畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的反應(yīng)罐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)</p><p>　　基于單片機(jī)的反應(yīng)罐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　Design of Monitoring System for Reactor Tank Based on Single Chip Microcomputer</p><p><b>　　年 月</b></

2、p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究意義和背景1</p><p>

3、　　1.2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.3 本文的主要結(jié)構(gòu)安排2</p><p><b>　　2 總體方案4</b></p><p>　　2.1 最小系統(tǒng)的構(gòu)成4</p><p>　　2.2 溫度、壓力、流量測(cè)量4</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換5<

4、;/p><p>　　3 硬件電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 單片機(jī)的介紹6</p><p>　　3.2.1 AT89S52單片機(jī)7</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹8</p><p>　　3.3 測(cè)量電路10</

5、p><p>　　3.3.1 傳感器的介紹及選擇10</p><p>　　3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識(shí)及選擇17</p><p>　　3.4 外圍電路19</p><p>　　3.4.1 報(bào)警電路19</p><p>　　3.4.2 顯示電路20</p><p>　　3.4.3 鍵盤接口

6、22</p><p>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.2 各模塊子程序的設(shè)計(jì)24</p><p><b>　　結(jié) 論28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p&

7、gt;<p>　　參 考 文 獻(xiàn)30</p><p><b>　　附 錄31</b></p><p>　　附錄1：原理圖、仿真圖31</p><p><b>　　附錄2：程序33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p>

8、<p>　　1.1 研究意義和背景</p><p>　　反應(yīng)罐是一種能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)的反應(yīng)容器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶有攪拌裝置，用于實(shí)現(xiàn)混合化合物濃度的均衡。一般來(lái)說(shuō)，液體與液體反應(yīng)，液體與固體反應(yīng)，液體與氣體反應(yīng)等都是比較常見的化學(xué)反應(yīng)。因此，反應(yīng)罐在工業(yè)和科研項(xiàng)目中具有廣泛的應(yīng)用并且占據(jù)著較高的地位。但是，化學(xué)反應(yīng)很容易受到外界環(huán)境的影響，因此，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)罐的一些外界條件難以精確的

9、控制。從上述分析中可以看出，對(duì)反應(yīng)罐的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控具有很大的價(jià)值。</p><p>　　在傳統(tǒng)的過(guò)程控制系統(tǒng)中，溫度的有效控制一直是衡量產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的一個(gè)不可或缺的因素之一。對(duì)于聚合反應(yīng)來(lái)說(shuō)，如若在反應(yīng)過(guò)程中加入的冷水過(guò)多就很可能會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)失敗，相反的，如若不能夠及時(shí)地進(jìn)行降溫處理，又會(huì)很容易發(fā)生“爆聚”或者跳閘現(xiàn)象。如若這樣，那么現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全就很難得到保障。因此，如何能夠?qū)Ψ磻?yīng)罐進(jìn)行有效地

10、監(jiān)測(cè)與控制就成為重中之重[1]。在正常情況下，由于溫度、壓力以及流量等參數(shù)往往是具有滯后性的，因此，在無(wú)形中就給控制系統(tǒng)的參數(shù)的調(diào)節(jié)帶來(lái)巨大的困難。就我國(guó)目前現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，大多數(shù)的鍋爐的監(jiān)控仍處于人工根據(jù)儀表進(jìn)行監(jiān)控階段，再加上反應(yīng)罐加熱過(guò)程中的滯后性、復(fù)雜性以及耦合性，致使控制系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)更加困難。為了改變這種狀態(tài)，最好的解決辦法就是進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)改造，技術(shù)工程師利用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析、調(diào)整和控制反應(yīng)罐的參數(shù)，而現(xiàn)場(chǎng)所需的一些

11、操作只需現(xiàn)場(chǎng)工作人員通過(guò)對(duì)觸摸屏進(jìn)行基本的操作就可以輕易地完成。</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　我國(guó)反應(yīng)罐的監(jiān)控系統(tǒng)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比來(lái)說(shuō)，落后長(zhǎng)達(dá)幾十年。國(guó)內(nèi)的反應(yīng)罐監(jiān)控完全是依靠現(xiàn)場(chǎng)操作人員自身的操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行手動(dòng)或者半自動(dòng)的調(diào)節(jié)與控制，直接導(dǎo)致反應(yīng)罐控制精度的不確定性[2]。如果現(xiàn)場(chǎng)操作人員沒(méi)有進(jìn)行正確的判斷與操作，就會(huì)造成最直接的經(jīng)濟(jì)損失，如

12、反應(yīng)材料報(bào)廢，產(chǎn)品收率低，產(chǎn)品質(zhì)量差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生安全事故。</p><p>　　隨著現(xiàn)代科技和現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，人們對(duì)反應(yīng)罐的監(jiān)控進(jìn)行了深入的探索與研究，手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式正逐漸被現(xiàn)代控制理論與自動(dòng)控制技術(shù)取代，現(xiàn)如今提出了采用模糊控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)的控制系統(tǒng)[3]。</p><p>　　模糊控制器[4]的工作原理是根據(jù)人工控制所獲得的經(jīng)驗(yàn)得出系統(tǒng)的各種情況下的參數(shù)，

13、匯集信息，然后根據(jù)一些推理規(guī)則從而決定控制方案[5]。模糊控制相對(duì)于傳統(tǒng)方案的控制來(lái)說(shuō)，更容易構(gòu)造，魯棒性較好。但是用模糊控制有一個(gè)非常重要的前提即有足夠的人工控制經(jīng)驗(yàn)[6]。</p><p>　　自適應(yīng)控制[7]是指當(dāng)被控對(duì)象產(chǎn)生某些變化時(shí)，控制系統(tǒng)可以根據(jù)它的變化及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。自適應(yīng)控制系統(tǒng)[8]在現(xiàn)代工業(yè)上主要分為自適應(yīng)控制系統(tǒng)、模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)以及簡(jiǎn)單自校正適應(yīng)控制系統(tǒng)三類[9]。其系統(tǒng)框圖如下

14、圖1-1 所示。</p><p>　　圖1- 1模型參考自適應(yīng)方框圖</p><p>　　預(yù)測(cè)控制[10]是利用在一段時(shí)間內(nèi)采樣得到的值來(lái)得到階躍響應(yīng)曲線，之后我們可以根據(jù)這個(gè)曲線來(lái)動(dòng)態(tài)的預(yù)測(cè)對(duì)象。內(nèi)部模型、參考軌跡和控制算法是預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的三大要點(diǎn)[11][12]。其系統(tǒng)框圖如下圖1-2 所示。</p><p>　　圖1- 2 預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)方框圖</p>

15、;<p>　　1.3 本文的主要結(jié)構(gòu)安排</p><p>　　本課題的主要任務(wù)有：</p><p>　　(1)能夠?qū)Ψ磻?yīng)罐的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與顯示。</p><p>　　(2)能夠?qū)Ψ磻?yīng)罐的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與顯示。</p><p>　　(3)能夠?qū)Ψ磻?yīng)罐中的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示。</p><p>　　

16、(4)根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的控制與調(diào)節(jié)。</p><p>　　根據(jù)課題的任務(wù)，本文的主要研究?jī)?nèi)容為：首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)需求對(duì)反應(yīng)罐的監(jiān)控系統(tǒng)降的流程進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)與規(guī)劃；然后以反應(yīng)罐為研究對(duì)象，進(jìn)而深入地研究反應(yīng)罐的溫度、壓力、流量控制的過(guò)程；之后，通過(guò)proteus仿真來(lái)來(lái)判定設(shè)計(jì)的電路是否可以完成我們的任務(wù)要求；最后，根據(jù)上述工作得到的結(jié)果來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括電氣設(shè)計(jì)以及控制程序的設(shè)計(jì)。</p&

17、gt;<p><b>　　2 總體方案</b></p><p>　　2.1 最小系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的組成部分包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、LCD顯示屏等，整體形成一個(gè)數(shù)字采集與自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　鑒于此次的設(shè)計(jì)是一個(gè)溫度、壓力、流量控制系統(tǒng)，即控制反應(yīng)罐中的溫度、壓力、流量與上位機(jī)通信是

18、本次課題的主要方向。根據(jù)本課題任務(wù)要求，我們決定選用51系列的單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，因?yàn)槠洳粌H可以提高整個(gè)被控系統(tǒng)的精度和性能，還可以方便控制等。</p><p>　　選擇51系列單片機(jī)的主要目的是為了保證反應(yīng)罐可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，但其快速性不高。所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程為：用傳感器測(cè)量罐中的溫度、壓力、流量；之后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將之前所測(cè)得的三個(gè)變量的連續(xù)型的信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散型的信號(hào)在傳送給單片機(jī)，之后，再

19、由數(shù)模轉(zhuǎn)換器將離散型的信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)性的信號(hào)輸出，由于信號(hào)可能會(huì)比較微弱，那么，我們?cè)谶M(jìn)行使用的時(shí)候就需要將它放大到我們需要的信號(hào)，我們可以采用放大電路對(duì)其放大。其中，還應(yīng)考慮到鍵盤輸入、輸出顯示環(huán)節(jié)以及溫度、壓力、流量超限的報(bào)警環(huán)節(jié)?？傮w框圖如下圖2-1所示。</p><p><b>　　圖2-1總體框圖</b></p><p>　　2.2 溫度、壓力、流量測(cè)量&l

20、t;/p><p>　　由于反應(yīng)罐在反應(yīng)過(guò)程中很容易受外界環(huán)境的影響（比如：溫度、反應(yīng)物質(zhì)、濃度等因素），因此，在生產(chǎn)過(guò)程也極易產(chǎn)生安全事故,為了保證現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全，就必須要確保反應(yīng)罐可以被精確的控制。反應(yīng)罐能夠被精確的控制主要取決于三方面：溫度、壓力和流量。因此，如何能夠?qū)Ψ磻?yīng)罐在其反應(yīng)過(guò)程中內(nèi)部的溫度、壓力、流量進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)與控制就是本課題最主要的問(wèn)題與研究方向。</p><p>　　

21、傳感器，從名字我們就可以看出，就是將其感受到的信息傳輸出去。準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)，傳感器[13]就是去檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)需要被獲得的信息并且能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為某種信號(hào)傳輸出去。針對(duì)于本課題的要求，我們可以采用相應(yīng)的傳感器來(lái)依次測(cè)量溫度、壓力、流量。根據(jù)本課題的任務(wù)，我們選擇傳感器的時(shí)候應(yīng)該注意測(cè)量范圍、穩(wěn)定性、以及抗腐蝕性等性能。針對(duì)于溫度傳感器，由于罐中化學(xué)反應(yīng)多為放熱，溫度較高，因此我們決定選擇PT100熱電阻溫度傳感器，它的特點(diǎn)是可以用于溫度較高的場(chǎng)所、

22、并且抗氧化性好。而壓力傳感器可以選擇MPX4115壓力傳感器，其特點(diǎn)是高穩(wěn)定特性及高精度性，另外，它的壓力采集范圍在15kp—115kp之間，電壓輸出在0.27V-4.76V。而流量傳感器則可以選擇渦輪流量傳感器，它的特點(diǎn)則是讀書清晰、可靠性高等。</p><p><b>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換。事實(shí)上，A/D轉(zhuǎn)換必

23、不可以少，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，我們傳感器采集到的信號(hào)基本上都不是數(shù)字信號(hào)，然而，在處理上面，模擬信號(hào)較難處理，而數(shù)字信號(hào)相對(duì)來(lái)說(shuō)，比較容易處理。因此，我們?cè)谔幚碇?，可以先將其轉(zhuǎn)換，那么這里就需要A/D轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)中使用了A/D轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力以及流量信號(hào)的檢測(cè)變換，與主控芯片實(shí)現(xiàn)連接。然后，我們又知道模擬信號(hào)它是一個(gè)連續(xù)變換的信號(hào)，而數(shù)字信號(hào)則相反，它是不連續(xù)變化的。所以在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，首先就需要將模擬信號(hào)連續(xù)的這一特點(diǎn)給打破。

24、A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟如下圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 A/D轉(zhuǎn)換原理圖</p><p>　　3 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　首先，溫度檢測(cè)采用PT100熱電阻傳感器，構(gòu)成電橋電路，采集溫度信號(hào)電壓變化，壓力檢測(cè)直接采用MPX4115壓力傳感器

25、，流量檢測(cè)通過(guò)渦輪流量計(jì)；之后經(jīng)過(guò)ADC將信號(hào)檢測(cè)變化之后送給單片機(jī)；單片機(jī)根據(jù)傳輸進(jìn)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析之后采取相應(yīng)的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)我們想要達(dá)到的功能；最后單片機(jī)再向LCD傳輸信號(hào)，LCD最主要的作用就是能夠?qū)⑦@些參數(shù)實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)。LCD顯示溫度、壓力、流量，當(dāng)上述三項(xiàng)超過(guò)上下限時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖3-1所示。</p><p>　　圖3- 1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖</p><

26、;p>　　3.2 單片機(jī)的介紹</p><p>　　由于科技的快速發(fā)展和企業(yè)日益龐大的需求，單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因而，越來(lái)越多的的生產(chǎn)廠家也推出了各種可以滿足其需求的單片機(jī)。在其類型多如繁星的單片機(jī)中， 51單片機(jī)因?yàn)槠浔姸鄡?yōu)點(diǎn)（如：性能好、性價(jià)比高）被各行業(yè)最為認(rèn)可并且廣泛使用。因此，51系列單片機(jī)發(fā)展日益成熟，越來(lái)越多的配套硬件和軟件如雨后春筍般油然而生，并日趨完善。因而，我們可以很容易的利用現(xiàn)有的

27、資源就開發(fā)出可以滿足不同需求的各類應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)[14]或者說(shuō)是單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，指的是采用最少的元器件就可以組成的一個(gè)可以正常工作的單片機(jī)系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路構(gòu)成。其不僅方便控制、構(gòu)成簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)，更重要的是很大程度上提高了被測(cè)對(duì)象的精度和范圍，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。根據(jù)上述介紹，我們決定采用51系列中的AT89S52單片機(jī)。&

28、lt;/p><p>　　3.2.1 AT89S52</p><p>　　AT89S52其內(nèi)部部件有：</p><p><b>　　（1）8位CPU；</b></p><p>　?。?）8K可編程flash存儲(chǔ)器；</p><p>　?。?）可編程I/O線共32個(gè)；</p><p&g

29、t;　?。?）16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器共3個(gè)；</p><p>　?。?）中斷源共8個(gè)；</p><p>　?。?）全雙工串行通道；</p><p>　　另，其引腳圖如下圖3-2所示。</p><p>　　圖3- 2 AT89S52引腳圖</p><p><b>　　引腳功能如下</b></p&g

30、t;<p>　?。?）主電源引腳（GND和VCC）</p><p><b>　?、貵ND：接地端。</b></p><p>　?、赩CC：接+5V電源。</p><p>　　（2）外界晶振引腳（XTAL1和XTAL2）</p><p>　?、賆TAL1：既可以是內(nèi)部振蕩器的輸入端又可以是外部振蕩信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端

31、。</p><p>　?、赬TAL2：反向振蕩器的輸出端。</p><p><b>　?。?）控制引腳 </b></p><p>　?、?RST/VPD：RST為復(fù)位信號(hào)端口，VPD為備用電源端口。當(dāng)它的引腳電平為高電平狀態(tài)并且這個(gè)狀態(tài)能夠一直保持在兩個(gè)機(jī)器周期內(nèi)不發(fā)生變化，此時(shí)就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)意外情況掉電時(shí)，為了保證RAM中的信

32、息不被丟失破壞，此時(shí)就需要此引腳（VPD）接通備用電源來(lái)為單片機(jī)供電。</p><p>　　②ALE/PROG：ALE為允許地址鎖存信號(hào)，PROG為編程脈沖輸入端口。ALE在正常工作情況下，會(huì)將低地址鎖存在單片機(jī)訪外部存儲(chǔ)器。另外，在不對(duì)外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)期間，它會(huì)以固定的頻率輸出脈沖，因此，憑借這個(gè)特性，它也可以作為定時(shí)器使用。在flash編程期間PROG可作為輸入編程脈沖。</p><p>

33、;　?、跡A/VPP：EA的高低電平的狀態(tài)會(huì)決定訪問(wèn)內(nèi)部還是外部程序存儲(chǔ)器/編程電壓輸入端。EA為低電平時(shí)表示訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　（4）多功能I/O端口[16]</p><p>　?、?P0口：它具有兩種功能，第一種是作為雙向輸入/輸出口，第二種是可以用作地址線/數(shù)據(jù)線。在本設(shè)計(jì)中用的是輸入/輸出口，連接LCD，但是，在連接LCD之前需要接上上拉電阻，否則會(huì)呈現(xiàn)高阻態(tài)

34、，變成懸空狀態(tài)。</p><p>　　② P1口：它也具有兩種功能，第一種是是用來(lái)作為輸入/輸出口，在本系統(tǒng)中，就是用此功能來(lái)連接ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器。第二種是在編程時(shí)，用作低8位地址總線。</p><p>　?、?P2口：它也是具有兩種功能。第一種同P0口、P1口一樣，是作為雙向輸入/輸出口。而另一種是作為系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址。</p><p>　　

35、④ P3口：同樣具有兩個(gè)功能。第一是一個(gè)8位輸入/輸出口，第二個(gè)則是具有第二功能。第二功能如下表3-1所示。</p><p>　　表3- 1 P3口的第二功能</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹</p><p>　　在前面章節(jié)中，我們已經(jīng)解釋過(guò)單片機(jī)最小系統(tǒng)，現(xiàn)在我們?cè)敿?xì)探討一下單片機(jī)系統(tǒng)主要構(gòu)成部分及功能。其最小系統(tǒng)組成部分電路圖如下圖所示。<

36、;/p><p>　　圖3- 3 最小應(yīng)用系統(tǒng)電路</p><p>　　圖3- 4 復(fù)位電路</p><p>　　圖3- 5 晶振電路</p><p>　　由圖3-4可知，本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路由三個(gè)器件組成，包括電容、電阻和按鍵。本設(shè)計(jì)中，當(dāng)按下K17時(shí)電路就會(huì)復(fù)位，其原理如下：按下K17時(shí)，此時(shí)，電容被短路，那么RST復(fù)位信號(hào)就與電源連接，電路復(fù)位。

37、當(dāng)松開K17時(shí)，電路不會(huì)在產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。因?yàn)樗砷_K17時(shí)，此時(shí)，電容就直接與電源相連接，電容處于充電狀態(tài)，當(dāng)其充電完成后，電容開路，此時(shí)，RST就處于低電平狀態(tài)，因此，不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)執(zhí)行的速度與晶振頻率成正比。晶振中的兩個(gè)電容可以起穩(wěn)定的作用。</p><p><b>　　3.3 測(cè)量電路</b></p>

38、<p>　　3.3.1 傳感器的介紹及選擇</p><p>　　由于某些特殊的原因與需求，我們需要從外界獲取相應(yīng)的信息，那么這時(shí)候就需要一樣?xùn)|西來(lái)借助我們獲取它們，這個(gè)東西就是傳感器。嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)，它主要的功能就是來(lái)檢測(cè)信號(hào)并可以將其變換成我們可以容易控制的信號(hào)。在前面我們已經(jīng)了解到，我們需要對(duì)溫度、壓力、流量三個(gè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)變換。那么使用的傳感器就必然不同，下面就進(jìn)行詳細(xì)的介紹。</p>

39、<p><b>　?。?）溫度傳感器</b></p><p>　　從前面我們也已經(jīng)了解到，反應(yīng)罐中的溫度會(huì)比較高，因此在本課題中，我們選擇PT100鉑熱電阻?；驹硎牵豪肞T100熱電阻阻值的升高或下降來(lái)判定溫度的升高或下降。之所以稱其為PT100，是因?yàn)楫?dāng)室溫為0OC時(shí)，其阻值為100歐姆。它常用于在溫度采集的范圍可以在-200oC~+850oC，它是通過(guò)將溫度轉(zhuǎn)換成電阻以達(dá)

40、到測(cè)溫度目的。其優(yōu)點(diǎn)有很多，例如：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、熱慣性小、自動(dòng)記錄等。</p><p>　　目前，PT100接線方式主要有三種，分別為：兩、三、四線制。</p><p>　　兩線制：兩線制從名字我們就可以看出是有兩根導(dǎo)線連接。那必然就是在PT100左邊一條導(dǎo)線、右邊一條導(dǎo)線。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是連接導(dǎo)線就一定會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線電阻。</p><p>　　三線制：從名字我

41、們也可以看出來(lái)。就是用三條導(dǎo)線來(lái)連接。必然就是左右端分別一根、兩根導(dǎo)線。在測(cè)溫時(shí)，將電橋電路和三線制搭配使用，可以很好地消除導(dǎo)線電阻這一問(wèn)題。</p><p>　　四線制：通過(guò)在PT100熱電阻溫度傳感器兩邊各接兩條導(dǎo)線。PT100在測(cè)溫的時(shí)候，首先是將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，之后將轉(zhuǎn)換之后的電壓信號(hào)傳輸給相應(yīng)的機(jī)構(gòu)中去。兩組導(dǎo)線分別完成了相對(duì)應(yīng)的功能。四線制接法可以很好的實(shí)現(xiàn)消除導(dǎo)線電阻，因此，四線制的接法主要

42、應(yīng)用于需要高精度測(cè)量的溫度檢測(cè)中。</p><p>　　綜上所述，考慮到性價(jià)比與精確度的問(wèn)題，在本課題中，我們決定采用三線制。其測(cè)量原理如下圖圖3- 6所示。其中，除了RT之外，剩下的三個(gè)電阻都是測(cè)量時(shí)的導(dǎo)線電阻。</p><p>　　圖3- 6 三線制測(cè)量原理圖</p><p>　　在前面介紹的三線制中，我們提到了其經(jīng)常與電橋電路搭配使用，那么除了電橋電路之外，我

43、們還有一種電路用來(lái)搭配測(cè)溫，稱為恒流源式測(cè)溫電路。測(cè)溫電路如下圖所示。</p><p>　　圖3- 7 三線制連接的橋式測(cè)溫電路</p><p>　　圖3- 8 兩線制連接的橋式測(cè)溫電路</p><p>　　圖3- 9 恒流源式測(cè)溫電路</p><p>　　由圖3-7、3-8我們可以看見，電路通過(guò)R1、R2、VR1、PT100四個(gè)電阻來(lái)構(gòu)成電

44、橋。其中R1=R2，當(dāng)VR1與PT100不想等的時(shí)候，此時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓差，由于電壓差會(huì)比較微弱，所以我們需要將該信號(hào)通過(guò)LM324放大器放大之后才可以輸出，在本次設(shè)計(jì)中，我們采用的就是圖3-7測(cè)溫電路。</p><p>　　由圖3-9我們可以看見，主要是將PT100上產(chǎn)生的壓降經(jīng)過(guò)放大器放大之后直接與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。</p><p>　　（2）壓力傳感器—MPX4115壓力傳感器&

45、lt;/p><p>　　MPX4115壓力傳感器常用于在壓力采集范圍在15kp—115kp之間，電壓輸出在0.27V-4.76V。它是一個(gè)結(jié)合先進(jìn)的微電子技術(shù)，并且能夠精確的輸出信號(hào)的一個(gè)硅壓力傳感器。</p><p>　　其管腳說(shuō)明如下表3-2所示，引腳圖如下圖3-10所示。</p><p>　　表3- 2 MPX4115壓力傳感器的管腳說(shuō)明</p>&

46、lt;p>　　圖3- 10 MPX4115壓力傳感器引腳圖</p><p>　　MPX4115壓力傳感器通過(guò)采集大氣壓值來(lái)測(cè)量壓力，其原理圖如圖3- 11所示。其中，1腳為輸出端，其輸出的是經(jīng)過(guò)將大氣壓值進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換之后的電壓。</p><p>　　圖3- 11 MPX4115壓力傳感器原理圖</p><p>　?。?）流量傳感器—渦輪流量計(jì)</p>

47、;<p>　　渦輪流量計(jì)的原理是利用被測(cè)物體對(duì)葉片沖擊之后，葉片會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，然后根據(jù)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與流量呈正比的關(guān)系，進(jìn)而可以間接測(cè)得流量的值。因此，我們主要任務(wù)就是獲得轉(zhuǎn)速，之后通過(guò)磁電裝置將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，但由于此時(shí)電信號(hào)可能會(huì)比較微弱 ，所以，中間還需要加入放大的步驟，經(jīng)過(guò)放大器放大之后傳送給相應(yīng)的儀表中去。最后我們可以根據(jù)相應(yīng)的脈沖數(shù)來(lái)獲得相應(yīng)的流量值。其結(jié)構(gòu)圖如下圖3-12所示。</p>&

48、lt;p>　　圖3- 12 渦輪流量傳感器</p><p>　　我們從前面介紹的原理很容易得到下面表達(dá)式：</p><p><b>　　kQ = f</b></p><p>　　其中[17]，k為儀表系數(shù)，單位為次/升，代表每立方米或者每升流量中會(huì)產(chǎn)生的脈沖的個(gè)數(shù)；Q為每秒鐘的流量，單位為L(zhǎng)/S；f為電脈沖頻率，單位為Hz。</p&

49、gt;<p>　　當(dāng)被測(cè)流體經(jīng)過(guò)渦輪流量計(jì)的時(shí)候，因?yàn)榱黧w不斷的運(yùn)動(dòng)，所以一定會(huì)或多或少的對(duì)葉片產(chǎn)生推力，葉片因?yàn)橥屏ΧD(zhuǎn)，因?yàn)槠湫D(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)切割流量計(jì)中電磁鐵產(chǎn)生的磁感線。因此，就會(huì)有脈沖信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)流體流量大的時(shí)候，葉片旋轉(zhuǎn)的速度也會(huì)較快，那么其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)也就會(huì)越快。反之，脈沖信號(hào)產(chǎn)生的速度就會(huì)越慢。</p><p><b>　?、倩魻栃?yīng)</b></p>

50、<p>　　霍爾效應(yīng)：若在磁場(chǎng)中有一導(dǎo)體或半導(dǎo)體垂直放立，那么在這導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的兩端必然存在電位差。該[18]電位差就稱為霍爾電勢(shì)U，表達(dá)式為：</p><p><b>　　U=(KIB)/d</b></p><p>　　其中[18]，K為霍爾系數(shù)，I為經(jīng)過(guò)該導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電流，B為外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是該導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的厚度。其基本電路如下圖3-

51、13所示。</p><p>　　圖3- 13 霍爾元件基本電路</p><p><b>　　②實(shí)體電路</b></p><p>　　根據(jù)我們之前介紹的霍爾效應(yīng)的原理，設(shè)計(jì)了如下圖3-14所示的電路。其主要包括轉(zhuǎn)盤、磁鋼、磁體以及霍爾器件。磁鋼的作用是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，霍爾器件作用就是感受磁體是否經(jīng)過(guò)，若經(jīng)過(guò)就產(chǎn)生一個(gè)脈沖。主要原理就是：首先，電路通

52、電，磁體隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾器件感受磁體存在就產(chǎn)生一個(gè)脈沖。我們?cè)俟潭ㄒ粋€(gè)葉片在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)有流體流經(jīng)時(shí)，葉片就會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)就構(gòu)成了一個(gè)流量傳感器。流量表達(dá)式如下：</p><p>　　累計(jì)流量： Q=KM=KD</p><p>　　其中，Q為累計(jì)流量，單位為升（L）；K為儀表系數(shù)，單位為升/轉(zhuǎn)（L/r）；M為轉(zhuǎn)數(shù)，單位為轉(zhuǎn)（r）；D為脈沖數(shù)。</p><p>　　

53、瞬時(shí)流量： q=Km=Kf</p><p>　　其中，q為瞬時(shí)流量，單位為升/秒（L/s）；m為轉(zhuǎn)體角速度，單位為轉(zhuǎn)/秒（r/s）；f為脈沖頻率，單位為赫茲（Hz）。</p><p>　　圖3-14 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置</p><p>　　我們前文也已經(jīng)介紹過(guò)，當(dāng)我們所需要的信號(hào)比較微弱的時(shí)候，最好的辦法就是將其放大之后在傳輸出去。在這里我們用霍爾元件檢測(cè)流量的時(shí)候

54、，其輸出的信號(hào)比較小，那么，顯然，第一步我們就需要先將它放大。那么這里我們就需要一個(gè)放大電路。我們從以前學(xué)過(guò)的知識(shí)可以知道差動(dòng)放大電路，可以抑制零點(diǎn)漂移。所以，本設(shè)計(jì)中，我們選用了差動(dòng)放大電路。放大電路只需選擇三個(gè)運(yùn)算放大器和幾個(gè)電阻，電路圖如下圖3-13所示。其中，R1=R2，R3=R4，R5=R6，差模電壓增益為：</p><p>　　考慮到輸入電壓可能為正也可能為負(fù)，因此，我們電路的供電電源就必須有正有負(fù)以

55、此來(lái)滿足需求。</p><p>　　圖3- 15 放大器原理圖</p><p>　　3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識(shí)及選擇</p><p>　　在第二章節(jié)中，我們已經(jīng)介紹過(guò)可以用A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)檢測(cè)溫度、壓力、流量變化信號(hào)。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，我們選用了ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ADC0832，這個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器它是一個(gè)8位的串行口，

56、它可以較低的能耗運(yùn)行，卻以較高的速度進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。其管腳圖如下圖3-16所示。</p><p>　　圖3- 16 ADC0832管腳圖</p><p>　　ADC0832管腳功能如下表3-3所示：</p><p>　　表3- 3 ADC0832管腳功能</p><p>　　ADC0832的工作原理：</p><p>　

57、　片選、時(shí)鐘輸入、兩個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入是模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的4條數(shù)據(jù)線。然而，因?yàn)樵谂c單片機(jī)的通信期間，兩個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入端并不是同一時(shí)間使用。因此，當(dāng)輸入/輸出口緊缺的時(shí)候，可以將D0、D1兩個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入端當(dāng)做數(shù)據(jù)線使用。當(dāng)CS片選信號(hào)為高電平時(shí)，說(shuō)明其并未開始轉(zhuǎn)換工作。也就是說(shuō)，如若開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，那么，此時(shí)CS必定為低電平狀態(tài)，并且這種低電平狀態(tài)需要一直保持直到轉(zhuǎn)換工作結(jié)束。</p><p>　　ADC0

58、832與AT89S52接口電路如下圖3-17所示。</p><p>　　圖3- 17 ADC0832與AT89S52接口電路</p><p><b>　　3.4 外圍電路</b></p><p>　　3.4.1 報(bào)警電路</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，工作人員可以通過(guò)指示燈或者顯示屏的提示來(lái)操作。但

59、倘若在緊急的情況下，就需要工作人員立即發(fā)現(xiàn)并作出相應(yīng)的反應(yīng)，為此，我們就需要在這種情況下給出一種特殊的信號(hào)。報(bào)警可以有多種方式。有的是從視覺上提醒工作人員，此類的報(bào)警方式有閃光報(bào)警。那么不僅除了視覺上可以提醒工作人員有意外情況發(fā)生，我們還可以從聽覺上提醒工作人員，此類的報(bào)警方式又包括鳴音報(bào)警和語(yǔ)音報(bào)警。那么它們兩者的區(qū)別在于：語(yǔ)音報(bào)警可以直接提醒工作人員有緊急情況，還可以幫助、指導(dǎo)工作人員。然而，鳴音報(bào)警只能提醒工作人員有意外情況發(fā)生，

60、去不能作出相應(yīng)的指導(dǎo)。</p><p>　　為了能夠及時(shí)的提醒工作人員有緊急情況發(fā)生以及考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，在本次設(shè)計(jì)中，我們決定采用鳴音報(bào)警。那么既然決定采用鳴音報(bào)警，我們就勢(shì)必要考慮到發(fā)音器件的選擇。在本次設(shè)計(jì)中，我們決定壓電式蜂鳴器來(lái)作為報(bào)警電路中的發(fā)聲器件。采用壓電式蜂鳴器，那么這里又存在一個(gè)問(wèn)題，就是它需要約10MA的電流才可以啟動(dòng)，那么，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們決定采用晶體三極管與其相連。電路如下圖3-1

61、8所示，通過(guò)8031的P1.0口與驅(qū)動(dòng)器的輸入端相連接，之后，P1.0與晶體三極管的基極相連接。當(dāng)P1.0為高電平時(shí)，此時(shí)，NPN由于基極加上了正極電壓，因此NPN將被導(dǎo)通，發(fā)音器得電發(fā)音報(bào)警；反之，失電停止發(fā)音報(bào)警。</p><p>　　圖3- 18 報(bào)警電路</p><p>　　3.4.2 顯示電路</p><p>　　液晶顯示器（LCD）在本設(shè)計(jì)中用來(lái)與單片機(jī)

62、連接，進(jìn)而顯示壓力、溫度、流量。液晶顯示器分類的方式有很多比如按照顯示方式、顯示色彩等。按照顯示色彩來(lái)分類，它又可以分為灰度和彩色兩種。按本課題選擇LCD1602類型，如下圖3-19所示。</p><p>　　圖3- 19液晶顯示器</p><p>　?。?）LCD1602其引腳功能如下表3- 4所示。</p><p>　　表3- 4 引腳功能表</p>

63、<p>　　（2）LCD1602內(nèi)部控制器指令如下表表3- 5所示。</p><p>　　表3- 5 LCD1602控制指令</p><p>　　（3）液晶顯示器與單片機(jī)連接電路如圖3-20所示。</p><p>　　圖3- 20 LCD與AT89S52接口電路</p><p>　　3.4.3 鍵盤接口</p>&

64、lt;p>　　鍵盤我們選擇非編碼，它是將鍵盤按照矩陣的形式進(jìn)行排列。下面我們來(lái)詳細(xì)的介紹非編碼鍵盤的兩種形式。</p><p>　?。?）線選鍵盤的工作原理與接口</p><p>　　線選鍵盤接口電路如下圖</p><p>　　圖3- 21所示。由該電路可以看出，按鍵一端接CPU和一個(gè)上拉電阻，一端接地。若每個(gè)輸入都為高電平，則表示沒(méi)有任何按鍵被按下；按照這個(gè)

65、理解方式，我們也可以說(shuō)當(dāng)有低電平時(shí)，那么就表示有相對(duì)應(yīng)的按鍵被按下。CPU通過(guò)查詢輸入口的高低電平就可以得出是否有按鍵及哪一個(gè)按鍵閉合。在本課題中，我們選擇線選鍵盤。</p><p>　　圖3- 21 線選鍵盤的接口電路</p><p>　?。?）矩陣鍵盤的工作原理與接口</p><p>　　矩陣鍵盤，顧名思義，即為矩陣結(jié)構(gòu)。如若有一個(gè)6 X 5的鍵盤，若選用線選鍵

66、盤結(jié)構(gòu)，那么此時(shí)將需要30條輸入/輸出口線；但若采用矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)，那么此時(shí)僅需要11條輸入/輸出口線。一旦有按鍵按下，CPU就需要通過(guò)程序來(lái)識(shí)別并進(jìn)行相應(yīng)的處理。</p><p>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)軟件主要采用C語(yǔ)言編寫來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。首先[19]，初始化各模塊，后調(diào)用讀溫度、壓力、流量；

67、之后處理溫度、壓力、流量；然后顯示、鍵盤等模塊。主程序的主要功能是保證溫度、流量、壓力可以實(shí)時(shí)顯示，并可以根據(jù)相應(yīng)的情況及要求來(lái)處理當(dāng)前值?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下圖圖4- 1所示。</p><p>　　圖4- 1 主程序流程圖</p><p>　　主程序主要完成以下任務(wù)[20]：</p><p>　?。?）初始化：設(shè)置各模塊的初始參數(shù)。</p><p&g

68、t;　?。?）溫度、壓力、流量檢測(cè)：實(shí)現(xiàn)對(duì)三者的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）按鍵檢測(cè)：判斷是否有按鍵按下。</p><p>　?。?）控制程序：根據(jù)之前的溫度、壓力、流量的比較來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的措施。</p><p>　　4.2 各模塊子程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.顯示子程序如下圖圖4- 2所示。</p><

69、p>　　圖4- 2顯示程序流程圖</p><p>　　2.控制子程序如下圖圖4- 3所示。</p><p>　　圖4- 3控制子程序流程圖</p><p>　　3.鍵盤掃描處理子程序完成對(duì)溫度、壓力、流量的上下限的設(shè)定子程序如下圖圖4- 4所示。</p><p>　　圖4- 4 鍵盤掃描子程序</p><p>　

70、　4.報(bào)警子程序如下所示。</p><p>　　圖4- 5 報(bào)警子程序</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本課題能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)反應(yīng)罐中的溫度、壓力、流量進(jìn)行檢測(cè)并控制。在控制過(guò)程中，主要使用了AT89S52單片機(jī)，PT100熱電阻溫度傳感器，MPX4115壓力傳感器，渦輪流量傳感器，ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及LCD

71、顯示器。通過(guò)各個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)反應(yīng)罐中相應(yīng)的需要檢測(cè)的值，之后再通過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器將檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后傳送給單片機(jī)，并通過(guò)LCD液晶顯示實(shí)時(shí)溫度、壓力、流量。當(dāng)其溫度、壓力、流量三者中的任何一個(gè)不在我們預(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)的時(shí)候，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路以通知現(xiàn)場(chǎng)的工作人員采取相應(yīng)的措施。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以AT89S52為核心，利用軟硬件相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)罐的的監(jiān)控。如今，單片機(jī)已經(jīng)廣泛地應(yīng)

72、用于人們的生活中，傳統(tǒng)電路來(lái)控制反應(yīng)罐已經(jīng)被逐步取代。這個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為反應(yīng)罐的監(jiān)控開辟了一條新的道路。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)如今的科技水平和工業(yè)現(xiàn)狀可以說(shuō)，本設(shè)計(jì)是符合工業(yè)生產(chǎn)需要的。這次的課題設(shè)計(jì)基本完成了任務(wù)書的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)反應(yīng)罐的監(jiān)控。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)完成之際，本人要在這里感謝我這一路走來(lái)遇見的每一個(gè)人！<

73、/p><p>　　首先，我要感謝論文導(dǎo)師xx教授，在我最初的拿到課題時(shí)不知所措，就連開題報(bào)告都不知道如何下筆的時(shí)候，是老師通過(guò)qq和電話一點(diǎn)一點(diǎn)的指導(dǎo)我，引導(dǎo)我。之后，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師一直不斷地督促我、監(jiān)督我、時(shí)刻的提醒我論文所需要完成的進(jìn)度。</p><p>　　其次，我要感謝這一路走來(lái)遇見的所有人，一路走來(lái)遇見的所有困難。正是因?yàn)檫@些，我才能成長(zhǎng)，不懼風(fēng)雨。我希望有一天我可以越挫越勇!&

74、lt;/p><p>　　最后，很想說(shuō)一句，遇見你們，我很幸運(yùn)！</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉學(xué)君，反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的研究[D].河北：燕山大學(xué)，2004.</p><p>　　[2] 鞠麗葉，適應(yīng)預(yù)測(cè)控制在爐溫控制的應(yīng)用[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008,25(1)

75、:83-87.</p><p>　　[3] 楊君民，反應(yīng)釜溫度控制的研究現(xiàn)狀及化工自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀[J].廣東化工，2010,37(5):288-290.</p><p>　　[4] 諸靜，模糊控制原理與應(yīng)用[M]:第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[5] 葛新成，胡永霞.模糊控制的現(xiàn)狀與發(fā)展概述[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2008,36(

76、3):51-55.</p><p>　　[6] RE Precup, H Hellendoom. A survey on industrial applications of fuzzy control. Computers in Industry[J]. 2011, 62(3): 213-226.</p><p>　　[7] 謝新民主編.自適應(yīng)控制系統(tǒng)[M]:第1版.北京:清華大學(xué)出

77、版社, 2002.</p><p>　　[8] 劉幸,劉瀟.自適應(yīng)控制系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2011,1(7):61-63.</p><p>　　[9] DJ Li. Adaptive neural network control for a class of continuous stirred tank reactor systems. Science China

78、(Information Sciences) [J].2014,57(57):1-8.</p><p>　　[10] 齊蒙.預(yù)測(cè)控制及其應(yīng)用研究[C].東華大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2013.</p><p>　　[11] 黃昌遠(yuǎn).基于粒子群優(yōu)化算法的反應(yīng)釜溫度預(yù)測(cè)控制研究與應(yīng)用[C]. 浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2014.</p><p>　　[12] 席裕庚.預(yù)測(cè)控

79、制[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2014.</p><p>　　[13] 王曉光.單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù).2004(01).</p><p>　　[14] 劉同法，陳忠平，眭仁武.單片機(jī)基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實(shí)踐[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2014.</p><p>　　[15] 李朝青.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]:第3版.北京:北京航天航

80、空大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[16] 謝維成,楊家國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[17] 朱德祥等.流量?jī)x表原理和應(yīng)用.上海：華東化工學(xué)院出版社，1992.</p><p>　　[18] 盧文科.霍爾元件與電子檢測(cè)應(yīng)用電路.中國(guó)電力出版社，2005.4.</p>&l

81、t;p>　　[19] 陳慧.雙單片機(jī)電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2010（10）：103～110.</p><p>　　[20] 劉敏.基于AT89S53單片機(jī)電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].寧夏電子,2008（4）：132～135.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附錄1：原理圖、仿真

82、圖</p><p><b>　　圖1 原理圖</b></p><p><b>　　圖2 仿真圖</b></p><p><b>　　附錄2：程序</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#inclu

83、de<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define led P0</p><p>　　sbit lcdrs=P2^7;</p><p>　　sbit

84、 lcdrw=P2^6; </p><p>　　sbit lcden=P2^5; //1602 控制端口</p><p>　　sbit cs=P1^0;//片選</p><p>　　sbit clk=P1^1;//時(shí)鐘</p><p>　　sbit dio=P1^2;//數(shù)據(jù)</p><p>　　sbit cs1=P

85、1^3;//片選</p><p>　　sbit clk1=P1^4;//時(shí)鐘</p><p>　　sbit dio1=P1^5;//數(shù)據(jù)</p><p>　　sbit beep=P2^0;</p><p>　　uchar dis[4]={0x00,0x00,0x00,0x00}; //顯示緩沖區(qū) </p><p>　　

86、uchar dis1[]={" "};</p><p>　　uchar dis2[]={" "};</p><p>　　uchar dis3[]={" "};</p><p>　　uchar tem[15]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};&

87、lt;/p><p>　　//uchar play[]={"Current Digital"};</p><p>　　uint date=0; //AD 值 </p><p>　　uint date1=0; //AD 值 </p><p>　　uint date2=0; //AD 值 </p><p>

88、　　float p1,p2,p3;</p><p>　　void suanfa();</p><p><b>　　uint l;</b></p><p>　　float count,sum=0;</p><p>　　void showstring(uchar x,uchar y,char *str);</p>

89、<p>　　void write_date(uchar date);</p><p>　　void write_cmd(uchar cmd);//lcd1602 寫命令函數(shù) </p><p>　　void delay1m(uint x);</p><p>　　/*******************中值濾波函數(shù)*********************

90、/ </p><p>　　uchar median(uchar *dat,uchar num_d) //需要排序的數(shù)組</p><p>　　{ uchar i,j,temp; </p><p>　　for (i=0;i<num_d;i++) //采用冒泡法對(duì)采樣溫度進(jìn)行排序</p><p>　　for (j=0;j<num_d-

91、i;j++) </p><p>　　{ if (dat[i]>dat[i+1]) </p><p>　　{ temp=dat[i]; </p><p>　　dat[i]=dat[i+1]; </p><p>　　dat[i+1]=temp; </p><p><b>　　} </b><

92、/p><p><b>　　} </b></p><p>　　return(dat[(num_d-1)/2]); //取中值并返回</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void pingjun()</p><p><b>　　{</b>

93、</p><p><b>　　sum=0;</b></p><p>　　for (count=0;count<120;count++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　suanfa();</b></p><p>

94、　　sum+=median(tem,15); //利用中值法求取中間值</p><p>　　delay1m(2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　sum=sum/120;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//=====

95、==================數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函=====================//</p><p>　　void dat_convert(uint dat2) //假設(shè) adc_dat=251</p><p><b>　　{</b></p><p>　　pingjun();</p><p>　　sum=(h1+

96、h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8+h9+h10+h11+h12+h13)/13;</p><p>　　sum=sum*0.017607843*1000;</p><p>　　dat2=(uint)(sum);</p><p>　　dis[0]=dat2/1000;//最高位4</p><p>　　dis[1]=dat2%1000/10

97、0;//中間位9</p><p>　　dis[2]=dat2%1000%100/10;//最低位2</p><p>　　dis[3]=dat2%1000%100%10;</p><p>　　p2=(sum/1000/10+0.1926319)/4.09;</p><p>　　p3=((p2*2000)/(1-p2)-100)*100/0.39

98、0802;</p><p>　　l=(uint)p3;</p><p>　　dis1[0]=l/1000+'0';</p><p>　　dis1[1]=l%1000/100+'0';</p><p>　　dis1[2]='.';</p><p>　　dis1[3]=l%1

99、000%100/10+'0';</p><p>　　dis1[4]=l%100%100%10+'0';</p><p>　　dis1[5]='C';</p><p>　　showstring(8,1,dis1);</p><p><b>　　}</b></p>

100、<p>　　//=====================ms級(jí)延時(shí)函數(shù)=======================//</p><p>　　void delay1m(uint x)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><

101、p>　　for(i=0;i<x;i++) //連數(shù)x次，約 x ms</p><p>　　for(j=0;j<120;j++); //數(shù)120 次，約1 ms</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==================讀出ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果函數(shù)===============

102、======//</p><p>　　uchar read_adc_convert()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　uchar dat=0;//轉(zhuǎn)換之后讀出的數(shù)據(jù)</p><p>　　uch

103、ar dat1=0;//轉(zhuǎn)換之后讀出的數(shù)據(jù)</p><p>　　clk=0;cs=1;dio=0;//初始狀態(tài)</p><p>　　cs=0;//cs置0，片選有效</p><p>　　dio=1;//數(shù)據(jù)值1，起始信號(hào)</p><p>　　clk=1;//第1個(gè)上升沿dio保持1，表示啟動(dòng)</p><p><b

104、>　　_nop_();</b></p><p>　　clk=0;//時(shí)鐘置0，為下一步上升沿做準(zhǔn)備</p><p>　　dio=1;//數(shù)據(jù)值1，</p><p>　　clk=1;//第2個(gè)上升沿dio=1，表示選擇單通道輸入</p><p><b>　　_nop_();</b></p>

105、<p>　　clk=0;//時(shí)鐘置0，為下一步上升沿做準(zhǔn)備</p><p>　　dio=0;//數(shù)據(jù)值0 </p><p>　　clk=1;//第3個(gè)上升沿dio=0，表示選擇CH0</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　clk=0;</b>&l

106、t;/p><p>　　dio=1;//將數(shù)據(jù)端口置為輸入狀態(tài)，方便讀取</p><p>　　clk=1;//為下一步讀取做準(zhǔn)備</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b>

107、</p><p>　　clk=1;_nop_();</p><p>　　clk=0;//下降沿讀取一位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　dat<<=1;</b></p><p>　　if(dio)</p><p><b>　　{</b></p>

108、;<p>　　dat|=0x01;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else </p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat|=0x00; </p><p><b>　　}&

109、lt;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//時(shí)序圖中可見，前面8位與后面8位是共用最低位的，所以后面8位的</p><p>　　//第一位必須再次讀取前面8位的最后一位,這過(guò)程中不允許出現(xiàn)下降沿</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p>&l

110、t;p><b>　　{</b></p><p><b>　　dat1>>=1;</b></p><p><b>　　if(dio)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat1|=0x80;</p&g

111、t;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat1|=0x00;</p><p><b>　　}</b></p><p&g

112、t;　　clk=1;_nop_();</p><p>　　clk=0;//下降沿讀取一位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　cs=1;</b></p><p>　　if(dat==dat1)</p><p><b>　　{<

113、;/b></p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　return 0;</b

114、></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//==================讀出ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果函數(shù)==================//</p><p>

115、　　uchar read_adc_convert1()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　uchar dat=0;//轉(zhuǎn)換之后讀出的數(shù)據(jù)</p><p>　　uchar dat1=0;//轉(zhuǎn)換之后讀出的數(shù)據(jù)</p&

116、gt;<p>　　clk=0;cs=1;dio=0;//初始狀態(tài)</p><p>　　cs=0;//cs置0，片選有效</p><p>　　dio=1;//數(shù)據(jù)值1，起始信號(hào)</p><p>　　clk=1;//第1個(gè)上升沿dio保持1，表示啟動(dòng)</p><p><b>　　_nop_();</b><

117、/p><p>　　clk=0;//時(shí)鐘置0，為下一步上升沿做準(zhǔn)備</p><p>　　dio=1;//數(shù)據(jù)值1，</p><p>　　clk=1;//第2個(gè)上升沿dio=1，表示選擇單通道輸入</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　clk=0;//時(shí)鐘置0，為下一步

118、上升沿做準(zhǔn)備</p><p>　　dio=1;//數(shù)據(jù)值0 </p><p>　　clk=1;//第3個(gè)上升沿dio=1，表示選擇CH1</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　clk=0;</b></p><p>　　dio=1;/

119、/將數(shù)據(jù)端口置為輸入狀態(tài)，方便讀取</p><p>　　clk=1;//為下一步讀取做準(zhǔn)備</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　clk=1

120、;_nop_();</p><p>　　clk=0;//下降沿讀取一位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　dat<<=1;</b></p><p>　　if(dio)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat|=0x01;<

121、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　else </p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat|=0x00; </p><p><b>　　}</b></p><p&g

122、t;<b>　　}</b></p><p>　　//時(shí)序圖中可見，前面8位與后面8位是共用最低位的，所以后面8位的</p><p>　　//第一位必須再次讀取前面8位的最后一位,這過(guò)程中不允許出現(xiàn)下降沿</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b>