毕业论文-智能调节仪表设计与实现

智能调节仪表设计与实现

编 号：

审定成绩：

重庆邮电大学 毕业设计（论文）

设计（论文）题目： 智能调节仪表设计与实现

学 院 名 称 ： 自动化学院 学 生 姓 名 ： 何林丰

专 业 ： 测控技术与仪器 班 级 ： 0820702 学 号 ： 07210219 指 导 教 师 ： 曾黔蜀 答辩组 负责人 ：

填表时间： 年 月 重庆邮电大学教务处制

智能调节仪表设计与实现

摘 要

本文设计了一个基于STC89C52单片机的电炉温度控制系统，阐述了系统的工作原理、硬件电路以及软件设计。详细论述了数字PID控制器的原理及其在温度控系统中的应用，将增量式PID和PWM脉宽调制技术相结合.此外本系统采用铂热电阻PT100采集温度数据，并将其放大的信号通过AD转换传给单片机，同时数码管同步显示温度设定值和当前测量值，可通过按键以1℃的加减来改变温度设定值。当温度低于设定值时，单片机控制继电器启动加热器加热，当温度高于设定值时，加热器停止加热，从而实现了测量和控制温度的目的。

本系统由核心处理模块、键盘显示模块、温度采集模数转换模块、及控制执行模块等模块组成主要完成成对电炉的温度采集并显示；手动调节设定温度值；温度智能控制等功能。

【关键词】热电阻 STC89C52 小信号放大 PID控制 PWM波

智能调节仪表设计与实现

ABSTRACT

This paper designs an STC89C52 MCU based on electric furnace temperature control system, expounds the system work principle, the hardware circuit and software design. Detailed digital PID controller discussed the principle and the application in temperature control system, will be incremental PID and PWM pulse width modulation technique combined. Besides the system USES PT100 platinic resistance temperature data and collected by the magnification of the signal to AD transform single-chip microcomputer, and digital tube displayed temperature setting and the current measured values, with 1 ℃ by button to change the temperature value addition and subtraction. When temperature below the set value, SCM control relay start-up heater heating, when temperature higher than setting, heater stop heating is realized, and the purpose of measuring and control the temperature.

This system consists of a core processing module, keyboard display module, temperature acquisition module conversion module, and the control performs module module mainly completes electric furnace temperature gathering pairs and shows; Manual adjustment set temperature; Intelligent temperature control etc. Function.

【Key words】thermal resistance STC89C52 Small signal amplifier PID control PWM wav

智能调节仪表设计与实现

目 录

前 言 .................................................................................................................................................. 1 第一章 概述 ...................................................................................................................................... 2

第一节 课题研究的目的及意义 ................................................................................................. 2 第二节 课题研究现状分析 ......................................................................................................... 2 第三节 课题研究的内容 ............................................................................................................. 3 第四节 本章小结 ......................................................................................................................... 3 第二章 系统设计原理与方案论证 .................................................................................................. 4

第一节 第二节

系统方案论证 ............................................................................................................. 4 系统设计总体框图 ..................................................................................................... 4

第三节 本章小结 ......................................................................................................................... 6 第三章 核心处理模块 ...................................................................................................................... 7

第一节 STC89C52简介 .............................................................................................................. 7 第二节 核心处理模块电路的整体设计 ..................................................................................... 8 第三节 本章小结 ......................................................................................................................... 9 第四章 键盘显示模块 .................................................................................................................... 10

第一节 显示电路设计 ............................................................................................................... 10

一、显示电路硬件结构 ...................................................................................................... 10 二、显示扫描子程序 .......................................................................................................... 12 第二节 键盘电路设计 ............................................................................................................... 14

一、键盘电路硬件结构 ...................................................................................................... 14 二、独立式键盘工作原理 .................................................................................................. 15 三、键盘扫描电路程序 ...................................................................................................... 15 第三节 本章小结 ....................................................................................................................... 17 第五章 温度采集及模数转换模块 ................................................................................................ 18

第一节 温度检测电路设计 ....................................................................................................... 18

一、热电阻电桥电路 .......................................................................................................... 18 二、PT100测温电路 ........................................................................................................... 19 第二节 模数转换电路设计 ....................................................................................................... 20

一、ADC0809性能介绍 .................................................................................................... 20 二、ADC0809内部结构 .................................................................................................... 20 三、ADC0809串口连接电路 ............................................................................................ 22

智能调节仪表设计与实现

第三节 本章小结 ....................................................................................................................... 23 第六章 控制执行模块 .................................................................................................................... 24

第一节

控制执行模块连接电路 ........................................................................................... 24

第二节 控制执行程序设计 ....................................................................................................... 25

一、PWM波的设计 ........................................................................................................... 26 二、PID控制算法 .............................................................................................................. 27 三、PID参数的整定 .......................................................................................................... 28 第三节 电源电路 ....................................................................................................................... 29 第四节 本章小结 ....................................................................................................................... 29 结 论 ................................................................................................................................................ 30 致 谢 ................................................................................................................................................ 31 参考文献 ............................................................................................................................................ 32 附 录 ................................................................................................................................................ 33

一、英文原文： .................................................................................................................. 33 二、英文翻译： .................................................................................................................. 37 三、工程设计图纸： .......................................................................................................... 40 四、源程序： ...................................................................................................................... 41