單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、-前言微機(jī)控制技術(shù)、傳感器在工業(yè)控制、機(jī)電一體化、智能儀表、通信、家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用，顯著提高了各種設(shè)備的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。因此對(duì)這些原理和構(gòu)造我們就需要很好的了解并掌握。本設(shè)計(jì)是關(guān)于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中即用到單片機(jī)、傳感器、微控技術(shù)，也用到了控制系統(tǒng)中的知識(shí)，可以說(shuō)是我們所學(xué)知識(shí)的大綜合。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的硬件局部，即有關(guān)常用芯片的介紹，如MCS98、8155、DAC0832等等。軟件介紹了數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)、PID參數(shù)的整定、PID算法程序清單、以及相關(guān)的程序；最后介紹了系統(tǒng)特性的測(cè)量與識(shí)別。 本設(shè)計(jì)在指導(dǎo)教師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助以及本人的努力下完成了。但由于本

2、人水平有限，設(shè)計(jì)有不妥之處，懇請(qǐng)批評(píng)指正。編者 2021年5月目 錄一、 任務(wù)二、工藝要求三、本系統(tǒng)的性能指標(biāo)四、系統(tǒng)組成和根本工作原理五、硬件設(shè)計(jì)六、調(diào)試步驟和方法七、調(diào)試結(jié)果及分析八、對(duì)象特性的測(cè)量與識(shí)別九、設(shè)計(jì)總結(jié)鍍鋅薄板鋅槽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 任務(wù)： 用單片機(jī)自動(dòng)控制為鍍鋅薄板鋅槽設(shè)計(jì)一個(gè)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。二、工藝要求：1系統(tǒng)應(yīng)具有良好的操作性能，為了滿足用戶使用方便和操作人員維修，系統(tǒng)控制的開(kāi)關(guān)要少。2通用性好，便于擴(kuò)大。3系統(tǒng)可靠性要高。三、本系統(tǒng)的性能指標(biāo)：控制容量：20KW溫度設(shè)定：鍵盤溫度顯示：4位LED數(shù)碼管顯示誤差：±5°C控制溫度：400&#

3、176;C控制過(guò)程：設(shè)定(1min)對(duì)爐測(cè)溫、控溫四、系統(tǒng)組成和根本工作原理：1. 確定系統(tǒng)總體控制方案。A.初步選定系統(tǒng)用閉環(huán)控制，且采用單閉環(huán)控制。因?yàn)樗鶐ж?fù)載是阻性元件，其線性度比擬好，溫度變化不太高，但對(duì)控制精度有一定的要求。B.執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用三相電熱絲，其發(fā)熱量隨電流的變化而變化，我們采用控制電流的變化來(lái)控制溫度的變化。C.計(jì)算機(jī)局部起巡回檢測(cè)、閉環(huán)調(diào)節(jié)和計(jì)算推理的作用。2系統(tǒng)的構(gòu)造框圖：五、硬件設(shè)計(jì)：1、 MCS-988098是MCS-96系列單片機(jī)的一個(gè)子系列，它的外部數(shù)據(jù)總線為8位，部CPU保持16位構(gòu)造。這類單片機(jī)通常稱為準(zhǔn)16位單片機(jī)，類似于8088微處理器。8098具有16

4、位單片機(jī)的根本功能，而價(jià)格接近8位機(jī)。8098單片機(jī)引腳功能：Vcc 主電源+5V Vss 數(shù)字地0V VPD 片RAM備用電源大于3.6 VREF 片A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓+5V ANGND A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地 VPP 片EPROM編程電壓 *TAL1 片振蕩器反相輸入端 *TAL2 片振蕩器反相輸出端 復(fù)位信號(hào)輸入端 存儲(chǔ)器選擇輸入端，=1，CPU尋址是2000H3FFFH時(shí)，片EPROM；=0，片外存儲(chǔ)器。此引腳部有下拉作用，假設(shè)無(wú)外部驅(qū)動(dòng)，則它總是保持低電平。 地址鎖存允許ALE或地址有效輸出信號(hào)，它們由SCR存放器選擇。兩者都提供了一個(gè)鎖存信號(hào)，以便把地址從地址/數(shù)據(jù)總線上別離出來(lái)。

5、中選擇功能，在總線周期完畢時(shí)，此引腳變高?？勺鳛橥獠看鎯?chǔ)器的片選信號(hào)。僅在外部存儲(chǔ)器期間才有效。 對(duì)外部存儲(chǔ)器讀信號(hào) 對(duì)外部存儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào) READY 準(zhǔn)備就緒信號(hào)輸出。用來(lái)延長(zhǎng)對(duì)外部存儲(chǔ)器的周期，以便芯片能夠與慢速存儲(chǔ)器或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器接口；它也可用于總線共享，總線周期最多能延長(zhǎng)1s。HSI HSI.0，HSI.1，HSI.2，HSI.3共四個(gè)輸入引腳都是高速輸入部件的輸入端，其中HIS.2，HIS.3與HSO部件共用。 HSO HSO.0，HSO.1，HSO.2，HSO.3，HSO.4，HSO.5共六個(gè)引腳都是高速輸出部件的輸出端，其中HSO.4，HSO.5于HIS部件共用。 P0口 ACH4，

6、ACH5，ACH6，ACH7是四位高阻抗輸入口，這些引腳既可以用作A/D轉(zhuǎn)換器的輸入口，也可以用作數(shù)字信號(hào)輸入口。P2口 R*D/P2.1，T*D/P2.0既可作串行接口，也可作I/O接口。PWM/P2.3既可用作脈寬調(diào)制控制器的輸出口，亦可用作電平信號(hào)輸出口，以及E*TINT/P2.2等4位端口是多功能口。P3口和P4口 具有漏極開(kāi)路輸出8位雙向口，這些引腳是復(fù)用信號(hào)線，既用作地址總線，又用作數(shù)據(jù)總線，它們的部具有很強(qiáng)的上拉作用。 2、鉑熱電阻:鉑熱電阻是電阻體采用鉑金屬的一種電阻，廣泛用作穩(wěn)定溫度系數(shù)的電阻以及溫度傳感器，它與一般的金屬一樣，具有正的溫度系數(shù)。鉑熱電阻的端子有不同的聯(lián)結(jié)方式

7、，如圖1既2線式，3線式和4線式。鉑熱電阻雖是一種阻值隨溫度改變的溫度傳感器，但實(shí)際上使用時(shí)要把引線電阻記算在，既與鉑熱電阻本身阻值相加。因此2線式適用于傳感器在印制板上，既測(cè)量回路與傳感器不太遠(yuǎn)情況下的接線方式。測(cè)量鉑熱電阻的阻值大致有二種方法即恒壓法和恒流法。恒壓法就是加在鉑熱電阻兩端電壓保持恒定，測(cè)量電流變化的方法；恒流法就是流經(jīng)鉑熱電阻的電流保持恒定，測(cè)量其兩端電壓的方法。 (a) (b) (c)鉑熱電阻的不同接線方式 a2接線 b3接線 c4接線假設(shè)有恒壓源標(biāo)準(zhǔn)電池，恒壓法的電路就非常簡(jiǎn)單，另外，組成橋就可進(jìn)展溫漂補(bǔ)償，因此，這種方法被廣泛使用。但電流與鉑熱電阻的阻值變化成反比，用于

8、很寬的溫測(cè)圍，進(jìn)展線性時(shí)要特別注意。對(duì)于恒流法，電流與鉑熱電阻的阻值變化成正比，而鉑熱電阻兩端的電壓變化，因此，線性化簡(jiǎn)便，但要獲得準(zhǔn)確的恒流源時(shí)電路比擬復(fù)雜。圖2是2線式的鉑熱電阻接線圖，它是一種檢測(cè)溫度的電路。在電路中，R采用100歐的鉑熱電阻，R與R1串接到恒壓源+12V，RT中流經(jīng)約0.1mA的電流。這種接法屬于恒壓法，但實(shí)際選用的R1阻值比RT高很多，因此RT阻值變化引起的測(cè)量電流變化不大，獲得近似恒流的線性輸出。當(dāng)功率晶體管溫度低于430°C時(shí)，A1的同相輸出端電位由RP1，R2和R3分壓確定低于反相輸入端，A1端輸出高電平；溫度高于430°C時(shí)，則RT阻值增大

9、到1236歐10°C時(shí)為100歐。A1的反相輸入端電位高于同相輸入端，A1輸出變?yōu)榈?，從而控制有關(guān)電路進(jìn)展溫度調(diào)節(jié)。3、模擬量輸入電路18155b引腳圖a中8155共有三個(gè)根本組成局部，第一局部為可編程I/O接口，共有三個(gè)口，其中二個(gè)口A口和B口為8位口，一個(gè)口C口為6位口；第二局部為256B的RAM；第三局部為記數(shù)構(gòu)造的定時(shí)/計(jì)算器。主要接口信號(hào)：AD0AD7 地址數(shù)據(jù)復(fù)用線 ALE 地址鎖存信號(hào)，它除進(jìn)展AD0AD7的地址鎖存控制外，還用于片選信號(hào)CE和等信號(hào)鎖存控制 讀選通信號(hào) 寫(xiě)選通信號(hào) 片選信號(hào) I/O與RAM選擇信號(hào)，這是一個(gè)特殊信號(hào)，因?yàn)?155部的I/O接口與RAM是

10、分開(kāi)編址的，因此要求用控制信號(hào)進(jìn)展分區(qū)。對(duì)RAM進(jìn)展讀寫(xiě)，對(duì)RAM進(jìn)展讀寫(xiě)，對(duì)I/O口進(jìn)展讀寫(xiě) RESET 復(fù)位信號(hào)，81A、B、C口均為輸55以600ns的正脈沖進(jìn)展復(fù)位，復(fù)位后入方式4模擬量輸出電路a引腳功能 D0D7數(shù)字量數(shù)據(jù)輸入線，ILE為數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)，高電平有效；CS為輸入存放器選擇信號(hào)，低電平有效。 輸入存放器的"寫(xiě)選通信號(hào)，負(fù)脈沖有效，當(dāng)、ILE=1、時(shí)，D0D7的數(shù)據(jù)被鎖存至輸入器； 為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制信號(hào)線，低電平有效 Vref 其準(zhǔn)電壓輸入線RFb 反應(yīng)信號(hào)輸入線，芯片已有反應(yīng)電阻IOUT1和IOUT2 電流輸出線，IOUT1和IOUT2的和為常數(shù)，IOUT1隨D

11、AC存放器的容線性變化VCC 工作電源，DGND為數(shù)字地，AGND為模擬信號(hào)地，由于D/A轉(zhuǎn)換芯片輸入是數(shù)字量，輸出為模擬量，模擬信電源和數(shù)字信號(hào)的干擾而引起波動(dòng)。b) 光電耦合輸出電路如以下圖：工作狀況：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸出引腳為低電平a. 光電耦合器的發(fā)光二極管承受正向電壓，導(dǎo)通，有電流流過(guò)，發(fā)光b. 光電耦合器的光敏三極管受到光照，進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，其集電極處于零電位c. 繼電器線圈得電，閉和，接通外部電路當(dāng)單片機(jī)引腳為高電平時(shí)，工作情況a. 光電耦合器的發(fā)光二極管承受反向電壓，截止，無(wú)電流流過(guò)，不發(fā)光b. 光電耦合的光敏二極管末受到光照，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，其集電極處于高電位c. 線電器線圈失電，斷開(kāi)外部

12、電路5、PWM集成電路(a)SG1525是一種16腳的雙列直插式IC電路，其外形管腳布置及管腳名稱示圖1b，其部原理構(gòu)造框圖如圖1a所示。部由基準(zhǔn)電壓調(diào)整器UREF、振蕩器OSC、誤差放大器EA、比擬器DC及PWM鎖存器、觸發(fā)器FF、欠電壓鎖定器、輸出級(jí)、軟起動(dòng)及關(guān)閉電路等組成。（1） 輸入電壓UCC與基準(zhǔn)電壓調(diào)整器UREF輸入電壓UCC1可以在835V圍變化，通?？捎?15V。UREF是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三端穩(wěn)壓器，有溫度補(bǔ)償，精度可達(dá)5.1V+/-1%。它既可供片使用，也可由16腳為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源，輸出電流可達(dá)40mA，有過(guò)電流保護(hù)功能。（2） 振蕩器OSC 由一個(gè)雙門限比擬器、一個(gè)恒流

13、電源及電容充放電電路6腳和5腳分別對(duì)地接上一個(gè)電阻RT和電容CT，5腳與7腳間接電阻RD構(gòu)成，CT恒流充電，產(chǎn)生一鋸齒波電壓，鋸齒波的峰點(diǎn)電平為3.3V，谷點(diǎn)電平為0.9V，鋸齒波的上升邊對(duì)應(yīng)CT充電，充電時(shí)間t1參見(jiàn)圖 2決定了RTCT；鋸齒波下降邊對(duì)應(yīng)CT放電，放電時(shí)間t2決定于RDCT。鋸齒波的頻率由下式?jīng)Q定：f=1/(t1+t2)=1/CT(0.67RT+1.3RD)由于雙門限比擬器門限電平由基準(zhǔn)電壓分壓取得，并且CT充電的恒流源對(duì)電壓及溫度變化的穩(wěn)定性好，故UCC1在835V圍變化時(shí)，鋸齒波的頻率穩(wěn)定度可達(dá)1%；當(dāng)溫度在-55+125。C圍變化時(shí)，其頻率穩(wěn)定度為3%。振蕩器對(duì)應(yīng)于鋸齒

14、波下降邊輸出一時(shí)鐘信號(hào)CP脈沖，其寬度為t2，故調(diào)節(jié)RD即可調(diào)節(jié)CP脈沖寬度。這個(gè)CP脈沖決定于兩個(gè)輸出口、輸出脈沖之間最小的時(shí)間間隔，既死區(qū)td。所以調(diào)節(jié)RD就可調(diào)節(jié)死區(qū)td，RD越大，死區(qū)td越大。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端3腳。在3腳加直流或高于振蕩器頻率的脈沖信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩器的外同步。（3） 誤差放大器EA，其直流開(kāi)環(huán)增益為70dB，同相輸入端接基準(zhǔn)電壓或其分壓值，反應(yīng)電壓信號(hào)接反相輸入端。根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性的要求，可在9腳和1腳之間接入適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)電路網(wǎng)絡(luò)，如比例積分電路等。（4） 比擬器DC與PWM鎖存器 ，誤差放大器輸出電壓U-加至比擬器DC反相端，振蕩器輸出的鋸齒波電壓U+

15、加于同相端，比擬器DC輸出一PWM信號(hào)，該P(yáng)WM信號(hào)經(jīng)鎖存器RS存放器鎖存，以保證在鋸齒波的一個(gè)周期只輸出一個(gè)PWM脈沖信號(hào)。比擬器DC的反相輸入端還設(shè)有軟起動(dòng)及關(guān)閉PWM信號(hào)的電路。在8腳與地之間接一數(shù)微法電容，即可在起動(dòng)時(shí)使輸出端的脈沖由窄逐步變寬，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)功能。在10腳可加各種故障保護(hù)信號(hào)，如過(guò)電流、過(guò)電壓、短路、接地等故障信號(hào)，故障信號(hào)輸入時(shí)使部晶體管導(dǎo)通，從而封鎖輸出。（5） 觸發(fā)器FF 每輸入一個(gè)CP脈沖則Q和Q翻轉(zhuǎn)一次。所以，F(xiàn)F的輸出是一個(gè)方波信號(hào)，其頻率為鋸齒波頻率的1/2。此（6） 方波信號(hào)加至輸出級(jí)兩組門電路的輸入端B。（7） 欠電壓鎖定器 當(dāng)電源電壓UCC17V時(shí)，欠

16、電壓鎖定器輸出一高電平，加至輸出級(jí)門電路的輸入端A，同時(shí)也加到關(guān)閉電路的輸入端，以封鎖輸出。（8） 級(jí) 兩組輸出構(gòu)造一樣，每一組上側(cè)為"或非 門下側(cè)為"或門。有A、B、C、D四個(gè)輸入端，D端輸入PWM脈沖信號(hào)，B端輸入觸發(fā)器輸出的Q或Q信號(hào)，C端輸入CP脈沖，A端輸入欠電壓鎖定信號(hào)，設(shè)輸出信號(hào)為P和P，則P=A+B+C+D，P=A+B+C+D。P和P分別驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)上、下兩個(gè)晶體管V1、V2V3、V4，兩個(gè)晶體管組成圖騰柱構(gòu)造，使輸出級(jí)既可向負(fù)載提供電流，又可吸收負(fù)載電流。 SG1525各點(diǎn)波形如圖2所示，比擬器反相輸入端U-的電平越高，則輸出脈沖U、U的占空比越大；反之，則

17、越小。因此，改變U-的電平，就可以調(diào)節(jié)占空比，從而調(diào)節(jié)PWM變換器輸出直流平均電壓Ud。圖2h中表示的輸出口、并聯(lián)使用的波形，其頻率與鋸齒波頻率一樣。輸出脈沖U、U的下降沿則對(duì)應(yīng)電壓U-于鋸齒波電壓U+上升邊的交點(diǎn)，因次，即使U-的電平上升到與鋸齒波峰點(diǎn)電平相等，U、U兩脈沖也不可能連到一起，它們之間存在一個(gè)寬度等于CP脈沖寬的"死區(qū)。這樣，在輸出端口、并聯(lián)使用情況下，占空比的值也不可能等于1。6. 鍵盤和顯示電路（1） 4×4鍵盤工作原理由圖可見(jiàn)：16個(gè)鍵分兩局部，十個(gè)數(shù)字鍵09；六個(gè)命令鍵AF。對(duì)安鍵的識(shí)別由軟件來(lái)完成。用兩個(gè)并行I/O接口電路，采用步進(jìn)展掃描法。CPU

18、每次通過(guò)接口對(duì)*一行*i輸出掃描信號(hào)0，列線Yj的狀態(tài)來(lái)確定鍵閉合的位置。列線Y接+5v/無(wú)安鍵時(shí)，行*和列Y線斷開(kāi)，列線Y1Y4呈現(xiàn)高電平。當(dāng)*一按鍵閉合時(shí)，該鍵所在行、列線短接。假設(shè)該行線輸出為0，則該列線電平被拉成0其余3根列線仍為1，此時(shí)CPU可判斷出按鍵閉合所在行、列及鍵號(hào)。 假設(shè)掃描從第一行有效開(kāi)場(chǎng)，則CPU輸出*4*3*2*1=1110，以下類推：第二行為*4*3*2*1=1101，第三行為1011，行為0111。設(shè)：4號(hào)鍵按下閉合，代表4號(hào)鍵閉合的特征信號(hào)為： 列信號(hào)：*4*3*2*1=0111，第四列有效。 行信號(hào)：*4*3*2*1=1011，第三行有效。 為了便于CPU處理

19、。將行、列信號(hào)拼裝成一個(gè)字節(jié)，然后求反得到4號(hào)鍵對(duì)應(yīng)的"特征字，也叫鍵值。即：列線Y 行線*CPU操作時(shí)，先輸出行有效信號(hào)，再輸入列信號(hào)，經(jīng)過(guò)拼裝、求反得到鍵值，由于這種對(duì)應(yīng)是唯一的，所以可用來(lái)識(shí)別鍵盤上所有的鍵，根據(jù)上述關(guān)系可求出其他鍵值如下：鍵盤上的字符0123456789ABCDEF鍵值81H82H42H22H84H44H24H88H48H28H18H14H12H11H21H41HCPU在得到鍵值后，用一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器通過(guò)鍵值表，很容易判斷按鍵閉合。不同的接線方式，得到鍵值可能不同，但鍵號(hào)和鍵值的對(duì)應(yīng)關(guān)系是唯一的。（2） LED動(dòng)態(tài)顯示方式所謂動(dòng)態(tài)顯示就是用掃描方式輪流點(diǎn)亮LED

20、顯示器的各個(gè)位。特點(diǎn)：將多個(gè)7段LED顯示器同名端的段選線復(fù)接在一起，只用一個(gè)8位I/O控制各個(gè)LED顯示器的公共陰極輪流接地，逐一掃描點(diǎn)亮，使每位LED顯示該位應(yīng)當(dāng)顯示的字符。恰當(dāng)?shù)剡x擇點(diǎn)亮LED的時(shí)間間隔1ms5ms，會(huì)個(gè)人一種視覺(jué)暫停效應(yīng)，似乎多位LED都在"同時(shí)顯示。在圖中，控制每個(gè)LED顯示位輪流接地點(diǎn)亮的代碼稱為"位選碼。由I/O2口輸出8位代碼控制。特點(diǎn)是，每次輸出只有一位是0點(diǎn)亮，其余7位均為1熄滅，因?yàn)槊恳晃籐ED都有一個(gè)唯一的8位"位選碼。按圖從左向右輪流顯示8位LED的位選碼為用8031右移循環(huán)指令可實(shí)現(xiàn)：MOV A，*7FH ；點(diǎn)亮左1LE

21、D的選碼LOOP：MOV* DPTR，A ；從I/O2口輸出位選碼RR A ；右移一位，指向下一個(gè)LED位LCALL DELAY ；調(diào)延時(shí)3ms子程序LJMP LOOP ；返回顯示下一位LED動(dòng)態(tài)顯示的操作由軟件完成。每次由I/O1口輸出段選碼、再由I/O2口輸出位選碼，經(jīng)過(guò)延時(shí)，以獲得穩(wěn)定的顯示效果。以上述分析的顯示原理可知，為了顯示數(shù)字和字母，最終需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段選碼。這種轉(zhuǎn)換可以通過(guò)譯碼器或軟件譯碼完成。六、調(diào)試步驟和方法一、單元的調(diào)試1. 鉑電阻及其信號(hào)放大電路的調(diào)試*按照"鉑電阻及其信號(hào)放大線路圖接線；*利用電阻箱代表鉑電阻R；*調(diào)放大倍數(shù)K1。適當(dāng)調(diào)整R1的值，分別測(cè)試

22、放大器在空載和帶負(fù)載時(shí)的特性曲線。空載時(shí)RT0=100.000ºC時(shí)的鉑電阻值U出0伏RT=197.76256ºC時(shí)的鉑電阻值U出5伏帶負(fù)載時(shí)，見(jiàn)表3-2。表3-2R/100110120130140150160170180190200U/V0.02-0.46-0.96-1.47-1.96-2.46-2.96-3.45-3.93-4.41-4.892. 模擬量輸入電路的調(diào)試*按照?qǐng)D1-6接好線；*改變輸入信號(hào)鉑電阻放大信號(hào)，用邏輯學(xué)習(xí)機(jī)上的發(fā)光二機(jī)管測(cè)量輸出的數(shù)字量。使模擬/數(shù)字量的轉(zhuǎn)換如下：模擬量/V012345數(shù)字量00326193CAFF3. 模擬量輸出電路的調(diào)試*按照

23、圖3-9接好線。注意DAC-0832的電源電壓為+5伏，K1，K2放大器的電源電壓為±15伏。*輸入的數(shù)字量可以由邏輯學(xué)習(xí)機(jī)上的開(kāi)關(guān)信號(hào)提供，也可由計(jì)算機(jī)提供。*調(diào)整放大器虧得W值，使其輸入輸出關(guān)系如表3-3：表3-34. 驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試5. 按圖3-10接好線。按以下順序分別調(diào)好死區(qū)補(bǔ)償電路、PWM和SSR電路。*死區(qū)補(bǔ)償電路：在輸入端M點(diǎn)加上一個(gè)可調(diào)的直流電壓05伏，改變電位器W1和W2的阻值，使死區(qū)補(bǔ)償電路輸出端O點(diǎn)電壓為13.5伏。W2用來(lái)改變輸出電壓的斜率，W1用來(lái)改變輸出電壓O點(diǎn)的起始值。*PWM電路：在SG3524N的輸入端管腳2加上一個(gè)可調(diào)的直流電壓05伏，用示波器觀察

24、PWM的輸出端3524管腳11的波形，看其波形是否是一串方波，且方波的占空比是否隨輸入電壓大小改變而改變輸入電壓在1V3.5伏時(shí)。當(dāng)輸入電壓小于1V時(shí)，輸出端為零電平。當(dāng)輸入電壓大于3.5V時(shí)，輸出為一高電平。調(diào)整電位器W3的數(shù)值，可以改變脈沖的工作頻率。*SSR電路：在受控端加交流電源通過(guò)負(fù)載，在輸入端圖3-10P點(diǎn)加一個(gè)5V直流電壓，用示波器觀察負(fù)載電阻上是否有電壓降，或者用交流電流表串接在負(fù)載中，觀察是否有電流流過(guò)，且其電流值是否符合歐姆定律。然后把輸入端電壓降到零電平，用同樣的方法觀察負(fù)載電阻上的波形，此時(shí)應(yīng)當(dāng)沒(méi)有電壓降。*把三個(gè)電路按照?qǐng)D3-10連接好。在輸入端M點(diǎn)加上一個(gè)05V的直

25、流電壓，觀察負(fù)載電阻上的波形或電流值是否隨輸入電壓而相應(yīng)變化。二、程序的調(diào)試程序已略根據(jù)所編的程序，先用單步鍵分別調(diào)好主程序和各個(gè)子程序。用十進(jìn)制電阻箱代替鉑電阻并改變RT的數(shù)值，模擬爐溫的變化情況，使PID或PD控制算法的輸出值與溫度值的關(guān)系穩(wěn)定時(shí)大致有表3-4的關(guān)系注：上表中的T，PK為十六進(jìn)制從上述數(shù)據(jù)中可以看出：當(dāng)溫度值T由0 48H時(shí)，輸出值一直為PE，既為自由生溫段。當(dāng)溫度值T由48 4AH時(shí)，既為自由生溫段進(jìn)入PID調(diào)節(jié)時(shí)，輸出值PK開(kāi)場(chǎng)變小，隨著T的逐漸增加，PK值逐漸減小，也沒(méi)有出現(xiàn)突變的現(xiàn)象。在保溫值附近T=64H輸出值PK與M值的大小相當(dāng)。三系統(tǒng)的調(diào)試在單元和程序調(diào)試的根

26、底上，根據(jù)系統(tǒng)原理圖及接線圖圖3-7，連接各單元，組成電阻爐爐溫控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)到達(dá)工藝要求。七、調(diào)試結(jié)果及分析如按正常情況本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行是可以滿足工藝提出的各項(xiàng)指標(biāo)的要求?，F(xiàn)將實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一組爐溫變化曲線列表如下表3-5：結(jié)果分析：從調(diào)試過(guò)程和結(jié)果來(lái)看，所得結(jié)果雖然滿足了工藝的各項(xiàng)要求，但為了調(diào)試的方便和進(jìn)一步改善品質(zhì)指標(biāo)，建議從以下幾個(gè)方面著手。進(jìn)入PD調(diào)節(jié)的溫度值Ta點(diǎn)見(jiàn)圖3-22的選擇要適宜，當(dāng)T小時(shí)，Ta值宜選擇小一些，當(dāng)T值增大時(shí)Ta值宜選大些。本例中Ta點(diǎn)選在70%80%To保溫值。Ta太小，將會(huì)使過(guò)度時(shí)間增加。Ta太大將會(huì)使溫度的超調(diào)量增加，震蕩次數(shù)增多，

27、當(dāng)然也會(huì)使過(guò)度過(guò)程時(shí)間增加。M值的選擇是根據(jù)平時(shí)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)估計(jì)而得來(lái)的，但也要選擇適當(dāng)，太大或太小會(huì)增加系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。太大了，其誤差將是正的既溫度的實(shí)際值總是大于給定值，太小了，其誤差將是一個(gè)負(fù)值。KP選擇大了，容易使輸出溢出，使溫度值產(chǎn)生震蕩，增加過(guò)度時(shí)間和靜態(tài)誤差，嚴(yán)重時(shí)使系統(tǒng)難以正常工作；太小了雖然減少了超調(diào)量，但卻增加了過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。Kd的選擇，對(duì)于帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，可以改善系統(tǒng)的指標(biāo)，且選擇偏大些為好。為了改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)還可以采用其他的方法；如選用10位10位以上的A/D轉(zhuǎn)換芯片；引入積分環(huán)節(jié)；或選用如圖3-22的方法，既在進(jìn)入PID之前，把溫度值經(jīng)過(guò)恒速生溫過(guò)程，以減少超調(diào)量。表八、對(duì)象特性的測(cè)量和識(shí)別1加熱爐的模型可以近似為一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后環(huán)節(jié)，其開(kāi)環(huán)傳函為 Gs= Kde-s/TS+1加熱爐的模型參數(shù)為Kd=1.16 放大系數(shù)=溫度變送器*功率放大器*晶閘管調(diào)壓器*電阻爐比例系數(shù)Td=680s 時(shí)間常數(shù)=30s 滯后時(shí)間2飛升曲線 選擇器材按要求連接好電路，有儀器檢查無(wú)誤后才能通電。 數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，讓系統(tǒng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電位器和變阻器，將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來(lái)；然后屢次改變給定值，給對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。 調(diào)