集美大學(xué)誠毅學(xué)院控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期一、引言進(jìn)入21世紀(jì)后，自動(dòng)控制正朝著高精度、多功能、標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性發(fā)展。溫度控制也正朝著開發(fā)虛擬溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器、研制單片測(cè)溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。溫度已成為工業(yè)對(duì)象控制中一種重要的參數(shù)，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中,溫度控制占有著極為重要的地位,溫度控制技術(shù)是一種比較重要的工業(yè)技術(shù)，不僅在化工，航天，航空，醫(yī)療等高科技領(lǐng)域，在食品、機(jī)械、冶金、化工、建材、石油等工業(yè)領(lǐng)域,占據(jù)著具有舉足輕重的作用。在我們?nèi)粘５纳钪校覀円彩墙?jīng)常應(yīng)用到的。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)不能滿足高精度、高速度的控制要求。如接觸器溫度控制儀表，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于它主要通過控制接觸器的通斷時(shí)間比例來達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如直接數(shù)字控制（DDC），推斷控制，預(yù)測(cè)控制，模糊控制（FUZZY），專家控制EXPERTCONTROL，魯棒控制（ROBUSTCONTROL），推理控制等，PID控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等1。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。仿真技術(shù)的優(yōu)良特性和巨大效益，可能將成為今后人們特別重視和大力發(fā)展的綜合技術(shù)。仿真系統(tǒng)將應(yīng)用于人類生產(chǎn)實(shí)踐的全過程，這樣可以避免決策失誤，可以預(yù)測(cè)可能發(fā)生的問題，達(dá)到避免故障、安全控制的目的。有關(guān)專家預(yù)言，在2L世紀(jì)，仿真技術(shù)的發(fā)展必將對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及人們的觀念產(chǎn)生巨大影響。MATLAB具有以下幾個(gè)特點(diǎn)1功能強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能2強(qiáng)大的圖形處理能力3高級(jí)但簡(jiǎn)單的程序環(huán)境4是一種豐富的工具箱。單片微型計(jì)算機(jī)的功能不斷的增強(qiáng)，為先進(jìn)的控制算法提供的載體，許多高性能的新型機(jī)種應(yīng)運(yùn)而生。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)化領(lǐng)域和其他測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中成為必不可少的器件。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是起到了不可替代的核心作用。像用于熱處理的加熱爐、用于融化金屬的坩鍋電阻爐等類似工業(yè)用加熱爐中都可以廣泛應(yīng)用，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在工業(yè)中，一些設(shè)備對(duì)溫度的控制要求越來越高。在溫度控制技術(shù)在溫度控制當(dāng)中，PID控制技術(shù)應(yīng)用相對(duì)來說比較廣泛，PID控制器算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，恒溫效果穩(wěn)定。本文則以單片機(jī)（C51）為核心、PID算法為控制方式、MATLAB仿真、串口通訊而設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)。二、本控制系統(tǒng)的綜述此次課程設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)，以單片機(jī)AT89C51為控制核心。主要內(nèi)容是通過PT100溫度傳感器，將水壺的溫度值轉(zhuǎn)化成電阻值。再通過自設(shè)計(jì)的溫度變送器進(jìn)行放大輸出電壓量，由AD模塊（ADC0809芯片）將電壓信號(hào)采集進(jìn)單片機(jī)。與我們系統(tǒng)的給定值RK進(jìn)行比較得到誤差量EK，采用PID控制算法得到控制量。將控制量經(jīng)DA模塊（DAC0832芯片）產(chǎn)生電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)水壺的溫度控制。此次課程設(shè)計(jì)采用的控制算法采用的是BANGBANGPID算法，當(dāng)溫度低于設(shè)定范圍以下，可以使溫度較低時(shí)能夠快速的升溫。水壺的溫度控制也可采用模糊控制算法等智能控制算法，并且溫度系統(tǒng)存在較大的滯后，也可以增加SMITH預(yù)估算法。本次課程設(shè)計(jì)的目的在于，在對(duì)水壺溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，了解溫度控制系統(tǒng)基本的控制方案。將理論應(yīng)用與實(shí)際，對(duì)過程控制技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用得到一定的提升。三、溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41、溫度變送器模塊PT100的電阻受溫度的變化而變化，其計(jì)算公式RTR01AT1001000392T，其中T為溫度，RT的單位為歐姆，RT與溫度呈有一個(gè)零點(diǎn)的線性關(guān)系。在變送器模塊設(shè)計(jì)中為了將溫度的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化，需設(shè)計(jì)一個(gè)恒流電路，使電阻的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化。根據(jù)公式VTRTIS100IS0392TIS，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)恒壓抬高電路，抵消100IS，使溫度與電壓呈線性關(guān)系。最后，由于PT100的電路產(chǎn)生的電壓變化比較小，所以還需要設(shè)計(jì)放大電路。圖2溫度變送器原理圖由圖2可知（1）系統(tǒng)前級(jí)電路由三極管、二極管和穩(wěn)壓管組成的電路產(chǎn)生恒定的電流IS，使VI隨溫度的變化而變化；（2）VI為鉑電阻的轉(zhuǎn)換電壓，U1和U2組成二級(jí)放大器，VI1為一級(jí)放大電壓，V11抬高電壓，VO為最終輸出電壓010V,VO1輸出05V；（3）U3是射極跟隨器，產(chǎn)生穩(wěn)定的抬高電壓V11。圖3溫度變送器實(shí)物圖溫度變送器設(shè)計(jì)完成后，對(duì)各電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得傳感器輸入為0100，輸出為05V。對(duì)水壺的水溫進(jìn)行測(cè)量，將得到的溫度及對(duì)應(yīng)的電壓值用EXCEL進(jìn)行繪圖并擬合。溫度（）122030405060708090100電壓（V）109174223283342383426475514538表1溫度與采集電壓數(shù)據(jù)表圖表標(biāo)題Y00488X077460123456020406080100120電壓線性電壓圖4溫度與采集電壓曲線圖擬合公式為Y00488X077461其中Y表示水溫，X表示輸出電壓。經(jīng)過調(diào)試后，基本上能夠滿足線性要求。42、功率可調(diào)模塊功率可調(diào)模塊選用EUV10A，該模塊采用單片機(jī)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停車功能，廣泛應(yīng)用于交直流電機(jī)調(diào)速，單相220VAC、380VAC變壓器初級(jí)原邊調(diào)壓、電磁鐵振動(dòng)、調(diào)光、焊機(jī)、電鍍等功率調(diào)節(jié)場(chǎng)合。技術(shù)參數(shù)工作電壓220VAC、380VAC有效值電流10A偏置電壓VB12VDC偏置電流30MADCMAX輸入控制信號(hào)15VDC或420MA或10K電位器輸出電壓變化范圍0220VDC、0380VAC引出端與底板間、輸入與輸出電路間介質(zhì)耐壓2500VACMIN/50HZ功率調(diào)控模塊EUV10A的接線方式如下圖2所示。左圖為觸發(fā)電路的接線圖，右圖為交流電的輸入和輸出的連接圖。紅藍(lán)綠黃棕VB12VDC計(jì)算機(jī)D/A輸出05V05V調(diào)節(jié)時(shí)的接法420MA調(diào)節(jié)時(shí)的接法圖5功率模塊的接法43、被控對(duì)象本設(shè)計(jì)使用電熱水壺為被控對(duì)象，該對(duì)象具有大滯后、非線性、時(shí)變性等特點(diǎn)，通過單閉環(huán)控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)水壺溫度的恒溫控制。若想使系統(tǒng)控制更加完善可加入SMITH預(yù)估等控制算法，在此不作介紹。44、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)采用STARES598PIC實(shí)驗(yàn)箱以及星研集成開發(fā)軟件。包括A/D、D/A、串口通信等一系列模塊。連接圖圖6系統(tǒng)連接實(shí)物圖四、控制器設(shè)計(jì)51、PID控制器的設(shè)計(jì)PID控制器廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)控制。其主要的優(yōu)點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單，使用方便；適應(yīng)性強(qiáng)；魯棒性好；對(duì)模型依賴少。它是將給定值與實(shí)際輸入值進(jìn)行偏差計(jì)算得到ET,然后進(jìn)行比例、積分、微分計(jì)算，通過線性組合構(gòu)成控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。對(duì)于增量型的PID控制規(guī)律為UKKPEKKIEKKDEKEK12UK為PID控制的輸出信號(hào)52、PID控制器流程圖對(duì)PID的三個(gè)比例系數(shù)賦初始值，然后將采集的信號(hào)與給定值進(jìn)行比較，得到偏差量，代入控制規(guī)律（2）式，求得控制信號(hào)。圖8BANGBANGPID算法流程圖算法流程詳解EK、EK1、EI初始值都為0，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)化的數(shù)值與給定的80的偏差大于10時(shí)，UK255，控制電壓為5V,即最大電壓進(jìn)行加熱。當(dāng)溫度介于70和80之間時(shí)，進(jìn)入BANGBANGPID控制。由于算法計(jì)算出來的控制量可能大于D/A轉(zhuǎn)化的范圍，所以當(dāng)UK255時(shí)，令其輸出為255；UKDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARUCHARXDATAADUCHARDATAADTABUCHARJ0MAINAD0X0F000WHILE1AD0FORJ0J100JADTABADP1ADTABRETURN0結(jié)論5V時(shí)候LED燈全亮，0V的時(shí)候LED燈全滅（2）發(fā)送機(jī)程序（3）接收機(jī)程序GANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIMEMPLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMATIONABOUTDISMISSALANDUNFAIRDISMISSAL,SEEDISMISSALYOUCANMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,EVENIFYOUHAVENTAPPEALEDAGAINSTTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUHOWEVER,IFYOUWINYOURCASE,THETRIBUNALMAYREDUCEANYCOMPENSATIONAWARDEDTOYOUASARESULTOFYOURFAILURETOAPPEALREMEMBERTHATINMOSTCASESYOUMUSTMAKEANAPPLICATIONTOANEMPLOYMENTTRIBUNALWITHINTHREEMONTHSOFTHEDATEWHENTHEEVENTYOUARECOMPLAININGABOUTHAPPENEDIFYOURAPPLICATIONISRECEIVEDAFTERTHISTIMELIMIT,THETRIBUNALWILLNOTUSUALLYACCEPTITIFYOUAREWORRIEDABOUTHOWTHETIMELIMITSAPPLYTOYOU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLALEGALPROCESSANDYOUWILLNEEDTOGIVEEVIDENCEUNDERANOATHORAFFIRMATIONMOSTPEOPLEFINDMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALCHALLENGINGIFYOUARETHINKINGABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,YOUSHOULDGETHELPSTRAIGHTAWAYFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPIFYOUAREBEINGREPRESENTEDBYASOLICITORATTHETRIBUNAL,THEYMAYASKYOUTOSIGNANAGREEMENTWHEREYOUPAYTHEIRFEEOUTOFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASETHISISKNOWNASADAMAGESBASEDAGREEMENTINENGLANDANDWALES,YOURSOLICITORCANTCHARGEYOUMORETHAN35OFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASEIFYOUARETHINKINGABOUTSIGNINGUPFORADAMAGESBASEDAGREEMENT,YOUSHOULDMAKESUREYOURECLEARABOUTTHETERMSOFTHEAGREEMENTITMIGHTBEBESTTOGETADVICEFROMANEXPERIENCEDADVISER,FOREXAMPLE,ATACITIZENSADVICEBUREAUTOFINDYOURNEARESTCAB,INCLUDINGTHOSETHATGIVEADVICEBYEMAIL,CLICKONNEARESTCABFORMOREINFORMATIONABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,SEEEMPLOYMENTTRIBUNALSTHELACKOFAIRUPTHEREWATCHMCAYMANISLANDSBASEDWEBB,THEHEADOFFIFASANTIRACISMTASKFORCE,ISINLONDONFORTHEFOOTBALLASSOCIATIONS150THANNIVERSARYCELEBRATIONSANDWILLATTENDCITYSPREMIERLEAGUEMATCHATCHELSEAONSUNDAY“IAMGOINGTOBEATTHEMATCHTOMORROWANDIHAVEASKEDTOMEETYAYATOURE,“HETOLDBBCSPORT“FORMEITSABOUTHOWHEFELTANDIWOULDLIKETOSPEAKTOHIMFIRSTTOFINDOUTWHATHISEXPERIENCEWAS“UEFAHASOPENEDDISCIPLINARYPROCEEDINGSAGAINSTCSKAFORTHE“RACISTBEHAVIOUROFTHEIRFANS“DURINGCITYS21WINMICHELPLATINI,PRESIDENTOFEUROPEANFOOTBALLSGOVERNINGBODY,HASALSOORDEREDANIMMEDIATEINVESTIGATIONINTOTHEREFEREESACTIONSCSKASAIDTHEYWERE“SURPRISEDANDDISAPPOINTED“BYTOURESCOMPLAINTINASTATEMENTTHERUSSIANSIDEADDED“WEFOUNDNORACISTINSULTSFROMFANSOFCSKA“AGEHASREACHEDTHEENDOFTHEBEGINNINGOFAWORDMAYBEGUILTYINHISSEEMSTOPASSINGALOTOFDIFFERENTLIFEBECAMETHEAPPEARANCEOFTHESAMEDAYMAYBEBACKINTHEPAST,TOONESELFTHEPARANOIDWEIRDBELIEFDISILLUSIONMENT,THESEDAYS,MYMINDHASBEENVERYMESSY,INMYMINDCONSTANTLYALWAYSFEELONESELFSHOULDGOTODOSOMETHING,ORWRITESOMETHINGTWENTYYEARSOFLIFETRAJECTORYDEEPLYSHALLOW,SUDDENLYFEELSOMETHING,DOIT一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲。或許是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個(gè)不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對(duì)自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏。總覺得自己自己似乎應(yīng)該去做點(diǎn)什么，或者寫點(diǎn)什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。THEENDOFOURLIFE,ANDCANMEETMANYTHINGSREALLYDO而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可DURINGMYCHILDHOOD,THINKLUCKYMONEYANDNEWCLOTHESARENECESSARYFORNEWYEAR,BUTASTHEADVANCEOFTHEAGE,WILLBEMOREANDMOREFOUNDTHATTHOSETHINGSAREOPTIONALJUNIORHIGHSCHOOL,THOUGHTTOHAVEACRUSHONJUSTMEANSTHATTHEREALGROWTH,BUTOVERTHEPASTTHREEYEARSLATER,HISWRITINGOFALUMNIINPEACE,SUDDENLYFOUNDTHATISNTREALLYGROWUP,ITSEEMSISNOTSOIMPORTANTTHENINHIGHSCHOOL,THINKDONTWANTTOGIVEVENTTOOUTYOURINNERVOICECANBEINTHEHIGHSCHOOLCHILDRENOFTHEFEELINGSINAPERIOD,BUTWASEVENTUALLYINFARCTIONWHENGRADUATIONPARTYINTHETHROAT,LATERAGAINSTOODONTHEPITCHHEHASSWEATPROFUSELY,LOOKEDATHISTHROWNABASKETBALLHOOPS,SUDDENLYFOUNDHIMSELFHASALREADYCANTREMEMBERHISAPPEARANCE童年時(shí)，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進(jìn)，會(huì)越來越發(fā)現(xiàn)，那些東西根本就可有可無；初中時(shí)，以為要有一場(chǎng)暗戀才意味著真正的成長(zhǎng)，但三年過去后，自己心平氣和的寫同學(xué)錄的時(shí)候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長(zhǎng)了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個(gè)句點(diǎn)，但畢業(yè)晚會(huì)的時(shí)候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場(chǎng)，看著他投過籃球的球框時(shí)，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。ORIGINALLY,THISWORLD,CANPRODUCEACHEMICALREACTIONTOANEVENT,INADDITIONTORESOLUTELY,HAVETODO,ANDTIME原來，這個(gè)世界上，對(duì)某個(gè)事件能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的，除了非做不可的堅(jiān)決，還有，時(shí)間。APERSONSTIME,YOURIDEASAREALWAYSSPECIALTOCLEARWANT,WANT,LINEISCLEAR,ASIFNOTHINGCOULDSHAKEHISALSOONCESEEMEDTOBEDETERMINEDTODOSOMETHING,BUTMOREOFTENISHEBACKEDOUTATLASTDISLIKEHISCOWARDICE,FINALLYFOUNDTHATTHEREAREALOTOFLOVE,THEREAREALOTOFMISS,LIKESHADOWREALLYHAVEBEENDOOMEDTHOSEWHODO,JUSTGREENYEARSONESELFGIVEONESELFANARMINJECTION,ORISASELFRIGHTEOUSSPIRITUAL一個(gè)人的時(shí)候，自己的想法總是特別地清晰。想要的，不想要的，界限明確，好像沒有什么可以撼動(dòng)自己。也曾經(jīng)好像已經(jīng)下定了決心去做某件事，但更多的時(shí)候是最后又打起了退堂鼓。嫌惡過自己的怯懦，最終卻發(fā)現(xiàn)有很多緣分，有很多錯(cuò)過，好像冥冥之中真的已經(jīng)注定。那些曾經(jīng)所謂的非做不可，只是青蔥年華里自己給自己注射的一支強(qiáng)心劑，或者說，是自以為是的精神寄托罷了。ATTHEMOMENT,THESKYISDARK,THEAIRISFRESHFACTORAFTERJUSTRAINEDSUDDENLYTHOUGHTOFBLUEPLAIDSHIRTTHOSEWEREBROKENINTOVARIOUSSHAPESOFSTATIONERYFROMTHECORNERATTHEBEGINNINGOFDEEPFRIENDSHIPHAVEDECLAREDTHEENDOFTHEENCOUNTERTHATHAVENTSTARTPLANNINGTHOSEYEARS,THOSEDAYSOFDO,FINALLY,LIKEYOUTH,WILLENDINOURLIFE此刻，天空是陰暗的，空氣里有著剛下過雨之后的清新因子。突然想到那件藍(lán)格子襯衫；那些被折成各種各樣形狀的信紙；那段從街角深巷伊始的友誼；還有那場(chǎng)還沒有開始就宣告了終結(jié)的邂逅計(jì)劃那些年那些天的非做不可，終于和青春一樣，都將在我們的人生中謝幕。BAUMGARTNERTHEDISAPPOINTINGNEWSMISSIONABORTEDRPLAYSANIMPORTANTROLEINTHISMISSIONSTARTINGATTHEGROUND,CONDITIONSHAVETOBEVERYCALMWINDSLESSTHAN2MPH,WITHNOPRECIPITATIONORHUMIDITYANDLIMITEDCLOUDCOVERTHEBALLOON,WITHCAPSULEATTACHED,WILLMOVETHROUGHTHELOWERLEVELOFTHEATMOSPHERETHETROPOSPHEREWHEREOURDAYTODAYWEATHERLIVESITWILLCLIMBHIGHERTHANTHETIPOFMOUNTEVEREST55MILES/885KILOMETERS,DRIFTINGEVENHIGHERTHANTHECRUISINGALTITUDEOFCOMMERCIALAIRLINERS56MILES/917KILOMETERSANDINTOTHESTRATOSPHEREASHECROSSESTHEBOUNDARYLAYERCALLEDTHETROPOPAUSE,ECANEXPECTALOTOFTURBULENCEATHESUPERSONICDESCENTCOULDHAPPENASEARLYASSUNDATHEWEATHETHEBALLOONWILLSLOWLYDRIFTTOTHEEDGEOFSPACEAT120,000FEETTHEN,IWOULDASSUME,HEWILLSLOWLYSTEPOUTONTOSOMETHINGRESEMBLINGANOLYMPICDIVINGPLATFOR