常生活中都有大量的用电加热设备，如用于加热处理的加热热水器，用于洗浴的电热水器及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅提高被控系统的性能，从而能被大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地应用。本温度设计采用现在流行的AT89C51单片机为控制器，用PID控制方法，再配以其他电路对热水器的水温进行控制。关键词:89C51; PID; 温度控制I1/41页东华理工大学毕业设计(论文)ABSTRACTTemperature is essential physical in daily life ,and in various fields has positive implications.A lot of businesses and daily lives have a lot of electric heating equipment.Such as electric water heater for bathing and variety of different uses of the temperature boxes. MCU to control them with easy to control,simple,flexibility and other characteristics,also can significantly improve the performance of the controlled system,which can be greatly improved product quality. Therefore,intelligent temperature control technology is being widely used.The temperature control design uses the now popular AT89C51 MCU controller,with PID control method, which together with
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本设计的温度测量及加热控制系统以 AT89S52 单片机为核心部件，外加温度采集电路、键盘及显示电路、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 DS18B20，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，并使其恒定在这一温度。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上的控制算法，使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级功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了硬件成本，系统操控简便。 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,因而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 1引 言 温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 硬件 系统的设计 1、电路总体原理框图 温度测量及加热系统控制的总体结构如图 1 所示。系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、与报警装置和系统核心 AT89S52单片机作为微处理器。 图 1：系统总体原理框图 温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量控制固态继电器开通和关断，决定加热电路的工作状态，使水温逐步稳定于用户设定的目标值。在水温到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制，开启加热器。当用户需要比实时温度低的温度时，此电路可以利用风扇降温。系统运行过程中的各种状态参量均可由数码管实时显示。 2、温度采集电路的设计 温度采集电路模块如图 2 示。DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、 温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。其中 DQ 为数字信号输 入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端。 2图 2：温度采集电路 DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例:用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625℃/LSB 形式表达，其中 S 为符号位。 这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1再乘于 0.0625 即可得到实际温度。 3、键盘和显示的设计 键盘采用行列式和外部中断相结合的方法，图 3 中各按键的功能定义如下表 1。其中设置键与单片机的 INT 0 脚相连，S 0 −−S 9 、YES、NO 用四行三列接单片机 P0 口，REST键为硬件复位键，与 R、C 构成复位电路。模块电路如下图 3： 表 1：按键功能 按键 键名 功能REST 复位键 使系统复位RET 设置键 使系统产生中断，进入设置状态S 0 −−S 9 数字键 设置用户需要的温度YES 确认键 用户设定目标温度后进行确认NO 清除键 用户设定温度错误或误按了 YES 键后使用3图 3 键盘接口电路 显示采用 3 位共阳 LED 动态显示方式,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位。用 P2 口作为段控码输出，并用 74HC244 作驱动。P1.0—P1.2 作为位控码输出，用 PNP 型三极管做驱动。模块电路如下图 4： 4、加热控制电路的设计 图 4 显示接口电路 用于在闭环控制系统中对被控对象实施控制，被控对象为电热杯，采用对加在电热杯两端的电压进行通断的方法进行控制，以实现对水加热功率的调整，从而达到对水温控制的目的。对电炉丝通断的控制采用 SSR-40DA 固态继电器。它的使用非常简单，只要在控制端 TTL 电平，即可实现对继电器的开关，使用时完全可以用 NPN 型三极管接成电压跟随器的形式驱动。当单片机的 P1.3 为高点平时，三极管驱动固态继电器工作接通加热器工作，当单片机的 P1.3 为低电平时固态继电器关断，加热器不工作。控制电路图如下图 5： 4图 5 加热控制电路 5、报警及指示灯电路的设计 当用户设定的目标温度达到时需用声音的形式提醒用户，此时蜂鸣器为三声断续的滴答滴答的叫声。在本系统中我们为用户设计了越限报警，当温度低于用户设置的目标温度 10 度或高于 10 度时蜂鸣器为连续不断的滴答滴答叫声。当单片机 P1.7 输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器工作发出报警声。P1.7 为低电平时三极管关断，蜂鸣器不工作。 D1 为电热杯加热指示灯，P1.5 低电平有效；D0 为检测到 DS18B20 的指示，高电平有效；D10 为降温指示灯，低电平有效。报警及指示灯电路如下图 6 示： 图 6 报警及指示灯电路 5软 件系统的设计 系统的软件由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。 1、主程序模块 主程序主要完成加热控制系统各部件的初始化和实现各功能子程序的调用，以及实 际测量中各个功能模块的协调在无外部中断申请时，单片机通过循环对外部温度进行实时显示。把设置键作为外部中断 0，以便能对数字按键进行相应处理。主程序流程图如下图 7： 6图 7 主程序流程图 72、功能实现模块 以用来执行对固态继电器及电热杯的控制。功能实现模块主要由中断处理子程序、温度比较处理子程序、键盘处理子程序、显示子程序、报警子程序等部分组成。键盘显示及中断程序流程图如下图 8： 3、运算控制模块 图 8 键盘、显示、中断 子程序流程图 该模块由标度转换、模糊控制算法，及其中用到的乘法子程序。 3.1 标度转换 16式中 A 为二进制的温度值， A0 为 DS18B20 的数字信号线送回来的温度数据。 8单片机在处理标度转换时是通过把 DS18B20 的信号线送回的 16 位数据右移 4 位得到二进制的温度值。其小数部分通过查小数表的形式获取。程序流程图如下图 9： 开始将28H低4位与29H高4位组合成一个字节将合成的字节(整数部分)送29H单元将29H单元低4位送A给DPTR赋常数表格2首地址将查到的数值(即小数部分)送30H单元结束3.2 模糊控制算法子程序 图 9 标度转换子程序流程图 该系统为一温度控制系统，由于无法确切确定电炉的物理模型，因而无法建立其数学模型和传递函数。加热器为一惯性系统，我们采用模糊控制的方法，通过多次温度测量模糊计算当用户设定目标温度时需提前关断加热器的温度，利用加热器自身的热惯性使温度上升到其设定温度。每隔 5 摄氏度我们进行一次温度测量，并当达到其温度时关断加热器记录下因加热器的热惯性而上升的温度值。从而可以建立热惯性的温度差值表，在程序中利用查表法，查出相应设定温度对应的关断温度。通过实验数据我们可以看出，当水温从 0℃加热到 50℃这段温度区域，其温度惯性曲线可近似成线性的直线，水温从 50℃加热到 100℃这段温度惯性曲线可近似成另一条线性的直线段。通过对设置的目标温度与温控系统监测温度进行差值处理就可近似的求出单片机的提前关断温度。程序流程图如图 10： 94．源程序见附录[2] 图 10 模糊控制算法子程序流程图 设计 总结 我们的温度控制系统是基于 AT89S52 单片机的设计方案，她能实时显示当前温度，并能根据用户的要求作出相应的控制。此系统为闭环系统，工作稳定稳定性高,控制精度高,利用模糊控制算法使超调量大大降低。软件采用模块化结构,提高了通用性。本设计的目的不仅仅是温度控制本身,主要提供了单片机外围电路及软件包括控制算法设计的思想,应该说,这种思想比控制系统本身更为重要。 1、设计所达到的性能指标 1.1 温控系统的标度误差我们将标准温度计和温控系统探头放人同一容器中，选定若干不同的温度点，记 录下标准温度计显示的温度和温控系统显示的温度进行比较。测量数据如下表 2 所示： 表 2 标准温度计测量的温度和温控系统显示的温度 标准温度计和温控系统显示的温度（℃）标准温度计 16.9 47.7 57.8 63.0 72.8 85.1 90.9温控系统 16.5 48.0 58.3 62.9 73.0 85.5 90.5差值比较 -0.4 0.3 0.5 0.1 0.2 0.4 -0.4标度误差 1.5%101.2 温控系统的静态误差 通过测量在不同的温度点同标准温度的温度差来确定温控系统的静态误差。其测量 数据如下表 3： 表 3 标准温度和温控系统显示的温度 标准温度和温控系统显示的温度（℃）标准温度 26.0 37.0 46.0 60.0 70.0 83.0系统显示值 25.7 36.4 46.1 59.6 70.0 83.3差值 -0.3 -0.6 -0.1 -0.4 0 0.3静态误差 0.18℃1.3 温控系统的控制精度 通过设定不同的温度值，使加热器加热，待温度稳定时记录各温度点的温度计数据 和温控系统的显示值。其记录数据如下表 4： 温度计读数和温控系统显示的温度（℃）设定温度值 20.0 28.0 35.0 45.0 55.0 75.0 87.0 91.0系统显示值 20.5 27.7 34.4 45.1 54.1 74.9 86.1 91.2差值 0.5 -0.3 -0.6 0.1 -0.9 -0.1 -0.9 0.2控制精度 0.45℃超调量 0.83%2、结果分析论述 我们的系统完全满足设计要求，静态误差方面可以达到 0.18℃的误差，在读数正确 方面与标准温度计的读数误差为 1.5％，对一般的工业生产完全可以采用我们的设计。 该系统具有较小的超调值，超调值大约为 0.83%左右。虽然超调为不利结果，但另一方面却减小了系统的调节时间。从其数据表可以看出该系统为稳定系统。 3、设计方案评价 3.1 优点 在硬件方面：本设计方案采用了单总线型数字式的温度传感器，提高了温度的采集 精度，节约了单片机的口线资源。方案还使用仅一跟口线就可控制的美国生产的固态继电器 SSR—40DA 作加热控制器件，使设计简单化，且可靠性强。在控制精度方面，本设计在不能确定执行机构的数学模型的情况下，大胆的假设小心的求证，利用模糊控制的算法来提高控制精度。在软件方面：我们采用模块化编程，思路清晰，使程序简洁、可移植性强。 3.2 缺点 本设计方案虽然采用了当前市场最先进的电子器件，使电路设计简单，但设计方案造价高。本系统虽然具有较小的超调量，但加大了调节时间。如果需要更高的控制精度，则我们的模糊控制将不适应，需修改程序。 11 3.3 方案的改进 在不改变加热器容量的情况下，为减小调节时间，可以实行在加热快达到设定温度时开启风扇来减小热惯性对温度的影响的措施。在控制精度上可采用先进的数字 PID控制算法，对加热时间进行控制，提高控制精度。 可以改进控制系统使能同 PC 联机通信，以利用 PC 的图形处理功能打印显示温度曲线。AT89S52 串行口为 TTL 电平，PC 串行口为 RS232 电平，使用一片 MAX232 作为电平转换驱动。 参考 文献 [1] 李广弟 单片机基础 北京：北京航空航天大学出版社，2001 [2] 王福瑞 单片微机测控系统设计大全 北京：北京航空航天大学出版社，1997 [3] 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 [4] 赖寿涛 微型计算机控制技术 北京：机械工业出版社，2000[5] 沙占友 模拟与数字万用表检测及应用技术 北京：电子工业出版社 1999 12附 录 附录[1]使用说明书 按 键功能说明 数字键：按 SET 键后，按相应的数字键（0~9）可对温度进行设置，所设置的温 度将实时显示在 LED 显示器上； SET 键：按 SET 键可对温度的十位、个位以及小数部分进行设置； YES 键：设置好温度后按 YES 键，系统将据你所设置的温度（须大于当前实际 温度）对水进行加热； NO 键：若误按了 SET 键，或对输入有误，可按 NO 键进行取消； RST 键：对系统进行复位。 指示 灯及报警器说明 红 灯：加热状态标志； 绿 灯：温度传感器正常工作标志； 蓝 灯：保温状态标志； 报警器：功能①当水温达到预设值时报警提醒； 功能②当水温达到或超越上、下限时报警提示。 13附录[2]设计总电路 14附录[3]程序清单 TEMPER_L EQU 29H ;用于 保存读出温度的低 8 位 TEMPER_H EQU 28H ;用于 保存读出温度的高 8 位 FLAG EQU 38H ;是否 检测到 DS 18B20 标志位 DAYU EQU 44H ;设温 >实温 XIYU EQU 45H ;设温 <实温 DEYU EQU 46H ;设温 =实温 GAOLE EQU 47H ;水温 高于最高温度 DILE EQU 48H ;水温 低于最低温度 A_bit EQU 79h ;数码 管个位数存放内存位置 B_bit EQU 7Ah ;数码 管十位数存放内存位置 C_BIT EQU 78H ;数码 管小数存放内存位置 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP PITO ORG 0030H START: CLR P1.7 CLR P1.3 CLR P1.5 SETB P1.6 MOV R4, #00H MOV SP, #60H ;确立堆栈区 MOV PSW, #00H ; MOV R0, #20H ;RAM 区首地址 MOV R7, #60H ;RAM 区单元个数 ML: MOV @R0, #00H INC R0 DJNZ R7, ML CLR IT0 MAIN:LCALL GET_TEMPER ;调用读温度子程序 进行温度显示,这里我们考 ;虑用网站提供的两位数码管来显示温度 ;显示范围 00 到 99 度,显示精度为 1 度 ;因为 12 位转化时每一位的精度为 0.0625 度,;我们不要求显示小数所以可以抛弃 29H 的低 4 ;位将 28H 中的低 4 位移入 29H 中的高 4 位,这 ;样获得一个新字节,这个字节就是实际测量获 ;得的温度 LCALL DISPLAY ;调用数码管显示 子程序 JNB 00H, MAIN CLR 00H 15MOV A, 38H CJNE A, #00H, SS AJMP MAIN SS: LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY;调用 数码管显示子程序 LCALL BIJIAO LCALL XIAOYU LCALL JIXIAN JNB DEYU ,LOOP CLR P1.3 ;关加热器 SETB P1.6 ;关 蓝灯 SETB P0.7 ;关风扇 CLR DEYU LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY AJMP TT2 LOOP:JNB DAYU ,TT CLR DAYU SETB P1.3 SETB P1.6 SETB P0.7 CLR P1.7 LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY AJMP TT2 TT:JNB XIYU, TT2 CLR XIYU CLR P0.7 CLR P1.6 CLR P1.3 CLR P1.7 LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY TT2:MOV A, 29H CLR C CJNE A, 50H, JX MOV A , 30H CLR C CJNE A, 51H, JIA1 AJMP YS2 JIA1:JC JX MOV A, 51H MOV 52H, A ADD A, #2 16MOV 52H, A CLR C MOV A, 30H CJNE A, 52H, JIA2 JIA2:JNC JXYS2:SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R5, #20H YS:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS CLR P1.7 SETB P1.6 MOV R5, #20H YS1:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS1 YS3:SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R5, #20H YS0:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS0 CLR P1.7 SETB P1.6 MOV R5, #20H YS01:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS01 YS4:SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R5, #20H YS02:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS02 CLR P1.7 SETB P1.6 MOV R5, #20H YS03:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY DJNZ R5, YS03 JX: MOV A, 29H CJNE A, 31H, JX00 JX01:SETB P1.7 17CLR C AJMP LAST JX00:JC JX01 CLR P1.7 CJNE A, JX02:SETB P1.7 CLR C AJMP LAST JX03:JNC JX02 32H, JX03 CLR P1.7LAST:LCALL GET_TEMPER LCALL DISPLAY AJMP SS ;***************************常数表格区**** ****************************************** TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8 H,80H ;0-8 DB 90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH ,0CH ;9,A,B,C,D,E,F,灭,p. TAB1:DB40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H ,10H, ;0.--9. TAB2:DB 0, 0, 1, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 8, 8, 9, 9, ;小数点 ;*************************1ms 延时程序*************** ********************* ;************************* ****中断服务程序* ********************************* ; 完成按键识别,键值求取,按键实时显示 等功能; ;************************* **************** ********************************** PITO: PUSH ACC PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 SET B 00H MAIN1: MOV R7 , #03H ;显示位数为 2 位 MOV R0, #7AH MOV 78H, #00H MOV 79H, #00H MOV 7AH, #00H KK: LCALL DIR LCALL KEY1 LOOP1:CJNE A, #11, LOOP2 AJMP LAST0 LOOP2:CJNE A, #12, LOOP3 LJMP LAST3 LOOP3: CJNE A, #10, L4 MOV A, #00H L4: MOV @R0, A LCALL DIR DEC R0 DJNZ R7, KK 18SETB 01H LAST0:JNB 01H, KK LOOP4:LCALL KEY1 CJNE A, #12, LOOP5 AJMP LAST3 LOOP5:CJNE A, #11, LOOP4 LAST1:LCALL DIR LCALL MUN LCALL JD LCALL BIJIAO LAST3:POP PSW POP ACC RETI ;******************精度控制 子程序********** ****** JD: PUSH ACC PUSH PSW CLR C MOV A, 38H MOV 50H, A MOV A, 39H MOV 51H, A CJNE A, 29H, L001 L001:JC LAST02 ;设温<实温,则跳出 MOV A, 29H MOV 41H, A MOV A, 38H CJNE A, #25, L002 L003:CLR C ;0
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以下均可参考,从参考网址进入,合适的话,给我加分!谢谢1.基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现 2.双闭环直流调速系统设计3.单片机脉搏测量仪 4.单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文5.FPGA电梯控制的设计与实现 6.恒温箱单片机控制7.基于单片机的数字电压表 8.单片机控制步进电机毕业设计论文9.函数信号发生器设计论文 10.110KV变电所一次系统设计11.报警门铃设计论文 12.51单片机交通灯控制13.单片机温度控制系统 14.CDMA通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析15.仓库温湿度的监测系统 16.基于单片机的电子密码锁17.单片机控制交通灯系统设计 18.基于DSP的IIR数字低通滤波器的设计与实现19.智能抢答器设计 20.基于LabVIEW的PC机与单片机串口通信21.DSP设计的IIR数字高通滤波器 22.单片机数字钟设计23.自动起闭光控窗帘毕业设计论文 24.三容液位远程测控系统毕业论文25.基于Matlab的PWM波形仿真与分析 26.集成功率放大电路的设计27.波形发生器、频率计和数字电压表设计 28.水位遥测自控系统 毕业论文29.宽带视频放大电路的设计 毕业设计 30.简易数字存储示波器设计毕业论文31.球赛计时计分器 毕业设计论文 32.IIR数字滤波器的设计毕业论文33.PC机与单片机串行通信毕业论文 34.基于CPLD的低频信号发生器设计毕业论文35.110kV变电站电气主接线设计 36.m序列在扩频通信中的应用37.正弦信号发生器 38.红外报警器设计与实现39.开关稳压电源设计 40.基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文41.步进电动机竹竿舞健身娱乐器材 42.单片机控制步进电机 毕业设计论文43.单片机汽车倒车测距仪 44.基于单片机的自行车测速系统设计45.水电站电气一次及发电机保护 46.基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文47.语音电子门锁设计与实现 48.工厂总降压变电所设计-毕业论文49.单片机无线抢答器设计 50.基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文51.单片机串行通信发射部分毕业设计论文 52.基于VHDL语言PLD设计的出租车计费系统毕业设计论文53.超声波测距仪毕业设计论文 54.单片机控制的数控电流源毕业设计论文55.声控报警器毕业设计论文 56.基于单片机的锁相频率合成器毕业设计论文57.基于Multism/protel的数字抢答器 58.单片机智能火灾报警器毕业设计论59.无线多路遥控发射接收系统设计毕业论文 60.单片机对玩具小车的智能控制毕业设计论文61.数字频率计毕业设计论文 62.基于单片机控制的电机交流调速毕业设计论文63.楼宇自动化--毕业设计论文 64.车辆牌照图像识别算法的实现--毕业设计65.超声波测距仪--毕业设计 66.工厂变电所一次侧电气设计67.电子测频仪--毕业设计 68.点阵电子显示屏--毕业设计69.电子电路的电子仿真实验研究 70.基于51单片机的多路温度采集控制系统71.基于单片机的数字钟设计 72.小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计73.自动存包柜的设计 74.空调器微电脑控制系统75.全自动洗衣机控制器 76.电力线载波调制解调器毕业设计论文77.图书馆照明控制系统设计 78.基于AC3的虚拟环绕声实现79.电视伴音红外转发器的设计 80.多传感器障碍物检测系统的软件设计81.基于单片机的电器遥控器设计 82.基于单片机的数码录音与播放系统83.单片机控制的霓虹灯控制器 84.电阻炉温度控制系统85.智能温度巡检仪的研制 86.保险箱遥控密码锁 毕业设计87.10KV变电所的电气部分及继电保护 88.年产26000吨乙醇精馏装置设计89.卷扬机自动控制限位控制系统 90.铁矿综合自动化调度系统91.磁敏传感器水位控制系统 92.继电器控制两段传输带机电系统93.广告灯自动控制系统 94.基于CFA的二阶滤波器设计95.霍尔传感器水位控制系统 96.全自动车载饮水机97.浮球液位传感器水位控制系统 98.干簧继电器水位控制系统99.电接点压力表水位控制系统 100.低成本智能住宅监控系统的设计101.大型发电厂的继电保护配置 102.直流操作电源监控系统的研究103.悬挂运动控制系统 104.气体泄漏超声检测系统的设计105.电压无功补偿综合控制装置 106.FC-TCR型无功补偿装置控制器的设计107.DSP电机调速 108.150MHz频段窄带调频无线接收机109.电子体温计 110.基于单片机的病床呼叫控制系统111.红外测温仪 112.基于单片微型计算机的测距仪113.智能数字频率计 114.基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器115.信号发生器 116.基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器117.交通信号灯控制电路的设计 118.基于单片机步进电机控制系统设计119.多路数据采集系统的设计 120.电子万年历 121.遥控式数控电源设计 122.110kV降压变电所一次系统设计 123.220kv变电站一次系统设计 124.智能数字频率计 125.信号发生器126.基于虚拟仪器的电网主要电气参数测试设计 127.基于FPGA的电网基本电量数字测量系统的设计 128.风力发电电能变换装置的研究与设计 129.电流继电器设计 130.大功率电器智能识别与用电安全控制器的设计 131.交流电机型式试验及计算机软件的研究 132.单片机交通灯控制系统的设计 133.智能立体仓库系统的设计 134.智能火灾报警监测系统 135.基于单片机的多点温度检测系统 136.单片机定时闹钟设计 137.湿度传感器单片机检测电路制作 138.智能小车自动寻址设计--小车悬挂运动控制系统 139.探讨未来通信技术的发展趋势 140.音频多重混响设计 141.单片机呼叫系统的设计 142.基于FPGA和锁相环4046实现波形发生器 143.基于FPGA的数字通信系统 144.基于单片机的带智能自动化的红外遥控小车 145.基于单片机AT89C51的语音温度计的设计 146.智能楼宇设计 147.移动电话接收机功能电路 148.单片机演奏音乐歌曲装置的设计 149.单片机电铃系统设计 150.智能电子密码锁设计 151.八路智能抢答器设计 152.组态控制抢答器系统设计 153.组态控制皮带运输机系统设计 154..基于单片机控制音乐门铃 155.基于单片机控制文字的显示 156.基于单片机控制发生的数字音乐盒 157.基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计 158.基于LMS自适应滤波器的MATLAB实现 159.D功率放大器毕业论文 160.无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计 161.基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计 162.基于ADE7758的电能监测系统的设计 163.智能电话报警器 164.数字频率计 课程设计 165.多功能数字钟电路设计 课程设计 166.基于VHDL数字频率计的设计与仿真 167.基于单片机控制的电子秤 168.基于单片机的智能电子负载系统设计 169.电压比较器的模拟与仿真 170.脉冲变压器设计 171.MATLAB仿真技术及应用 172.基于单片机的水温控制系统 173.基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计 174.发电机－变压器组中微型机保护系统 175.基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计 176.数字温度计的设计 177.生产流水线产品产量统计显示系统 178.水位报警显时控制系统的设计 179.红外遥控电子密码锁的设计 180.基于MCU温控智能风扇控制系统的设计 181.数字电容测量仪的设计 182.基于单片机的遥控器的设计 183.200电话卡代拨器的设计 184.数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现 185.电压稳定毕业设计论文 186.基于DSP的短波通信系统设计(IIR设计) 187.一氧化碳报警器 188.网络视频监控系统的设计 189.全氢罩式退火炉温度控制系统 190.通用串行总线数据采集卡的设计 191.单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统 192.单片机电加热炉温度控制系统 193.单片机大型建筑火灾监控系统 194.USB接口设备驱动程序的框架设计 195.基于Matlab的多频率FMICW的信号分离及时延信息提取 196.正弦信号发生器 197.小功率UPS系统设计 198.全数字控制SPWM单相变频器 199.点阵式汉字电子显示屏的设计与制作 200.基于AT89C51的路灯控制系统设计 200.基于AT89C51的路灯控制系统设计 201.基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统 202.开关电源设计203.基于PDIUSBD12和K9F2808简易USB闪存设计 204.微型机控制一体化监控系统205.直流电机试验自动采集与控制系统的设计 206.新型自动装弹机控制系统的研究与开发 207.交流异步电机试验自动采集与控制系统的设计208.转速闭环控制的直流调速系统的仿真与设计209.基于单片机的数字直流调速系统设计210.多功能频率计的设计211.18信息移频信号的频谱分析和识别212.集散管理系统—终端设计213.基于MATLAB的数字滤波器优化设计214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器215.基于光纤的汽车CAN总线研究216.汽车倒车雷达217.基于DSP的电机控制218.超媒体技术219.数字电子钟的设计与制作220.温度报警器的电路设计与制作221.数字电子钟的电路设计222.鸡舍电子智能补光器的设计223.高精度超声波传感器信号调理电路的设计224.电子密码锁的电路设计与制作225.单片机控制电梯系统的设计226.常用电器维修方法综述227.控制式智能计热表的设计228.电子指南针设计229.汽车防撞主控系统设计230.单片机的智能电源管理系统231.电力电子技术在绿色照明电路中的应用232.电气火灾自动保护型断路器的设计233.基于单片机的多功能智能小车设计234.对漏电保护器安全性能的剖析235.解析民用建筑的应急照明236.电力拖动控制系统设计237.低频功率放大器设计238.银行自动报警系统
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