模糊温度控制毕业设计(编辑修改稿)

模糊温度控制毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

法，根据给定量与被测量的偏差进行模糊运算，得出模糊输出量，控制调节阀的开启程度，自动的调节进入燃烧炉内的燃气，从 而起到了调节出水温度的目的。 LED 显示器用于实时的显示测量的温度，燃油供应子系统用于供应燃油。 3. 系统原理框图 A / D油 炉工 控 机D / A开 关热 电 偶 温 度 变 送燃 料 供 应 系 统 图 方案 3 的原理框图 方案 分析与制定 经过上述的方案分析得到了锅炉自动控制的方案：整体利用模糊控制的原理，并且在硬件方面紧密结合，在温度与压力控制方面主要应用自动控制原理。 1. 处理器 每个方案都采用了不同的处理器，方案 1 用 PLC 为模糊控制器，在进行 A/D、D/A 转换和 LED 显示时出现许多难题，如引脚不够用，数据并行输 入输出困难（可以通过外部加入模拟输入模块来解决，但价格昂贵）、及内部编程复杂等诸多不便。 而方案 2 和方案 3 采用了单片机及工控机，能够很好的解决上述问题。 2. 测量元件 方案 1 采用的是分立的热电阻，在测量精度及抗干扰性等方面都不能满足要求。 而方案 3 采用的是集成的热电偶温度变送器，具有冷端温度补偿、零点调整、零点迁移、量程调整以及线性化等功能。 只要稍许的调整变送器即可很好的完成任务。 3. 显示器 方案 1 和方案 2 采用了价格便宜的 LED 显示器，而方案 3 采用了相对昂贵的 LCD显示器。 虽然 LCD 显示器在显示方面有 其优越性，可以多行显示、文本显示。 但本系统中只要求实时显示温度即可，所以 LED 显示器是一个不错的选择。 4. 能量供应 潍坊学院本科毕业设计（论文） ９ 方案 1 和 3 采用燃料作为能量供应，而方案 2 采用电能。 方案 1 与方案 3 要考虑多方面的影响。 如燃油的燃烧效率问题（通过采样油炉排气口的氧气浓度完成），即要检测的变量有两个，炉内温度和排气口的氧气含量。 而方案 2 可以减少装配燃油子系统所用的成本，只有一个检测量，减小了运算难度，还可以省去因为燃料的燃烧所造成的大气污染，保护环境。 综上所述：方案 2 是无论是从经济方面、科学性还是从实现的容易程度、环境保护 上都优于其它两个方案，不失为最佳的选择。 方案 2 在实行控制的时候不像其它方案采用 D/A 转换后再控制调节阀的方法，而是直接外接一个固态继电器，通过内部改变定时器的中断时间来调节一个周期内电子开关的导通和断开时间。 这样既节省了材料也可以很大程度上减少硬件电路的结构。 初 始 化判 断 模 块 是 否 正 常温 度 设 定 S P启 动 加 热 器测 炉 温 并 与 S P 比 较 即（ S P P V ）P I D 调 节S C R加 热 炉测 加 热 炉 温 度 P V N OY E S 图 锅炉控制系统的流程图 潍坊学院本科毕业设计（论文） １０ 第三章 系统硬件 分析与 设计 方案 2 在实行控制的时候不像其它方案采用 D/A 转换后再控制调节阀的方法，而是直接外接一个固态继电器，通过内部改变定时器的中断时间来 调节一个周期内电子开关的导通和断开时间。 这样既节省了材料也可以很大程度上减少硬件电路的结构。 所以本设计选用单片机控制。 STC89C51 单片机及外围 芯片介绍 STC89C51 单片机 介绍 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 [4]的低电压存储器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），而且是高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存 AT89C51 单片机为很多嵌入式 控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 它具有以下特性：与MCS51 兼容， 4K 字节可编程闪烁存储器，寿命： 1000 万次写 /擦循环，数据保留时间： 10 年，全静态工作： 0Hz24MHz，三级程序存储器锁定， 1288 位内部 RAM， 32条可编程 I/O 线，两个 16 位定时器 /计数器， 5 个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。 潍坊学院本科毕业设计（论文） １１ 12X1C3C4SWPBC5LEDR1 R2P101P112P123P134P145P156P167P178RST9P3010P3111P3212P3313P3414P3515P3616P3717XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0039P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138VCC40STC89C51VCC 图 51 系列单片机最小系统 管脚的说明： P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8 个 TTL 门电流。 当P0 口的管脚第一次 写 1 时，被定义为高阻输入。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4 个 TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，并且作为输入。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口， 可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 潍坊学院本科毕业设计（论文） １２ RST：复位输入。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低 电平时，则在此期间使用外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平时，此期间使用内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 串口 RS232 芯片接口电路 RS232 是美国电子工业协会（ EIA）正式公布的，在异步串行通信中应用最广泛的标准总线。 它适用于终端设备（ DTE）和数据通信设备（ DCE）之间的接口。 最高数据传送速率可达 ，最长传送电缆可达到 15 米。 RS232 标准的电平采用负逻辑，规定 +3V～ +15V 之间的任意电平为逻辑 0,3V～ 15V 之间的任意电平为逻辑 1。 RS232 标准定义了 25 根引线，对于双向通信，使用了串行输入 RXD，串行输出 TXD和地线 GND。 但是在接口电路和计算机接口芯片中大都是 TTL/CMOS 电平，所以在通信时，必须进行电平转换，以便 与 RS232 标准的电平匹配。 MAX232 芯片可以实现电平转换。 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生产的低功耗，单电源双 RS232 发送 /接受器。 MAX232C芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的 +5V 电源变换为 RS232 输出电平所需要的177。 10V 电压，因此采用该芯片接口的串行通信系统只要单一的 +5V 电源即可。 MAX232C 外围电路需要 4 个电解电容 C1， C2， C3， C4，它们是内部电源转换所需电容，其取值均为 1μ F/16V，选用钽电容并且应尽量靠近芯片。 C5 为 F 的去耦电容。 MAX232C 的引脚 T1OUT， T2OUT， R1IN， R2IN 为接 RS232C 电平的引脚，引脚 T1IN， T2IN，R1OUT， R2OUT 为接 TTL/CMOS 电平的引脚，因此 TTL/CMOS 电平的 T1IN， T2IN 引脚应接 MCS51 的串行发送引脚 TXD。 与之对应的 RS232C 电平的 T1OUT， T2OUT 应接 PC 机潍坊学院本科毕业设计（论文） １３ 的接收端 RD。 R1OUT， R2OUT 应接 MCS51 的串行接收引脚 RXD。 R1IN， R2IN 应接 PC机的发送端 TD。 电路中选用其中的一路发送 /接收， R1OUT 接 MCS51 的 RXD， T1IN 接 MCS51 的 TXD，DB9 连接器直 接接到 PC 机上。 采用 MAX232 接口电路如图 所示： C1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16MAX2321234567891110J1C6 C9C7C8VCCRXDTXD 图 RS232芯片接口电路 数码管的显示设计 数码管也称 LED 数码管，可以根据 段数 的不同有八段和七段 LED 数码管之分，他们的区别在于， 八段要比七段 LED 数码管多增加了一个发光二极管，这个发光二极管则是用于小数点的显示。 数码管 按公共端的连接方有共阴极和共阳极之分。 如果把数码管的发光二极管中的阳极连接在一起，构成了公共的阳极端，再把它接到 5V 的电源上，于是就构成了共阳数码管。 要想对其中的某个字段点亮，就需要把该字段对应的发光二极 管的阴极传送低电平，否则该字段将不会被点亮。 如果把数码管的发光二极管中的阴极连接在一起，构成了公共的阴极端，再把它接到 GND 端，于是就构成了共阴数码管。 要想对其中的某个字段点亮，就需要把该字段对应的发光二极管的阳极传送高电平，否则该字段将不会被点亮。 LED 上 显示的数字，先把数字转换成相应的段码。 因为电路接法不同，因此 LED潍坊学院本科毕业设计（论文） １４ 显示器形成的段码也不同，把显示数字转换成段码的过程可通过硬件译码或软件译码来实现。 若要显示多位数字时，采用硬件译码需要很多的硬件译码器，无论是从仪表还是从仪表的耗电量来说都是不合适的。 因此，设计中采用软件译码的多位 LED 扫描显示接口电路。 设计思想是预先在内存中存贮一张七位 LED 段码表，根据需要显示的数字去查表取的相应的段码，然后将段码加到七段 LED 的驱动器上即可显示出字符。 显示过程是，采用扫描的方法控制某位 LED 被点亮，先从最后一位 LED 开始点亮，逐位左移，直到最后一个 LED 显示完毕。 图 为串入并出移位寄存器 74HC164 扩展的6 个 8 位并行输出口。 其中 74HC164 为 8 位串入并出移位寄存器，可级联使用。 CLK为同步时钟输入端， AQ～ HQ 为并行数据输出端， A， B 为串行数据输入端。 要注 意图中数位和数据输出的顺序。 输出的 8 6 个数据位，低位在先，高位在后，输出的 6个数据 Data1～ Data6,Data1 在最远端。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P。