系统的框图 控制与仿真 控制 控制的优点 数字 凑试法确定参数 电炉传递函数 控制框图 仿真 模型的建立 的编程实现 硬件概述 硬件电路概述 端口定义 模数转换模块 键盘模块 显示模块 软件设计 单片机编程语言的选择 汇编语言 语言 软件总体结构图 系统初始化控制与仿真 控制 控制的优点 控制是历史最悠久生命力最强的种控制方法。上世纪年代前， 除了在最极端的情况下可使用开关控制以外，他是唯的控制方式。随着科技的 不断进步尤其是计算机技术的迅速发展，又涌现出很多新的控制方法。然而， 控制却没有因此而略显逊色。迄今为止，它仍是应用最广泛的基本控制方式。 控制是比例微分和积分控制的简称，它具有如下的几个优点 原理简单，使用方便 滤 波 放 大 转 换 隔 离 驱 动 键 盘 输 入 单 片 机 显 示 报 警 输 出 电阻丝 图系统框图毕业设计论文 第页共页 适应性强，可广泛应用于热工，造纸等各种生产部门 鲁棒性强也即其控制品质对被控对象特性参数的变化不敏感。 数字 用计算机进行控制时，因计算机仅能处理离散信号，故而必须把控 制算法变换成计算机能实现的形式，即数字 凑试法确定参数 增大比例系数般将加快系统的响应,在有静差的情况下有利于减小静差。但 过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。 增大积分时间有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但静差的消除 将随之减慢。 增大微分时间有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增强，但系统对 扰动的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应。 在凑试时，可以参考以上参数对过程的影响趋势，对参数进行先比例后微 分，再积分的整定步骤。 首先，只整定比例部分。即将比例系数由小到大，并观察相应的系统响应， 直到得到响应快超调小的响应曲线。 如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则需要加入积分环 节。整定时首先设置积分时间为较大值，并将前面整定得到的比例系数略微减 小，然后减小积分时间，使在保持系统良好的动态性能的情况下，静差得到消除。 若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程反复调整仍不满意，可加入 当前误差值。 上次误差。 采样周期。 毕业设计论文 第页共页 微分环节，构成比例积分微分调节器，在整定时，可先置微分时间为零，在第二 步整定的基础上，增大微分时间，同时相应地改变比例系数和积分时间，逐步凑 试，以得到满意的调节效果和控制参数。 电炉传递函数 要实现对系统进行仿真，首先要建立电炉数学模型。常见的电炉 模型是阶惯性延时环节，在本次仿真中用的就是此环节，如下示 控制框图 仿真 在计算仿真中，采用语言实现，算法复杂，编程量大。而是集 。   延时时间,。 采样周期。 惯性周期,。 放大倍数。毕业设计论文 第页共页 数值计算符号运算及图形处理等强大功能于体的科学计算语言。作为强大的 科学计算平台，它几乎能满足所有的计算需要。在科研院所大型公司或企业 的工程计算部门，也是最为普遍的计算工具之。用实现 参数控制器的参数整定，实现方法容易，程序简洁，可读性强加之强大的绘 图功能使得整个结果更加清楚明了有助于读者的理解。 与其它软件相比具有如下的优势和特点 友好的工作平台和编程环境 随着的商业化以及软件本身的不断升级，的用户界面也 越来越精致，更加接近的标准界面，人机交换更强。操作更简单。 强大的科学计算及数据处理能力 拥有多个工程中用到的数学运算函数,可以方便地实现用户所 需要的各种计算功能 出色的图形处理功能 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，同样表现出强大的 数据处理能力，同时对些特殊的可视化要求，例如图形动画。 模块化的设计和系统的仿真 是的个分之产品，主要用来实现对工程的模型化和动 态仿真。由于提供了用方框图进行建模的接口，使得用建模就 像用笔在纸上画图样。它与传统的软件包相比具有直观方便灵活的优点。 模型的建立 作为输出，设计反馈回路将即电炉当前温度与设定温度值进行比较， 然后通过控制器对偏差进行控制，使电炉温度接近设定温度值。将加 控制器后的电炉温度值通过示波器输出，作为仿真结果，以判断控制的好坏。 ,  毕业设计论文 第页共页 对参数按上述凑试法进行整定，当时，得 到最佳控制结果，仿真结果如下图所示 的编程实现 整定的函数如下示 , 图毕业设计论文 第页共页 这是数字里的位置式控制算法，常见的数字还有梯形积分式 控制积分分离式控制增量式控制等。 通过以上的仿真，整定出数字在采样周期为秒时的个最 佳参数，。以下内容即为利用这组参数而进行的基于 单片机的温度监控系统的设计。 硬件概述 硬件电路概述毕业设计论文 第页共页 硬件电路包括单片机信号的模数转换键盘电 路中断方式显示电路译码兼驱动监控电路 报警电路和加热电路等，由于是硬件仿真图，故后三者省略。整体图 如下示 端口定义 本系统的单片机选用的是芯片，芯片是种低损耗高性 能八位微处理器，片内有字节在线可重复编程快擦快写程序存储器。 图为其封装的管脚排列图下面将概述其部分管脚功能 图系统图毕业设计论文 第页共页 温度监控系统的设计 系统的软件设计 指导老师老师 摘要 随着科技的发展，相较于很多年以前人们对于自己生活的需求也发生了戏剧 性的改变。而监控系统恰恰迎合了人们的这需要。在众多先进测量控制技术中， 由于单片微处理器的性能日益提高价格又不断降低，使其性能价格比的优势非 常明显并且我们知道利用可以方便地进行仿真整定参数。本文介绍 个以单片机为核心的温度监控系统，主要包括控制算法的仿真分析用 和软件编程用，它是利用传感器采集温度信号,温度信号经放大电路放大 转换后送到单片机中，并将温度值显示在数码管上，单片机把它同由键盘实 现的给定温度进行比较，再由单片机根据控制策略给出控制量，然后将控制量送 驱动电路驱动加热装置和报警装置，从而构成了实时闭环系统。 本人主要负责系统的软件设计，在软件设计过程中，我们尽可能使其功能化 模块化尽量采用子程序调用的方法。 关键字单片机温度监控系统控制算法软件设计。 , , , ，毕业设计论文 第页共页 , , 毕业设计论文 第页共页 目录 引言 系统概述 系统功能描述 系统的框图 控制与仿真 控制 控制的优点 数字 凑试法确定参数 电炉传递函数 控制框图 仿真 模型的建立 的编程实现