基于單片機系統(tǒng)智能控制設(shè)計

1、基于單片機系統(tǒng)的智能控制設(shè)計文摘：智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，提出了基于單片機，智能溫度控制系統(tǒng)分為四個部分:監(jiān)控、加熱器、控制過程和反饋循環(huán)。其中，溫度檢測電路設(shè)計與水的電導(dǎo)率傳感器檢測。光耦合器M0C3041用于實現(xiàn)功率控制電路，控制對象的1千瓦電加熱器與220V交流電源，鍵盤和顯示電路SMC1602A包括4個按鈕，液晶顯示器實現(xiàn)人機交互，基于STC89C52單片機系統(tǒng)，傳感器信號和鍵盤設(shè)定目標(biāo)溫度相比，功率自動為了完成水溫度控制。通過靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)測試，結(jié)果表明，該方法提供了一個有效的方法來實現(xiàn)溫度的實時采集和控制。1、介紹溫度是表示物理量的冷熱對象的最基本的物理量之一，在我們的生產(chǎn)和生活中

2、,溫度測量是工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中最基本的物理量。溫度控制是至關(guān)重要的，以確保工業(yè)生產(chǎn)的有效性。溫度控制系統(tǒng)也是真空冶煉工藝的重要組成部分，因此溫度控制系統(tǒng)被廣泛使用，如工業(yè)化文化，綠色糧倉，熏蒸治療，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等。如何選擇一個近似最優(yōu)控制策略通過實時監(jiān)控數(shù)據(jù)成為能源操作的一個關(guān)鍵因素。各種策略被應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)的模糊自調(diào)整proportional-integral-derivative(PID)算法，是易于實現(xiàn)、有效的，并且廣泛應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)。最優(yōu)方法溫度(OAT)控制策略提出了每小時調(diào)整凝水溫度，因此最大化結(jié)合冷水機組的性能和冷卻塔系統(tǒng)。Zhen提出了一個典型的多變量、大滯后、非

3、線性系統(tǒng)的模糊控制方案，自提(SERFC)保持在一個環(huán)境試驗室溫度穩(wěn)定值的方法與空氣供給系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)10?；诟倪M的輸入輸出反饋OIF)Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測原理，自適應(yīng)PID解耦控制器的設(shè)計是為了實現(xiàn)快速、精確的運算，特別是獨立的上游和下游的雙級空氣流場的動態(tài)真空溫度控制(dafdv)耦合系統(tǒng)11。目前的研究重點包括軟件設(shè)計的方法和策略來控制溫度的變化在不同的應(yīng)用領(lǐng)域和研究工作的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計相對較少。但是，如果沒有響應(yīng)的硬件支持，再好的方法也是無法使用。本文主要工作是對硬件電路的設(shè)計，我們采用的單片機溫度智能控制系統(tǒng)具有控制方便、成本底、靈活性強等優(yōu)點。實驗證明該設(shè)計對提高溫度

4、控制的技術(shù)指標(biāo)效果明顯。作為硬件支持，我們控制系統(tǒng)可適用與其他的溫度再控制方法。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計該系統(tǒng)設(shè)計包括四個單元，入顯示器、加熱器、控制過程(存儲箱)和反饋回路(溫度檢測電路)。圖1顯示了所設(shè)計的系統(tǒng)控制圖。在圖1中，水箱是被控對象，水箱的溫度由溫度傳感器檢測，然后將信號傳送給單片機。信號和預(yù)制信號與單片機溫度控制的數(shù)量相比，加熱器加熱指示接收。最后，電源控制器可以控制溫度控制器的加熱功率。在這里，干擾信號主要由于加熱功率與其他物體接觸造成的變化。3、系統(tǒng)電路設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，我們可以建立電路原理圖，如圖2所示。本文假定被控對象是一個封閉的容器，該系統(tǒng)由溫度檢測電路、功率控制

5、電路、水位檢測電路、鍵盤、D顯示電路、報警電路和單片機atp89c52組成的。3.1溫度檢測電路在這一部分中，我們使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測溫度。圖三顯示DS18B20的瘋轉(zhuǎn)圖。新一代的“公交線”是達拉斯公司的DS18B20誰的IT數(shù)字溫度傳感器的制作，適用于各種惡劣環(huán)境，具有使用方便、測溫電路簡單、體積小、價格低、抗干擾能力強等優(yōu)點。3.2功率控制電路在這里，我們采用光電耦合M0C3041實現(xiàn)功率控制電路，其耦合傳輸信號有著隔離干擾的作用。圖4顯示控制電路的電源熱端口提供加熱輸出信號驅(qū)動；通過74LS04反相器，反相信號將驅(qū)動光電耦合器M0C3041。熱時輸出高電平，RP低，電路處

6、于接通狀態(tài)，即雙向調(diào)晶體和熱點路接通，然后水箱是利用電加熱管加熱。3.3水位檢測電路為了節(jié)省成本，我們設(shè)計了水位檢測電路，通過電導(dǎo)率的水，三個金屬棒分別安裝在不同高度的水箱，金屬棒一個是在水箱底部，并與5伏的電源連接，蓋金屬棒B和C代表最低和最高水平，通過一個電阻，當(dāng)水位低于B，B和C都高于水面，在沒有電的狀態(tài)下，C和B都為“0”時間系統(tǒng)會給出警報信號，并且指示燈亮指示水量少，且電磁水閥被打開注入水；當(dāng)水位上升到B，A和B會連接，這時B的狀態(tài)為“1”，C的狀態(tài)為“0”。當(dāng)警報信號消失，正常工作指示燈亮。當(dāng)水位上升到C時，C和B連接，此時B和C的狀態(tài)都為“1”，且閥門關(guān)閉，停止注水。3.4鍵盤和

7、顯示電路四個按鍵的鍵盤是直接與單片機的P1口作為輸入口預(yù)制溫度設(shè)置。我們選擇LCD1602（16X2字符點陣液晶屏）作為液晶顯示電路，可實現(xiàn)人機交互，如預(yù)置溫度和實時檢測溫度。3.5報警電路蜂鳴器和發(fā)光二極管組成的報警電路。當(dāng)水箱的水位低于地面時，蜂鳴器發(fā)出警報，系統(tǒng)開啟。當(dāng)水箱水位達到上限時，系統(tǒng)就關(guān)閉水位下限的指示燈，打開正常水位指示燈。4、實驗結(jié)果4.1系統(tǒng)測試儀我們的測試涉及了許多的測試儀器，入雙跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(DH1717E-5)、數(shù)字示波器(泰克示波器)、仿真器(WEIFUE6000/L)、多功能數(shù)字表(GDM-8145)、PC(P4CPU2.4)、溫度計、電加熱杯和一個計時表。

8、4.2測試結(jié)果我們把1升的水加入恒溫電熱杯改變它的溫度，我們可以觀察液晶顯示溫度值(LCD1602)，用溫度計測量溫度并記錄結(jié)果。我們可以得出這樣的結(jié)論：靜態(tài)測量溫度傳感器的溫度計測量結(jié)果與實際是一致的。因此，用溫度傳感器的測量結(jié)果是可靠地，符合設(shè)計要求。目標(biāo)溫度設(shè)定為75C。我們可以觀察液晶顯示溫度值(LCD1602)當(dāng)我們用溫度計,每30秒回復(fù)測量水的溫度第三路結(jié)果。通過比較，我們可以看出，測量的溫度與實際溫度在加熱過程中存在誤差，但是在誤差存在允許范圍內(nèi)是一致的。雖然有錯誤，但不影響實驗結(jié)果。因此，我們的系統(tǒng)達到了設(shè)計要求。5、結(jié)論本文重點介紹單片機在溫度控制中的應(yīng)用，利用AT89C52

9、單片機為控制核心，設(shè)計與智能控制系統(tǒng)他對溫度進行實時采集和控制，測試結(jié)果表明我們的設(shè)計是合理的，達到了預(yù)期的效果。該系統(tǒng)實現(xiàn)了智能溫度控制，同時也有很多優(yōu)勢，如易于控制，成本低，靈活性高。基于單片機的定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究關(guān)鍵詞：GPS定位、導(dǎo)航、GPS接收模塊、單片機。摘要：全球定位系統(tǒng)(全球定位系統(tǒng))能夠快速、高效地識別移動物體的實時信息，如經(jīng)度、緯度、海拔高度、時間等。所以它必須給它物體的定位和導(dǎo)航。本研究采用gps9540接收模塊接收衛(wèi)星信號。這種全球定位系統(tǒng)接收機模塊的時間信息和位置信息是NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)格式的報表。我們使用AT89C51單片機(SCM)愛特梅爾公司作為核心控制器

10、，利用單片機的串口接收時間信息和定位信息的全球定位系統(tǒng)接收模塊。我們調(diào)整的時間差信息的全球定位系統(tǒng)接收模塊，并最終顯示所獲得的位置和時間信息通過液體哭泣該顯示模塊(LCD)。實際運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)能正確解碼定位信息和時間信息，并顯示信息和時間信息正確的液晶顯示器。該系統(tǒng)具有良好的可靠性和實用性，可用于目標(biāo)定位和導(dǎo)航。本研究首先介紹了全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用和理論以及模塊輸出數(shù)據(jù)的提取方法。然后介紹了系統(tǒng)的硬件框圖和原理圖，以及作為系統(tǒng)軟件的流程圖和軟件編程，從而實現(xiàn)對定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究。簡介全球定位系統(tǒng)始于20世紀(jì)70年代的美國，歷時20年，耗資200億美元。GPS在1994全面建成，它是新一

11、代衛(wèi)星導(dǎo)航在三維導(dǎo)航定位分析和定位系統(tǒng)。它具有全天候、高精度、高自動化、高效率等特點。目前，全球定位系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，在經(jīng)濟、軍事和社會生活領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著越來越重要的作用。定位原理衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星的作用是不斷推出導(dǎo)航信息。然而，由于用戶的接收時鐘和衛(wèi)星時鐘不能總是同步，除了用戶的三個角拉伸坐標(biāo)x,y，z,我們還必須引入T，衛(wèi)星和接收機之間的時間差，然后用四個方程求解四個未知1。如圖1所示，我們把全球定位系統(tǒng)接收器放置在地面的試驗點，我們可以測量的時間，而不是全球定位系統(tǒng)的信號到達接收器。再加上收到的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)，我們可以確定以下四個方程式1：(1)(2)(3)(4)(x

12、1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)21/2+c(vt1-vt0)=d1(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)21/2+c(vt2-vt0)=d2(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)21/2+c(vt3-vt0)=d3(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)21/2+c(vt4-vt0)=d4satellite2satellite3satellite1(x2,y2,z2)(x3,y3,z3)satellite4(xi,yi,zi)(X4,y4,Z4)接收機和衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4底之間的距離(我=1,2,3,4)。體驗時間從衛(wèi)星1、衛(wèi)星2的信號，衛(wèi)星3，衛(wèi)星4接收

13、機Ti(我=1,2,3,4)。光的速度，是全球定位系統(tǒng)信號的速度。四個方程的各種參數(shù)的意義如下：在測試點的坐標(biāo)下，在測試點的。衛(wèi)星1、衛(wèi)星2坐標(biāo)，衛(wèi)星3和衛(wèi)星4在時間T是西，夷子(我=1,2,3,4)。他們可以從衛(wèi)星導(dǎo)航信息中獲取。時鐘誤差衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4VTI(i=1、2、3、4),由衛(wèi)星星歷提供。該模式是接收機時鐘誤差。從以上四個方程，我們可以計算出點的X,Y和Z在測試點以及接收機時鐘誤差不超過接收機的VT0。接收機模塊的數(shù)據(jù)提取GPS9540接收模塊有12個通道，和模塊輸出的是TTL數(shù)據(jù)。每一秒，接收器模塊的默認(rèn)輸出是TTL數(shù)據(jù)格式NMEA-0183信號，每秒一$GPRMC

14、，用9600的波特率。對GPS9540接收模塊的主要特點是小、性能好、功耗低，和gps9540接收模塊的主要目的是為了模塊的二次開發(fā)。當(dāng)GPS9540模塊處于工作狀態(tài)時，它將繼續(xù)接收GPS導(dǎo)航定位信號，計算定位，然后將信息發(fā)送到AT89C51單片機通過串行端口。從單片機串口接收到的數(shù)據(jù)是一長串的ASCII編碼的字節(jié)流，它不能用沒有提取。因此，我們必須提取信息來回接收字節(jié)流，并將其轉(zhuǎn)換成有意義的可用位置信息。從全球定位系統(tǒng)中提取信息首先必須明確其框架結(jié)構(gòu),主要包括幀頭、幀幀和幀數(shù)據(jù)。對于不同的數(shù)據(jù)幀，頭文件是不同的。有GPGGA”、“GPGSA”、“GPGSV”和“GPRMC”等，確定框架的組成

15、及結(jié)構(gòu)特點。該框架使用回車CR和換行的LF為結(jié)束幀。首先我們要對標(biāo)題的進行判斷，然后只提取所需要加工的數(shù)據(jù)2框架。幀內(nèi)的數(shù)據(jù)段被分割，所以當(dāng)我們處理接收到的數(shù)據(jù)時，我們通常會搜索“$”來確定它是否是頭文件。然后，我們確定的類型的開頭，確定當(dāng)前正在讀取的全球?qū)Ш絽?shù)，并進行相應(yīng)的提取和存儲。在這項研究中，我們選擇“GPRMC數(shù)據(jù)幀”，其具體格式如下3：$GPRMC,V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8,V9,V10、11、*HH1UTC時間。HHMMSS（小時，分鐘TES和秒）格式2狀態(tài)二位置二導(dǎo)航。3經(jīng)度。DDMM.MMMM（度分）格式4經(jīng)度。西半球（東）或西（西）5緯度。DDMM.

16、MMMM（度分）格式6緯度半球。北（北）或南（南）7地速度。8球場。9UTC日期。日月年（日、月和年）傾斜格式。11磁偏角方向（東）或西（西）系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件電路包括單片機最小系統(tǒng)、gps9540接收模塊、LCD顯示模塊、MGLS-12864J。硬件設(shè)計原理如下：GPS9540接收模塊接收后的SA衛(wèi)星信號，計算出GPS導(dǎo)航、定位和時間信息，移植到AT89C51單片機通過串口。AT89C51單片機解碼導(dǎo)航定位接收到的時間信息，并將它們轉(zhuǎn)換為時間，經(jīng)緯度信號。然后單片機發(fā)送到液晶顯示模塊MGLS-12864j顯示。方框圖系統(tǒng)硬件電路如圖2所示。Antenna對GPS9540接收機模塊的串行輸出直接

17、存取AT89C51單片機的串行輸入。我們分別提供GPS9540接收模塊和單片機AT89C51與+5V電壓，所以我們可以接收來自接收模塊AT89C51單片機的GPS信號和傳輸GPS信號。單片機最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、振蕩電路、AT89C51微ocontroller，比較簡單，所以我們不會做細節(jié)。在這里，我們專注于系統(tǒng)顯示電路，這是如圖3所示。顯示電路由液晶顯示模塊MGLS12864j及其驅(qū)動電路。由于AT89C51單片機顯示信號弱,不能使液晶顯示模塊正確顯示。因此，上拉電阻的方法來驅(qū)動信號可以使數(shù)據(jù)在LCD上顯示正確。RSTP30P3IP32P33P34P3jP36*：L4CIS*0沖3837菊3

18、5X333233=I-B232T廊2s-24.23223中Vt匚CTD-T-!Xi7rLn,qic,r-nr+n-|41r-.“6口I-1I-1TIIIIIII1I11IIII|JL23tidLCD液晶顯示模塊MGLS-12864j內(nèi)置有8192個漢字（128X64點陣）和128個字符（8X16點陣）。顯示內(nèi)存（64X256點陣）可以顯示漢字、數(shù)字和圖形政務(wù)司司長（我們只使用它在本設(shè)計中顯示漢字和數(shù)字）。MGLS12864j液晶顯示模塊包含128個字符（8X16點陣），它可以直接調(diào)用和顯示TH電子字符表如圖4所示。i_+ATT卜-/014E1：?0Pq冃TuYZ忖X41Es系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件編程的思想是：首先，我們對單片機和液晶顯示器進行了初始化。然后以AT89C51單片機接收GPS模塊的數(shù)據(jù)通過串口港口。AT89C51確定GPS模塊發(fā)送$GPRMC幀。如果GPS模塊發(fā)送$GPRMC幀,單片機接收到57個數(shù)據(jù)$GPRMC并將它們存儲在數(shù)據(jù)存儲表后如果GPS模塊不發(fā)送$GPRMC幀，單片機串口繼續(xù)確定數(shù)據(jù)幀的類型直到接收$GPRMC幀。AT89C51單片機調(diào)用相應(yīng)的美元在數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)解碼成螞蟻GPRMC