智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(DOC)

1、智能儀器實(shí)驗(yàn)報(bào)告2014年 4 月實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)時(shí)間同組同學(xué)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名第 13 頁 共 20 頁實(shí)驗(yàn)一 多路巡回?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)模 /數(shù)（ A/D ）轉(zhuǎn)換的工作原理。2掌握芯片 ADC0809 與微控制器接口電路的設(shè)計(jì)方法。3掌握芯片 ADC0809 的程序設(shè)計(jì)方法。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1實(shí)驗(yàn)用到的模塊有“位A/D 模塊”、“ SMP-401SMP-201 8051模塊”、 “ SMP-204 譯碼模塊”、 “ SMP-101 8 靜態(tài)顯示模塊”。2短的 20P、 40P數(shù)據(jù)線各一根。 3長(zhǎng)的一號(hào)導(dǎo)線 3根，轉(zhuǎn)接線一根。三、實(shí)驗(yàn)原理ADC0809 芯片是一種 8位采用逐次逼近式工作的轉(zhuǎn)換

2、器件。它帶有8路模擬開關(guān)，可進(jìn)行8路模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，通過內(nèi)部 3-8譯碼電路進(jìn)行選通。啟動(dòng)ADC0809 的工作過程：先送信道號(hào)地址到 A、B、C三端，由 ALE信號(hào)鎖存信道號(hào) 地址，選中的信道的模擬量送到 A/D 轉(zhuǎn)換器，執(zhí)行語句 MOVX DPTR，A產(chǎn)生寫信號(hào)， 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， ADC0809的EOC端將上升為高電平， 執(zhí)行語句 MOVX A ， DPTR產(chǎn)生讀信號(hào)，使 OE有效，打開鎖存器三態(tài)門， 8位數(shù)據(jù)就讀到 CPU中， A/D轉(zhuǎn)換結(jié) 果送顯示單元。 編程時(shí)可以把 EOC 信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)， 對(duì)它進(jìn)行測(cè)試， 用中斷請(qǐng)求或查詢法讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。實(shí)驗(yàn)原理參考圖1

3、-1。圖 1-1 多路巡回?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理圖本實(shí)驗(yàn)中 ADC0809 的 8位模擬開關(guān)譯碼地址為：IN0= 8800H IN1= 8801HIN2= 8802H IN3= 8803HIN4= 8804H IN5= 8805HIN6= 8806H IN7= 8807H四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟1將“ SMP-201 8051 模塊”和 “SMP-204 譯碼模塊”分別插放到“ SMP-2 主控制器 單元”掛箱的 CPU模塊接口和譯碼模塊接口上， 將“SMP-101 8位并行 AD模塊”插放到“ SMP-1 信號(hào)轉(zhuǎn)換單元”掛箱的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊接口上，將“ SMP-401 靜態(tài)顯示模塊”插放到“

4、SMP-4 鍵盤與顯示單元”的顯示模塊接口上。2用 20p的數(shù)據(jù)線將“ SMP-2 控制器單元”掛箱的 J7和“ SMP-1 信號(hào)轉(zhuǎn)換單元”掛箱 的J1相連，用 40P的數(shù)據(jù)線將“ SMP-2 控制器單元”掛箱的 J8和“ SMP-1 信號(hào)轉(zhuǎn)換單元”掛 箱的 J2相連，再用一號(hào)導(dǎo)線將“ SMP-201 8051 模塊”上的 P1.0、P1.1分別和“ SMP-401 靜態(tài) 顯示模塊”的 DATA 、CLK 相連， “ SMP-201 8051模塊”上的 P1.2和“SMP-101 8位并行 A/D 模塊”的 /0809INT 相連。3用短路帽端接“ SMP-204 譯碼模塊”的 J1的2、3端

5、，J2的2、3端， J3的1、 2端，用 短路帽短接“ SMP-101 8位并行 AD 轉(zhuǎn)換模塊”中的 J1的2、3端。4將實(shí)驗(yàn)屏上的 0-30V 直流穩(wěn)壓電源（調(diào)節(jié)旁邊的“調(diào)節(jié)電位器”，使其幅度為零） 接入到“ SMP-101 8位AD 轉(zhuǎn)換模塊”的 CH0；5安裝好仿真器，用串行數(shù)據(jù)通信線連接計(jì)算機(jī)與仿真器，把仿真頭插到“SMP-2018051模塊”的單片機(jī)插座中；6檢查上述模塊及接線無誤后，打開電源開關(guān)，打開仿真器電源； 7啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，打開偉福仿真軟件，進(jìn)入仿真環(huán)境。選擇仿真器型號(hào)、仿真頭型號(hào)、 CPU類型；選擇計(jì)算機(jī)通信端口，測(cè)試串行口。8打開文件夾“實(shí)驗(yàn)程序”下的“ 8051程序”中

6、的“ 0809顯示 .c”源程序，運(yùn)行程序， 通過調(diào)節(jié)電位器改變直流穩(wěn)壓電源的輸出幅度05V（最大值為 +5V ），則顯示的數(shù)值為模擬信號(hào)經(jīng) CH0通道AD 轉(zhuǎn)換后所得數(shù)值（范圍為 00H0FFH）9.將實(shí)驗(yàn)屏上的 0-30V 直流穩(wěn)壓電源（調(diào)節(jié)旁邊的“調(diào)節(jié)電位器”，使其幅度為零）并 聯(lián)接入到“ SMP-101 8位AD 轉(zhuǎn)換模塊”的 CH0CH7，修改程序，進(jìn)行標(biāo)度變換使其顯示值 和實(shí)驗(yàn)屏上的 0-30V 直流穩(wěn)壓電源一致，編譯無誤后，使其分時(shí)按下述格式顯示各路數(shù)據(jù)。 格式為 :A BB.C ，其中 A為第幾路通道， BB.C為所測(cè)電壓值。五、實(shí)驗(yàn)參考程序（ 見“實(shí)驗(yàn)程序”下的“ 8051程

7、序”中的“ 0809顯示 .c”源程序六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1畫出程序流程圖。2用 c 語言編制實(shí)驗(yàn)程序。3.調(diào)試結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)二 溫度測(cè)量、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬Ｓ玫募蓽囟葌鞲衅鳎?AD590）基本原理、性能；掌握測(cè)溫方法以及數(shù)據(jù)采集和 線性標(biāo)度變換程序的編程方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器智能調(diào)節(jié)儀、 PT100、AD590、溫度源、 溫度傳感器模塊， 傳感器實(shí)驗(yàn)箱 （一）；“SMP-201 8051 模塊”、 “SMP-204 譯碼模塊”、“ SMP-101 8 位 A/D 模塊”、“ SMP-401 靜態(tài)顯 示模塊”。三、實(shí)驗(yàn)原理集成溫度傳感器 AD590是把溫敏器件、偏置 電路、放大電路及線性化電路集成在同一 芯片

8、上的溫度傳感器。其特點(diǎn)是使用方便、外圍電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠； 不足的是測(cè)溫范 圍較小、使用環(huán)境有一定的限制。 AD590能直接給出正比于絕對(duì)溫度的理想線性輸出，在一 定溫度下，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，一般用于50 150之間溫度測(cè)量。溫敏晶體管的集電極電流恒定時(shí)，晶體管的基極 - 發(fā)射極電壓與溫度成線性關(guān)系。為克服溫敏晶體管Ub電壓生產(chǎn)時(shí)的離散性、均采用了特殊的差分電路。本實(shí)驗(yàn)儀采用電流輸出型集成溫度傳感器 AD590，在一定溫度下，相當(dāng)于一個(gè)恒流源。因此不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的 干擾，具有很好的線性特性。 AD590的靈敏度（標(biāo)定系數(shù)）為 1 A/K，只需要一種 4V 30V 電源（

9、本實(shí)驗(yàn)儀用 +5V），即可實(shí)現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣 電阻（本實(shí)驗(yàn)中為傳感器調(diào)理電路單元中R2=100）即可實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換，使用十分方便。電流輸出型比電壓輸出型的測(cè)量精度更高。在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上進(jìn)行電壓測(cè)量、標(biāo)定、線性變換，最后顯示出對(duì)應(yīng)溫度。圖 2-1 溫度傳感器模塊原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1 參考“附錄實(shí)驗(yàn)PT100 溫度控制實(shí)驗(yàn)”，將溫度控制在 插孔中插入集成溫度傳感器 AD590。500C，在另一個(gè)溫度傳感器2將±15V直流穩(wěn)壓電源接至實(shí)驗(yàn)箱 （一） 上，溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出 Uo2接實(shí)驗(yàn)臺(tái) 上直流電壓表。3按圖 2-1 接線，并將 AD590引

10、線的紅色端接 “溫度傳感器模塊” 的 a1，藍(lán)色端接 “溫 度傳感器模塊”的 b1，并從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上接 +5V電源到 a1 端。調(diào)節(jié) RW2大約在中間位置，用實(shí) 驗(yàn)臺(tái)上“直流電壓表”的 20V 檔測(cè)量“溫度傳感器模塊”的“ Uo2”端，再調(diào)節(jié)電位器 Rw1 使直流電壓表顯示為零。5按照?qǐng)D將信號(hào)引到差動(dòng)放大器的輸入U(xiǎn)i ，記下模塊輸出 Uo2 的電壓值。6升高溫度源的溫度每隔 50C記下 Uo2 的輸出值。直到溫度升至 1200C。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果 填入表 2-1 。7.按照實(shí)驗(yàn) 1的1-5 步驟搭建單片機(jī) AD轉(zhuǎn)換電路，將模塊輸出電壓 Uo2接入到“SMP-101 8 位 AD 轉(zhuǎn)換模塊”的 CH0

11、；8.編寫數(shù)據(jù)采集程序及標(biāo)度變換程序， 并進(jìn)行調(diào)試， 檢驗(yàn)程序的測(cè)量結(jié)果是否與溫度源 給定的溫度一致。 （數(shù)據(jù)采集程序及硬件電路參考“實(shí)驗(yàn)一”的結(jié)果，線性標(biāo)度變換公式 參考教材中的“標(biāo)度變換”一節(jié)）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1由記錄的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算在此范圍內(nèi)整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的靈敏度，并畫出標(biāo)定出的擬合直 線。（端基法）表 2-1 溫度與輸出電壓關(guān)系T（）Uo2（V）2由表 2-1 記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算在此范圍內(nèi)集成溫度傳感器的非線性誤差。3畫出程序流程圖。4用 c 語言編制實(shí)驗(yàn)程序。5. 調(diào)試結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)三 轉(zhuǎn)速測(cè)量（霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻柦M件的應(yīng)用 測(cè)量轉(zhuǎn)速；掌握用單片機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)速的編程方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器傳

12、感器實(shí)驗(yàn)箱（一）、霍爾傳感器、 +5V、0-30V 直流電源、轉(zhuǎn)動(dòng)源、頻率/轉(zhuǎn)速表；“SMP-201 8051 模塊”、 “ SMP-401 靜態(tài)顯示模塊”。三、實(shí)驗(yàn)原理利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式： UHKHIB，當(dāng)被測(cè)圓盤上裝上 N 只磁性體時(shí)，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周磁場(chǎng) 變化 N 次，每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢(shì)就同頻率相應(yīng)變化， 輸出電勢(shì)通過放大、 整形和計(jì)數(shù)電路就可 以測(cè)出被測(cè)旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。利用實(shí)驗(yàn)儀上電位器輸出可調(diào)電壓，控制直流電機(jī)。調(diào)節(jié)輸出電壓值，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速， 用單片機(jī)內(nèi)的計(jì)數(shù)器測(cè)量轉(zhuǎn)速傳感器霍爾傳感器的輸出脈沖信號(hào)頻率，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1安裝根據(jù)圖 3-1 ，霍爾傳感器已安裝于傳感器支架上，

13、且霍爾組件正對(duì)著轉(zhuǎn)盤上的 磁鋼。圖 3-12將 +5V電源接到傳感器實(shí)驗(yàn)箱（一）上“霍爾轉(zhuǎn)速傳感器”的“+5V輸入”插座中，“霍爾”輸出接到頻率 /轉(zhuǎn)速表 （切換到測(cè)轉(zhuǎn)速位置） ?！?0-30V ”直流穩(wěn)壓電源接到 “轉(zhuǎn)動(dòng)源” 的“轉(zhuǎn)動(dòng)電源”輸入端（輸出電壓調(diào)到零）。3合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上電源，調(diào)節(jié) 0-30V 輸出，可以觀察到轉(zhuǎn)動(dòng)源轉(zhuǎn)速的變化。4. 頻率測(cè)量用到的模塊有“ SMP-201 8051 模塊”，將“霍爾”輸出接至 8051 的 T0 端，編寫頻率測(cè)量程序，并調(diào)試程序，檢查測(cè)量結(jié)果是否與頻率 / 轉(zhuǎn)速表結(jié)果一致。 （借鑒 實(shí)驗(yàn)一相關(guān)電路和編程）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1分析霍爾組件產(chǎn)生脈沖的原理。2畫

14、出程序流程圖。3用 c 語言編制實(shí)驗(yàn)程序。4. 調(diào)試結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)四 自動(dòng)量程切換、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解儀器量程的概念，量程切換原理。2. 了解多路開關(guān)在模擬量輸入通道中的應(yīng)用。3. 掌握實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程切換的硬件電路和編程方法。二、實(shí)驗(yàn)原理與要求 用電位器調(diào)整輸入電壓值，利用實(shí)驗(yàn)板上的 AD774 A/D 轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān) MPC508 和可編程增益放大器 AD526和 C8051 單片機(jī)構(gòu)成單路電壓測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)輸入電壓進(jìn)行測(cè)量。圖 4-1 自動(dòng)量程切換實(shí)驗(yàn)原理圖對(duì)輸入電壓的量程判斷是通過不斷改變可編程增益放大器AD526的增益實(shí)現(xiàn)的。 AD526通過編程可輸出 1、2、4、8、 16 五檔不同

15、的增益，本實(shí)驗(yàn)取其增益為1。實(shí)驗(yàn)中 AD774 輸入電壓為 10V那么經(jīng)衰減后的電壓應(yīng)該在 0-10 。取衰減電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻分別為1K、1K、2K，可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)量程的切換。 假設(shè)輸入信號(hào)在 0-40V 內(nèi)（根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)條件提供） ，則 0-10V 范圍的電壓不需要衰減， 10-20V 范圍的電壓需要衰減一半， 20-40V 范圍內(nèi)的輸入電壓需要 衰減為原值的 1/4 。實(shí)驗(yàn)中，我們假設(shè)輸入電壓分別為6V、12V、 24V，編寫具有自動(dòng)量程切換功能的電壓測(cè)量程序，將采集的電壓值以數(shù)字量形式存于內(nèi)存中。來觀察內(nèi)存中相應(yīng)的量程和AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及說明實(shí)驗(yàn)電路圖請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄中的“12

16、位并行 AD 模塊”部分（圖 4-2所示），1 8通道多路開關(guān) MPC508 在此模塊中， MPC508（ U1）為8通道多路開關(guān)， 其引腳圖如圖 8-2及主要功能說明如下： INn（n=1 8）為 8通道模擬量輸入端， A0 、A1 、A2為通道選擇控制端， EN為使能端，它們之 間的關(guān)系見真值表 8-1所示。要訪問 MPC508 多路開關(guān)，只要對(duì)端口地址（ 8C00H8CFFH 范 圍中的一個(gè)地址）寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而選通相應(yīng)的通道。表4-1 MPC508 通道選擇2 可編程增益放大器 AD526AD526 （ U2 ）為可編程增益放大器， A2、A1、A0、B四端為控制增益的代碼輸入端，

17、 CS 、 CLK 為使能端， VIN端為信號(hào)輸入端， VOUT 端為信號(hào)輸出端，它們之間的關(guān)系見真 值表 4-2，通過編程可以很方便的設(shè)置 1、2、4、8、16不同的增益。 要訪問 AD526 可編程增益放大器， 只要對(duì)端口地址 （8B00H 8BFFH范圍中的一個(gè)地址） 寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而選擇對(duì)信號(hào)不同的放大倍數(shù)。表4-2 AD526 增益設(shè)置控制3 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD774BAD774B （U5）為 12位逐次逼近型快速 A/D 轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速度最大為 8S，引腳說明 如下：V LOGIC ： 數(shù)字邏輯部分電源 +5V 。12/8： 數(shù)據(jù)輸出格式選擇信號(hào)引腳。當(dāng) 12/8=1（+5

18、V ）時(shí)，雙字節(jié)輸出，即 12 位數(shù)據(jù)同時(shí)有效輸出，當(dāng) 12/8=0（0V）時(shí)，為單字節(jié)輸出，即只有高 8位或低 4位有效。CS ： 片選信號(hào)端，低電平有效。A 0 ： 字節(jié)選擇控制線。R/C： 讀數(shù)據(jù) /轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，當(dāng) R/ C=1，ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)允許被讀出；當(dāng)R/ C =0時(shí)，則允許啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。CE：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，高電平有效。V CC 、 VEE ：模擬部分供電的正電源和負(fù)電源，為12V 或 15V 。REF OUT ： 10V 內(nèi)部參考電壓輸出端。REF IN ：內(nèi)部解碼網(wǎng)絡(luò)所需參考電壓輸入端。REF OFF： 補(bǔ)償調(diào)整。接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)整 ADC 輸出的零

19、點(diǎn)。10VIN 、10VIN ：模擬量 10V，20V量程的輸入端口，信號(hào)的一端接至 AG引腳。 DGND： 數(shù)字公共端（數(shù)字地）。AGND ： 模擬公共端 （模擬地）。DB0 DB11：數(shù)字量輸出。STS： 輸出狀態(tài)信號(hào)引腳。轉(zhuǎn)換開始時(shí)， STS達(dá)到高電平， 轉(zhuǎn)換過程中保持高電平。轉(zhuǎn)換完成時(shí)返回到低電平。STS可以作為狀態(tài)信息被 CPU查詢，也可以用它的下降沿向 CPU發(fā)中斷申請(qǐng)，通知 A/D 轉(zhuǎn)換已完成， CPU可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 本實(shí)驗(yàn)需要用到的實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括：“SMP-102 12 位并行 AD 模塊”，“ SMP-202C8051模塊” ，“ SMP-204 譯碼模塊”。

20、2 把上述模塊分別插放到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)掛箱所在位置。3 在確保上述模塊插放無誤后，用扁平信號(hào)線連接“SMP-1 信號(hào)轉(zhuǎn)換單元”掛箱的“J2”與“ SMP-2 控制器單元”掛箱的“ J8”；“ SMP-1 信號(hào)轉(zhuǎn)換單元”掛箱的“ J1”與 “SMP-2 控制器單元”掛箱的“ J7”。4 將“SMP-2 控制器單元” 掛箱的“切換模塊” 切換到下列狀態(tài)： SW1（全部 OFF）， SW2（全部OFF），SW3（全部 OFF）， SW4（全部OFF）。5 將“ SMP 204 譯碼模塊”上的插針 J1的2、3用短路帽短接， J2的2、3用短路帽短 接， J3的1、2用短路帽短接，給系統(tǒng)上電。6 在“ S

21、MP-102 12位并行 AD 模塊”的“ CH0 ”和“ CH1”處接入 2K電阻，“ CH1” 和“ CH2”處接入 1K電阻，“ CH2”和 GND處接入 1K電阻。7 打開“實(shí)驗(yàn)程序 /C8051實(shí)驗(yàn)程序 /多路開關(guān)”文件夾下 SWITCH.wsp 和 GAIN.wsp 項(xiàng) 目文件，閱讀、分析、理解程序，參照?qǐng)D4-3所示流程圖，用 C語言編寫多量程切換程序。用適配器連接 PC機(jī)和系統(tǒng) MCU ，編譯、生成項(xiàng)目、下載程序；8 在“ SMP-102 12位并行 AD模塊”的“ CH0”接入6V輸入電壓。在程序中的設(shè)置斷 點(diǎn)，全速運(yùn)行程序到每個(gè)斷點(diǎn)處。觀察“SMP-102 12位并行 AD

22、模塊”上的 A0A1 處的通道選擇指示燈的變化情況，并觀察調(diào)試軟件AD 轉(zhuǎn)換后所得數(shù)值。9 依次在“ SMP-102 12位并行 AD模塊”的“ CH0”接入 12V 、24V 的電壓信號(hào)，重 復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟 8。腫Al膽通道開通指示対宀一 = rluJ2* $*:L!14鵜話2:口耳債:|»號(hào)>4羽対 yJK1 3- < -" r>ll13nrIJ:ln.15r3!-.31!33TJwEEEYE 二 EEUEUPE二匸u :££ £ E1! 2 X 盡芷 F“>2fl黑J2A5lu4i飢-131T pnIJT?i?L&

23、#187;2I23y2729Jln31J.stulL工：FDED2DJ£4 0 ilKCHS®42 12anAD kmmw4曰肚20曰T»12梔片行AD模塊g M心*TM2CG91O"3 VL 0INbc：?1 一:j tfF卻立耳TH冬4： "黒=1片 *桿哲匕二_ =L!.i vTVU圖 4-3 量程切換程序流程圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1用 c 語言編制實(shí)驗(yàn)程序。第 # 頁 共 20 頁2. 調(diào)試結(jié)果分析附錄實(shí)驗(yàn) PT100 溫度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解 PID 智能模糊 +位式調(diào)節(jié)溫度控制原理。二、實(shí)驗(yàn)儀器 智能調(diào)節(jié)儀、 PT100、溫度加熱源。

24、三、實(shí)驗(yàn)原理 位式調(diào)節(jié) 位式調(diào)節(jié) （ ON/OFF）是一種簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)方式， 常用于一些對(duì)控制精度不高的場(chǎng)合作溫度 控制， 或用于報(bào)警。 位式調(diào)節(jié)儀表用于溫度控制時(shí)， 通常利用儀表內(nèi)部的繼電器控制外部的 中間繼電器再控制一個(gè)交流接觸器來控制電熱絲的通斷達(dá)到控制溫度的目的。PID 智能模糊調(diào)節(jié)PID 智能溫度調(diào)節(jié)器采用人工智能調(diào)節(jié)方式， 是采用模糊規(guī)則進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)的一種先進(jìn) 的新型人工智能算法， 能實(shí)現(xiàn)高精度控制， 先進(jìn)的自整定 （ AT）功能使得無需設(shè)置控制參數(shù)。 在誤差大時(shí)，運(yùn)用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以消除 PID 飽和積分現(xiàn)象，當(dāng)誤差趨小時(shí)，采用 PID 算法進(jìn)行調(diào)節(jié)， 并能在調(diào)節(jié)中自動(dòng)學(xué)

25、習(xí)和記憶被控對(duì)象的部分特征以使效果最優(yōu)化， 具有無 超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。溫度控制基本原理 由于溫度具有滯后性，加熱源為一滯后時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)儀采用 PID 智能模糊 + 位式雙重調(diào)節(jié)控制溫度。 用報(bào)警方式控制風(fēng)扇開啟與關(guān)閉， 使加熱源在盡可能短的時(shí)間內(nèi)控 制在某一溫度值上， 并能在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過參數(shù)設(shè)置將加熱源溫度快速冷卻下來， 可以節(jié)約 實(shí)驗(yàn)時(shí)間。當(dāng)溫度源的溫度發(fā)生變化時(shí)， 溫度源中的熱電阻 Pt100 的阻值發(fā)生變化， 將電阻變化量 作為溫度的反饋信號(hào)輸給 PID 智能溫度調(diào)節(jié)器，經(jīng)調(diào)節(jié)器的電阻 - 電壓轉(zhuǎn)換后與溫度設(shè)定值 比較再進(jìn)行數(shù)字 PID 運(yùn)算輸出可控硅觸發(fā)信號(hào)

26、（加熱）和繼電器觸發(fā)信號(hào)（冷卻），使溫度 源的溫度趨近溫度設(shè)定值。 PID 智能溫度控制原理框圖如圖 5-1 所示。圖 5-1 PID 智能溫度控制原理框圖三、 實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1將加熱源箱子和實(shí)驗(yàn)臺(tái)按圖5-2 接線。2. 打開屏上的電源和智能調(diào)節(jié)儀的電源，以及加熱箱的加熱開關(guān)。3按住約 3 秒， PV 窗口顯示“”進(jìn)入智能調(diào)節(jié)儀參數(shù)設(shè)定，繼續(xù)按 鍵，PV 窗口顯示各個(gè)參數(shù)， SV窗口顯示對(duì)應(yīng)參數(shù)的值， 按“ ”可改變參數(shù)值小數(shù)點(diǎn)位置， 按 、 第 17 頁 共 20 頁可改變 SV窗口參數(shù)的值。各個(gè)參數(shù)的值可按下表 5-1 設(shè)置表 5-1AL1給定溫度值dp1AL2給定溫度值P SH200

27、P不用設(shè)P SL0I不用設(shè)OUTL0d不用設(shè)OUTH200AtOnALP11t2ALP22Hy0.5COOL0Hy-10.1OPPO100Hy-20.1LOCK0Pb0SnPt1FILT20OP AZero4設(shè)定好參數(shù)值，回到初始測(cè)量狀態(tài)。按鍵一秒使 PV窗口顯示 SP，按 或 鍵可修改 SV窗口的給定值，按“”鍵可改變小數(shù)點(diǎn)位置。這里先設(shè)置為 50.0 。5按住“”鍵 3秒不放，再進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)，按 3的說明設(shè)定 ALM1為 50.0 、ALM2為 50.0 。6經(jīng)過一段時(shí)間就可以將溫度源的溫度控制在500C左右。7重復(fù)第 4 步和第 5 步，將給定值和上、下限報(bào)警值改為55，經(jīng)過幾個(gè)周期

28、的振蕩，可將溫度源的溫度穩(wěn)定在新的給定值550C。表 5-2參數(shù)參數(shù)含義說明設(shè)置范圍實(shí)設(shè)定 值A(chǔ)LM1上限報(bào)警測(cè)量值大于 ALM1+Hy 值時(shí)將產(chǎn)生上限報(bào)警。測(cè)量值小于ALM1-Hy 時(shí)儀表解除上限報(bào)警，設(shè)置 ALM1 到其最大值（ 9999） 可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。-1999-+9999或1定義單位給定 值A(chǔ)LM2下限報(bào)警測(cè)量值小于 ALM2-Hy 值時(shí)將產(chǎn)生下限報(bào)警。測(cè)量值大于ALM2+Hy 時(shí)儀表解除下限報(bào)警，設(shè)置 ALM1 到其最大值（ 9999） 可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。同上給定 值Hy-1正偏差 報(bào)警采用人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)偏差（測(cè)量值 PV減給定值 SV ）大于Hy-1+Hy 時(shí)產(chǎn)生正偏

29、差報(bào)警。當(dāng)偏差小于 Hy-1-Hy 時(shí)正偏差報(bào)警 解除。設(shè)置 Hy-1=9999 ，正偏差報(bào)警功能被取消。0-99990C或1定義單位0.1Hy-2負(fù)偏差 報(bào)警采用人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)偏差（測(cè)量值 PV減給定值 SV ）大于Hy-2+Hy 時(shí)產(chǎn)生負(fù)偏差報(bào)警。當(dāng)偏差小于 Hy-2-Hy 時(shí)負(fù)偏差報(bào)警 解除。設(shè)置 Hy-2=9999 ，負(fù)偏差報(bào)警功能被取消。同上0.1Hy回差（死 區(qū)、滯環(huán)）回差用于避免因測(cè)量輸入值波動(dòng)而導(dǎo)致位式調(diào)節(jié)頻繁通斷或報(bào)警頻繁 / 解除。0-20000C或1定義單位0.5FILT測(cè)量采樣的軟件濾波常數(shù)20I保持參 數(shù)I、P、d、t等參數(shù)為人工智能調(diào)節(jié)算法的控制參數(shù)I 參數(shù)值主要決定調(diào)節(jié)算法中積分的作用， 和PID調(diào)節(jié)的積分時(shí)間 類同。0-9999或1定 義單位自動(dòng)設(shè)置P速率參 數(shù)P值類似 PID 調(diào)節(jié)器的比例帶，但變化相反， P值越大，比例、微 分作用成正比例增強(qiáng)，而 P值越小，比例、微分作用相應(yīng)減弱。1-9999自動(dòng)設(shè)置d