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时间:2017-12-12
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1、基于单片机的温度控制系统的硬件设计摘要本文针对温度控制的特点,提出了单片机温度控制系统的硬件设计方法,同时也对温度控制系统的控制过程做了理论分析,建立了控制系统的数学模型,提出了克服温度控制系统中纯滞后影响的控制方法。该单片机温度控制系统由键盘、AD采样、PWM控制与显示四部分构成。其中,键盘输入给定温度值;由AD574将采集的温度转换为数字量送入单片机;通过PWM控制调节脉冲的宽度,从而获得所需要的输入与输出电压;最后由LED显示给定温度与检测温度值。温度控制系统普遍存在大延时、纯滞后的特性,常引起
2、系统产生超调和震荡,使控制系统的稳定性降低。因此,本设计采用史密斯预估器对系统进行纯滞后补偿,以此消除系统的超调和震荡,使系统稳定。文中给出了控制系统的数学模型,确定了系统控制方案和控制系统的硬件电路框图,本设计可直接应用于工业控制中。本设计通过PROTEUS软件对系统的硬件进行仿真,通过MATLAB/SIMULINK的仿真结果验证数字控制器设计的正确性。关键词:温度控制,单片机,纯滞后,史密斯预估器38Thehardwaredesignintemperaturecontrolsystembasedo
3、nMicrocontrollerAbstractThisarticlenarratesthehardwaredesignintemperaturecontrolsystem.Aimingattemperaturecontrolproblemwhichindustryproduceusuallyoccurs.Wecanusethesoftwareandthehardwaresourceofthesinglechipmicrocomputer(AT89C51)tocheck,controlanddispl
4、aythetemperaturevalueonreal-time.Thesettletemperaturevalueisinputbythekeyboard.Herewemakethesystemtofollowthissettlevalue,andfinallytoattainthepurposeofautomaticcontrol.Thistemperaturecontrolsystemismostlymadeoffourpartswhichconsistsofthekeyboard,ADsamp
5、lingcircuit,PWMcontrolandLEDrealtimedisplaypart.Amongofthem,keyboardinputsthesettlevalue.AD574transformsthetemperatureintodigitalsignalandsendsitintosinglechipmicrocomputer.PWMcontrolcircuitregulatesthewidthofpulseinordertoattaininputandoutputvoltagetha
6、tneeded.Atlast,LEDrealtimedisplaypartdisplaysthesettlevalueanddetectedvalue.Thetemperaturecontrolsystemusuallycontainsgreatpostponesandpurehysteresischaracteristicwhichoftencausesthesystemtoproducesupersurgeandmakeitsstabilitylower.Themathematicsmodelha
7、sbeengiveninthisarticleinordertodefinitethecontrolprogramandhardwareelectrocircuitdiagramofthesystem.Thisdesignmayapplydirectlyintheindustrialcnntrol.ThisdesignusethePROTEUStomakeasimulationofdepartment'shardware,passesMATLAB/SIMULINKtoimitatethetruefru
8、itcharactercontroller'saccuracy.Keyword:Thetemperaturecontrol,microcontroller,purehysteresis,Smithpredictor38目录前言5第1章温度控制系统的方案确定71.1系统设计的主要任务71.2系统设计的要求71.3系统设计的总体方案8第2章温度控制系统的控制器设计92.1控制对象数学模型的建立92.2控制系统的稳定性分析102.3控制对象的纯滞后补偿122.
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