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摘要:近年來(lái)，伴隨著電子技術(shù)和控制理論的快速發(fā)展，微處理器的性能得到不斷的提高，各種智能算法也被相繼開(kāi)發(fā)出來(lái).使得以微處理器和智能算法為基礎(chǔ)的自動(dòng)化儀表往高智能化方向發(fā)展. 本課題目的在于對(duì)SOC型單片機(jī)和以單片機(jī)為核心構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行研究，因此，本次課題研究?jī)?nèi)容選擇研究學(xué)習(xí)C8051F系列單片機(jī)，構(gòu)建基于單片機(jī)的溫度控制器，可完成模擬信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換和顯示，研究溫度控制算法. 在本次課題研究中以溫度控制為研究對(duì)象，鉑電阻傳感器為測(cè)量元器件，單片機(jī)為控制核心，232通訊電路為集散管理接口構(gòu)成整個(gè)智能溫度控制系統(tǒng).通過(guò)信號(hào)采集模塊將鉑電阻測(cè)得的溫度信號(hào)進(jìn)行放大和濾波等一系列處理后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后將處理后的信號(hào)送給單片機(jī)，如果需要進(jìn)一步對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)研究，可以通過(guò)串口通訊將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)，再由上位機(jī)對(duì)這一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真研究，根據(jù)仿真曲線圖找到最適合本次研究的算法.最后，在系統(tǒng)的各項(xiàng)性能要求上，分析系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和抗干擾. 在硬件設(shè)計(jì)上，以Cygnal公司（于2005年被Silicon Labs公司收購(gòu)）生產(chǎn)的C8051F020為主要控制芯片，在保證系統(tǒng)性能要求的前提下，盡量以普通元件為主，降低成本. 在軟件設(shè)計(jì)方面，以PID控制為主要核心，結(jié)合微處理器特點(diǎn)對(duì)算法進(jìn)行研究和處理.在該系統(tǒng)中，為了減小干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，用低通濾波算法對(duì)采樣到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后用PID算法決策輸出. 關(guān)鍵詞：溫度控制；信號(hào)處理；微處理器；PID
目錄 摘要 abstract 第1章 緒論-1 1.1引言-1 1.2智能溫控儀的概述-1 1.2.1集成溫度傳感器-1 1.2.2智能溫度傳感器-1 1.2.3智能溫度傳感器的應(yīng)用-2 1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀-2 1.4本課題研究?jī)?nèi)容-2 1.5小結(jié)-3 第2章 總體方案設(shè)計(jì)-5 2.1 功能要求-5 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)-5 2.3方案論證-5 2.3.1 PT100測(cè)溫電路-5 2.4本章小結(jié)-7 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)-9 3.1主控芯片C8051F020-9 3.2 信號(hào)采集電路-12 3.2.1 Pt100測(cè)溫電路-12 3.2.2濾波電路-15 3.2.3-A/D轉(zhuǎn)換電路-15 3.3按鍵電路-17 3.4顯示電路-17 3.5通訊電路-18 3.6本章小結(jié)-19 第4章 系統(tǒng)控制算法研究-21 4.1控制算法-21 4.1.1數(shù)字式PID算法-22 4.1.2模糊自適應(yīng)PID控制-23 4.2單神經(jīng)元PID控制-24 4.2.1自適應(yīng)神經(jīng)元及學(xué)習(xí)算法-24 4.2.2 單神經(jīng)元PID??控制器及其學(xué)習(xí)算法-25 4.3算法的嵌入-27 4.4本章小結(jié)-28 第5章 軟件設(shè)計(jì)-29 5.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境及總體工作流程-29 5.1.1系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境-29 5.1.2系統(tǒng)總體工作流程-29 5.2 C8051F020單片機(jī)模塊程序分析-31 5.3 數(shù)據(jù)采集分析模塊-32 5.3.1數(shù)字濾波-32 5.3.2數(shù)據(jù)采集程序-33 5.4中斷處理-33 5.5本章小結(jié)-34 第6章 總結(jié)與展望-35 6.1主要工作總結(jié)-35 6.2不足之處及未來(lái)展望-35 參考文獻(xiàn)-36 致 謝--39 附錄B：原理圖-41 |
