智能多點(diǎn)恒溫自控儀的研制摘要：溫度控制廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是一種非線性控制，有許多控制類型。一個(gè)完整的溫度控制系統(tǒng)包括三個(gè)主要部分：溫度采集系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本文介紹一種應(yīng)用單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20作為溫度信息采集系統(tǒng)，使用8051單片機(jī)作為溫度控制器，并利用晶閘管調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)的多點(diǎn)智能恒溫自控儀。論文對該溫控儀的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞：溫度采集、溫度控制、溫度調(diào)節(jié)InvestigationofIntellectualizedMulti-PointConstantTemperatureSelf-controllEquipmentAbstract：Temperaturecontrolhaswidelybeenusedinindustryandagriculture.Itisanon-linearcontrol,therearemanytypesofit.Acompletetemperaturecontrolsystemincludesthreemainparts:thetemperatureacquisitionsystem、temperaturecontrolsystemandtemperatureregulationsystem.ThispaperpresentsatemperaturecontrolinstrumentwhichusesinglebusdigitaltemperaturesensorDS18B20asthetemperatureacquisitiondevice,the8051microcontrollerasthetemperaturecontrolsystem,andusethecircuitmadeupoftheSCRtoregulatethetemperature.ThispaperdescribesthedesignsforthehardwaresystemandsoftwaresystemofthetemperaturecontrolsystemKeyWord：temperatureacquisition、temperaturecontrol、第1章緒論溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一,尤其是在對環(huán)境的要求較嚴(yán)格的場合，溫度更是一個(gè)重要的被控參數(shù)。因此溫度的測量與控制是生產(chǎn)過程自動(dòng)化的重要任務(wù)之一。工業(yè)生產(chǎn)中，如機(jī)械制造、冶金、化工等領(lǐng)域中，需要對各類加熱設(shè)備的溫度進(jìn)行檢測和控制，以使溫度保持在某一個(gè)范圍內(nèi)，或者將溫度控制在某一點(diǎn)上。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如植物的溫室栽培、動(dòng)物的養(yǎng)殖等行業(yè)中，動(dòng)植物的正常生長需要適宜的環(huán)境條件，而在環(huán)境因素中，溫度是其中的一個(gè)重要參數(shù)。如蔬菜大棚栽培中，蔬菜的生長對溫度的要求極高，而大棚的保溫性能較差，因此需要對大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行控制；又如在養(yǎng)殖場中，溫度是胚胎發(fā)育的首要條件，必須嚴(yán)格正確地控制，因?yàn)橹挥性谶m宜的孵化溫度下，才能保證蛋中各種酶的活動(dòng)和胚胎正常的物質(zhì)代謝，從而保證胚胎正常地生長發(fā)育。因此，如何利用不同的控制理論、控制元件及控制設(shè)備設(shè)計(jì)不同的溫度控制儀器以適應(yīng)不同的溫度控制要求及不同的場合，例如將溫度控制在一個(gè)我們需要的范圍內(nèi)或者控制在一個(gè)點(diǎn)上等，并達(dá)到較高的控制精度，是國內(nèi)外許多科技工作者著力研究的一個(gè)課題。1.1溫度測控技術(shù)及控制理論1.1.1溫度測控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集控制(即溫控器技術(shù))，信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。溫度測控屬于信息技術(shù)的前沿尖端技術(shù)。近年來，溫度測控在理論上已經(jīng)發(fā)展成熟，但在實(shí)際應(yīng)用中，如何保證快速實(shí)時(shí)采樣，確保數(shù)據(jù)正確傳輸，并能根據(jù)具體應(yīng)用場所選擇合適的控制方法，仍然是目前溫度測控中需要解決的問題。對應(yīng)于不同的場所、不同的工藝、所需控制的溫度的范圍不同、精度不同，因此采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同；同時(shí)產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時(shí)效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也會(huì)不同，因而，對溫度的測控方法是多種多樣的。國內(nèi)外關(guān)于溫度控制技術(shù)的研究成果很多，從控制理論方面來看，主要可分為開關(guān)式溫控技術(shù)、PID線性控溫技術(shù)、PID智能溫控技術(shù)等。1.1.2溫度控制理論研究關(guān)于溫度控制理論，國內(nèi)外有許多成熟的研究成果。常用的控制理論包括傳統(tǒng)的反饋控制、PID控制算法及最優(yōu)控制等等。近些年，為適應(yīng)更多的應(yīng)用場合，又發(fā)展出一些智能化的溫度控制理論，如模糊控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測控制等等。以及將這些控制理論有機(jī)結(jié)合起來形成更加智能化的控制方法。這些理論都不同程度地改進(jìn)了傳統(tǒng)的溫度控制方法，使溫度測控技術(shù)得到很大的飛躍。以下簡單介紹幾種常用的控制理論。反饋控制，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)行為與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個(gè)閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。PID控制是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。其控制原理是調(diào)整比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系來達(dá)到控制目的。由于結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型，控制理論的其他技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)適合采用PID控制技術(shù)。模糊控制又稱為模糊邏輯控制，是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。模糊控制的基本思想是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)多是用語言表達(dá)的具有相當(dāng)模糊性的控制規(guī)則。模糊控制具有直接采用語言型控制規(guī)則，不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型；適用于那些數(shù)學(xué)模型難以獲取，動(dòng)態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象；具有一定的智能水平；魯棒性強(qiáng)等突出特點(diǎn)。自適應(yīng)控制方法是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法，依據(jù)對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識(shí)模型參數(shù)，隨著生產(chǎn)過程的不斷進(jìn)行，通過在線辯識(shí)，模型會(huì)變得越來越準(zhǔn)確，越來越接近于實(shí)際。自適應(yīng)控制的