恒温烤烟房控制系统设计.doc

大学本科生毕业设计(论文)-52-目录第一章绪论11.1课题背景11.2国内外恒温控制技术发展现状及趋势11.3设计目的和要求21.3.1系统设计技术指标21.3.2系统功能31.3.3设计思路3第二章恒温烤房控制系统总体方案设计42.1恒温烤房的技术要求42.2恒温烤房中央处理器的选择42.3AT89C51单片机介绍42.3.1AT89C51单片机的概述42.3.2单片机引脚图52.3.3各引脚功能52.4恒温烤房控制系统结构72.5恒温烤房结构设计9第三章信号采集及处理单元设计113.1传感器的选择113.2DS18B20传感器介绍123.2.1DS18B20的特点123.2.2DS18B20内部结构123.2.3DS18B20的引脚介绍143.2.4DS18B20的硬件接口153.2.5DS18B20与AT89C51通信分析：163.2.6DS18B20173.3按键输入电路设计183.4LED显示电路设计213.5电源稳压电路设计243.6加热器功率驱动电路设计253.7晶振电路与复位电路的设计273.8报警电路设计28第四章控制系统软件设计304.1工作流程304.2程序模块304.21主程序304.2.2温度传感器驱动子程序314.2.3数据转换子程序324.2.4温度检测与控制子程序334.2.5温度动态显示子程序344.2.5键盘输入中断服务子程序35第五章总结38参考文献39致谢40附录A软件程序41绪论1.1课题背景随着电子技术的飞速发展，自动控制、智能仪器、智能家电的广泛应用,给社会带来了巨大改变。单片机技术的发展给智能仪器、智能家电注入了新的活力。单片微型计算机的功能不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，而温度是工业对象中主要的控制参数之一。现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。烟叶烘烤是将烟叶在田间生长过程中形成和积累的优良状态充分发挥和显露出来，是生产优质烟叶至关重要的技术环节，同时也是我国烤烟生产质量和效益的技术瓶颈之一。影响烟叶烘烤质量的重要因素之一就是烤房内的温度，温度的变化很复杂，目前一些有经验的烤烟技术人员根据长期的烘烤经验采用人工控制的方法，虽然能取得很好的效果，但是这样消耗了太多的人力，也很难避免出于人为的疏忽，也与智能化的发展方向不吻合。采用模糊控制的方法设计系统，不需要对被控制对象建立数学模型，只要根据有经验的工作人员或有关专家的经验和知识建立模糊控制查询表，结合单片机控制技术对目标系统进行控制。从实际应用来看，它可以很好的处理各种不确定性、非线性、时变性和耦合性。因此，本设计采用单片机技术对烟叶烘烤过程中的温度进行智能控制。1.2国内外恒温控制技术发展现状及趋势随着计算机控制技术的发展，恒温控制己在工业生产领域中得到了广泛应用，并取得了巨大的经济和社会效益。在不同的领域内，由于控制环境、目标、成本等因素，需要针对具体情况来设计系统结构和功能，以取得最佳的控制效果。其中，恒温环境的自动化控制技术在工业生产、商业运营中是一个重要研究课题。自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外恒温控制系统发展迅速，并在智能化，自适应参数的自整定等方面取得了很大的科技成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。虽然温度控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器及技术来讲，其总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。我国目前在恒温控制技术这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变的温度系统控制。在适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表领域内，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。因此，我国在恒温控制等控制仪表行业与国外还有着一定的差距。从过程量的检测角度出发，温度是最常见的过程变量之一，它是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。而恒温控制技术在工业领域应用非常广泛，由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大