裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設(shè)計
裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設(shè)計,裝配,供水,管道,智能,控制系統(tǒng),設(shè)計
信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計(翻譯)
外文資料(英文)
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外文翻譯(中文)
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畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書
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學(xué)生姓名_________指導(dǎo)教師_________職稱_________
系別____________專業(yè) 年級_________班級
課題名稱___________________________________________
_______________________________________________
任務(wù)與要求:
一、 設(shè)計(論文)要求:
二、 設(shè)計(論文)條件:
三、 設(shè)計(論文)資料:
四、 設(shè)計(論文)教學(xué)要求:(可以同一專業(yè)相同)
五、 設(shè)計(論文)進(jìn)度安排:(可以同一專業(yè)相同)
六、 學(xué)生分組名單
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? 注:本任務(wù)書一式2份,學(xué)生、系各一份
信息與電子工程 系畢業(yè)設(shè)計 (論文)
畢業(yè)設(shè)計 (論文)開題報告
信息與電子工程 系工業(yè)電氣自動化 專業(yè)04級 1 班
課題名稱:單片機(jī)控制的智能型名茶炒制機(jī)
畢業(yè)設(shè)計(論文)起止時間:
2007 年3 月2 日~6 月13 日(共 17 周)
學(xué)生姓名: 鄭雪君 學(xué)號:3040221122
指導(dǎo)教師: 黃云龍,朱秋琴,廖東進(jìn)
報告日期: 2007.03.13
1.本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)的研究現(xiàn)狀綜述
一.我國茶葉機(jī)械的現(xiàn)狀及存在的問題
1.1現(xiàn)狀
我國是茶葉的故鄉(xiāng),具有悠久的茶葉種植、加工歷史,形成了各具特色的六大茶類加工藝。茶葉性味甘,苦,微寒,是我國傳統(tǒng)的天然保健飲料。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)茶葉中所含的化學(xué)成分達(dá)500多種,其中主要成分有咖啡堿、茶多酚、蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、維生素、脂質(zhì)、有機(jī)酸等有機(jī)化合物,還含有鉀、鈉、鎂、銅等28種無機(jī)營養(yǎng)元素,各種化學(xué)成分之間的組合比例十分協(xié)調(diào)。茶葉加工機(jī)械經(jīng)過長期的探索、發(fā)展,機(jī)械化程度大大提高,紅(碎)茶加工已基本實現(xiàn)機(jī)械化;炒青綠茶加工機(jī)械較完整、配套;珠茶加工,由于60年代珠茶炒干機(jī)的出現(xiàn),極大地降低了勞動強(qiáng)度和提高了生產(chǎn)能力,茶機(jī)有力地促進(jìn)了茶葉生產(chǎn)的迅速發(fā)展。近年來,我國茶葉產(chǎn)品有了較大變化,特別是茶葉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的大幅調(diào)整,已從以大宗茶生產(chǎn)為主轉(zhuǎn)向以名優(yōu)茶的生產(chǎn)為主,名優(yōu)茶產(chǎn)品成為主導(dǎo)產(chǎn)品,帶動了名優(yōu)茶機(jī)械的大發(fā)展,先后出現(xiàn)了名優(yōu)茶整形機(jī)、理條機(jī)、扁形茶多功能機(jī)等一系列適合各種名優(yōu)茶外形的名茶加工機(jī)械。但制茶機(jī)械的自動化和連續(xù)化程度仍然較低。近年來在制茶機(jī)械自動控制方面也有所突破,如以繼電器為基礎(chǔ)控制元件的自動控制技術(shù)在勻堆拼配設(shè)備中應(yīng)用;機(jī)電控制系統(tǒng)在揉捻機(jī)上的應(yīng)用;1987年通過部級鑒定的“計算機(jī)控制茶葉烘干機(jī)”及在烏龍茶做青工藝中的應(yīng)用;電腦控制型龍井茶炒制機(jī)的研制成功等,這些研究成果對我國茶葉機(jī)械的自動化和連續(xù)化必將起到推動作用
1.2存在問題
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國制茶基本實現(xiàn)了機(jī)械化,自動控制也在某些機(jī)型上得到應(yīng)用。主要反映在茶葉機(jī)械技術(shù)含量不高,雖然從茶機(jī)發(fā)展之初起,我國茶業(yè)界與茶機(jī)界人士一直在思考、探索茶葉加工自動化、連續(xù)化,經(jīng)過多年的發(fā)展一些機(jī)型也基本實現(xiàn)自動化,但僅局限單機(jī)作業(yè),離機(jī)電一體化程度差距較大。近幾年各種名茶加工機(jī)械如雨后春筍不斷出現(xiàn),這從歷年浙江省茶機(jī)公司舉辦的茶葉機(jī)械展銷會就能得到印證。
二.單片機(jī)技術(shù)在炒茶控制中的現(xiàn)狀
單片微型計算機(jī)簡稱為單片機(jī),是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機(jī)所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來,性能不斷提高和完善,加之具有集成度高,功能強(qiáng),體積小,供耗低,性能可靠,價格低廉等特點,因此,在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),數(shù)字單片機(jī)的位數(shù)越來越多,精度也越來越高。另外,在需要極高響應(yīng)速度的控制場合,還出現(xiàn)了模糊單片機(jī),它是專門執(zhí)行模糊邏輯信號的器件,具有極高的模糊推理速度。
今天,還出現(xiàn)了不少高級語言的開發(fā)工具,這些系統(tǒng)經(jīng)過仿真可在更高的開發(fā)平臺上進(jìn)行快速的開發(fā),為單片機(jī)的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。所以,在未來的社會主義工業(yè)化建設(shè)中,單片機(jī)無疑會發(fā)揮更大的作用。
三.單片機(jī)與制茶機(jī)相結(jié)合成的制茶機(jī)的優(yōu)勢和前景
優(yōu)勢
1、現(xiàn)在的茶機(jī)很難找到技術(shù)含量高、特別是可以實現(xiàn)自動化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品而單片機(jī)正好可以彌補(bǔ)現(xiàn)在制茶機(jī)的缺點實現(xiàn)自動化、連續(xù)化生產(chǎn)。
2、單片機(jī)具有集成度高,功能強(qiáng),體積小,供耗低,性能可靠,價格低廉等特點在普通制茶機(jī)增加少量成本就可以實現(xiàn)自動化、連續(xù)化功能的大幅度提升。
前景
1、可以成套批量生產(chǎn)新型的制茶機(jī)。
2、可以對舊的制茶機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造,加裝單片機(jī)控制系統(tǒng)使其在資金低投入的情況下使它的性能大幅度提高。
2.設(shè)計(論文)要解決的問題和擬采用的研究方法
本設(shè)計(論文)要解決的問題有以下幾個方面:
(1)系統(tǒng)整體方案的確立
(2)系統(tǒng)軟件與硬件的設(shè)計
(3)元件的選取
系統(tǒng)的方案包括自動控制方案,溫度控制方案。本題采用熱電偶測溫經(jīng)放大電路放大后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換再由單片機(jī)控制的智能炒茶。
溫度傳感器
單片機(jī)
放大器及放大電路
A/D轉(zhuǎn)換器及電路
單片機(jī)控制溫度傳感器的框圖
熱電偶是根據(jù)熱電效應(yīng)的原理制成的,其特點是:結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、測量范圍廣、準(zhǔn)確度高;缺點是要有溫度補(bǔ)償,長期使用要定期檢查和更換。
熱電偶的工作原理:
兩鐘不同成分的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成電路,當(dāng)接合點的溫度不同時,在回路中就產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象叫熱電效應(yīng),而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端,另一端叫做冷端:冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實際是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)化為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢力,應(yīng)注意如下幾個問題:
(1)熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù);
(2)熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān)。
(3)當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān)。
熱電偶測溫原理圖
熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法
用熱電偶測量溫度時,熱電偶的工作端(熱端)被放置在待測溫場中,而自由端(冷端)通常被放在0℃的環(huán)境中。若冷端溫度不是0℃,則會產(chǎn)生測量誤差,此時要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。冷端補(bǔ)償方法較多,在本次的設(shè)計中我們采用的冷端溫度補(bǔ)償為電橋式冷端補(bǔ)償。
對與冷端溫度補(bǔ)償器,在工業(yè)上采用如圖所示補(bǔ)償電橋的冷端補(bǔ)償電路。
熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電橋
集成運算放大器組成
測量放大器的特點:除了對低電平信號進(jìn)行線性放大外,還擔(dān)負(fù)著阻抗匹配和抗共模干擾的任務(wù),他具有高共模抑制比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等特點。
測量放大器的組成
測量放大器的基本電路如圖所示。
測量放大器原理圖
零點漂移可描述為:輸入電壓為零,輸出電壓偏離零值的變化。
零點漂移是怎樣形成的:運算放大器均是采用直接耦合的方式,我們知道直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的,由于各級的放大作用,第一級的微弱變化,會使輸出級產(chǎn)生很大的變化。當(dāng)輸入短路時(由于一些原因使輸入級的Q點發(fā)生微弱變化現(xiàn)象:溫度),輸出將隨時間緩慢變化,這樣就形成了零點漂移。
產(chǎn)生零漂的原因是:晶體三極管的參數(shù)受溫度的影響。解決零漂最有效的措施是:采用差動電路
A/D轉(zhuǎn)換器及其電路
濾波
采樣保持
編碼
A/D轉(zhuǎn)換器的工作過程框圖
模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬和數(shù)字世界的一個重要接口。A/D轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實世界的模擬信號變換成數(shù)字位流以進(jìn)行處理、傳輸及其他操作?!/D轉(zhuǎn)換器的選擇是至關(guān)重要的。所選擇的A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)能確保模擬信號在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示,并提供一個具有任何必需的數(shù)字信號處理功能的平滑接口,這一點很重要。目前的高速A/D轉(zhuǎn)換器已被應(yīng)用于各種儀表、成像以及通信領(lǐng)域中。對用戶而言,所有這些應(yīng)用都有著相似的要求,即以較低的價格實現(xiàn)更高的性能。
速度與分辨率的關(guān)系
分辨率是指轉(zhuǎn)換器能夠復(fù)制的位數(shù)精度:分辨率越高,則結(jié)果越精確。分辨率以位來計量。目前市場上的高速A/D的分辨率為8~16位,速度為2~4Gsps。速度和分辨率始終是一對矛盾。分辨率的增加通常會導(dǎo)致可實現(xiàn)速度的降低。
A/D轉(zhuǎn)換器的選擇及連接
5G14433是我國制造的31/2位模/數(shù)變換器,是目前市場上廣泛流行的最典型的雙積分模/數(shù)變換器。該芯片具有抗干擾性能好、轉(zhuǎn)換精度高、自動校零、自動極性輸出、自動量程控制信號輸出、外接元件少、價格便宜等特點。因此廣泛應(yīng)用在低速微控制器應(yīng)用系統(tǒng),智能儀表和數(shù)字三用表等領(lǐng)域。5G14433與國外型號MC14433兼容。5G14433的結(jié)構(gòu)和引腳如圖所示為引腳圖,下表為引腳功能表。
引腳圖
系統(tǒng)的硬件采用單片機(jī)控制,硬件組成主要包括A/D、D/A轉(zhuǎn)換器及其電路,放大器及放大電路,電源電路,熱電偶溫度傳感器,控制電路,反饋檢測電路,電壓電流變換電路,電機(jī),輸入設(shè)定與輸出顯示設(shè)備等。
元件的選取以系統(tǒng)各方面參數(shù)要求為準(zhǔn)。
3.本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
重點研究與關(guān)鍵問題:
(1)單片機(jī)對溫度的控制與檢測;
(2)傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;
解決思路:
1.1單片機(jī)溫度控制的原理具體如下:
熱電偶將爐溫變換為模擬電壓信號, 經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器, 信號放大為0~5 V 后送模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送單片機(jī)。同時, 熱電偶的冷端溫度也由IC 溫度傳感器變?yōu)殡妷盒盘? 經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后送單板機(jī)。標(biāo)度變換程度根據(jù)溫檢測值求得實際爐溫 θ。數(shù)字調(diào)節(jié)器程序根據(jù)恒溫給定值θ0 與θ的偏差Δθ, 按積分分離的PID 控制算法得到輸出控制量ui 。數(shù)字觸發(fā)器程序根據(jù)uc 控制電阻爐子的導(dǎo)通時間, 調(diào)節(jié)爐溫的變化使之與給定恒溫值一致。導(dǎo)通時間長, 輸出功率大, 溫度升高快; 導(dǎo)通時間短, 輸出功率小, 溫度升高變慢。顯示與恒溫判斷程序完成爐溫θ與恒溫時間顯示、恒溫開始與恒溫完成判別、恒溫完成時給出聲光指示信號。斷偶判斷程序根據(jù)溫度檢測值判斷溫度傳感是否開路, 若開路, 則給出斷偶報警信號。
1.2單片機(jī)溫度檢測的原理具體如下:
熱電偶傳感器檢測到一個在0℃-1000℃范圍的溫度值,因為熱電偶的輸出電壓信號為0mV-41.32mV。熱電偶把測量到溫度值轉(zhuǎn)化成自己的輸出電壓信號輸給毫伏變送器,毫伏變送器把熱電偶輸出的信號轉(zhuǎn)化為4mA-20mA的電流信號送給電流/電壓變送器。電流信號經(jīng)過電流/電壓變送器的轉(zhuǎn)化變成0-5V的電壓信號。測得的電流信號經(jīng)過反饋電路反饋來使系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)電阻爐的溫度。為了提高測量精度,變送器可以進(jìn)行零點遷移。例如:若溫度測量范圍為0℃-400℃,熱電偶給出0~16.4mV時,毫伏變送器零點遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。 這樣,采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到1.96℃以內(nèi)。
溫度傳感器
單片機(jī)
放大器及放大電路
A/D轉(zhuǎn)換器及電路
模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬和數(shù)字世界的一個重要接口。A/D轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實世界的模擬信號變換成數(shù)字位流以進(jìn)行處理、傳輸及其他操作。 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇是至關(guān)重要的。所選擇的A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)能確保模擬信號在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示,并提供一個具有任何必需的數(shù)字信號處理功能的平滑接口,這一點很重要。目前的高速A/D轉(zhuǎn)換器已被應(yīng)用于各種儀表、成像以及通信領(lǐng)域中。對用戶而言,所有這些應(yīng)用都有著相似的要求,即以較低的價格實現(xiàn)更高的性能。
濾波
采樣保持
編碼
A/D轉(zhuǎn)換器的工作過程
DAC7521數(shù)模轉(zhuǎn)換接口
數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的主要任務(wù)是:單片機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成可控硅過零觸發(fā)電路所需的模擬控制量。
D/A轉(zhuǎn)換器的接口邏輯如圖所示。
數(shù)模轉(zhuǎn)換接口電路
DAC7521從8031的8位數(shù)據(jù)線上獲取12位的數(shù)據(jù)必須分兩次進(jìn)行。為了防止D/A轉(zhuǎn)換書輸出會有“毛刺”現(xiàn)象,這里采用了兩級緩沖器結(jié)構(gòu)。
即8031先把低8位送入第一級緩沖器,然后再送高4位數(shù)據(jù)時,同時選通第二級的兩片74LS373構(gòu)成的第一級緩沖器,使12位數(shù)據(jù)同時出現(xiàn)在DAC7521的數(shù)據(jù)輸出線上,進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。D/A輸出的電流經(jīng)OP07反相后變?yōu)?—10 V的電壓信號。
4.完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、某類市場調(diào)研、計算機(jī)輔助設(shè)計條件等等)及解決的辦法
①.《C語言程序設(shè)計》 胡建平 主編 天津大學(xué)出版社
②.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 陳建鐸 主編 科學(xué)出版社
③.《51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講》 戴佳 戴衛(wèi)恒 編著 電子工業(yè)出版社
④、《MCS-51單片機(jī)實用接口技術(shù)》 第1版 1992 李明華著 北京航空航天大學(xué)出版社
⑤、《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》 第二版 胡漢才著 北京:清華大學(xué)出版社
⑥、《MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用》 蔡美琴等著 高等教育出版社
5.設(shè)計(論文)完成進(jìn)度計劃
第01周至第02周:查閱中文及英文資料(并翻譯一篇外文資料),收集單片機(jī)和溫度傳感器方面資料;
第03周至第03周:完成畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告,并開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計;
第04周至第05周:完成方案論證與比較設(shè)計;
第06周至第07周:;
第08周至第09周:;
第10周至第12周:;
第13周至第15周:整理相關(guān)資料,完成畢業(yè)設(shè)計(論文)手稿及最終電腦打印的畢業(yè)論文;
第16周至第16周:畢業(yè)設(shè)計(論文)小組答辯;
第17周至第17周:答辯。
6.指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師(簽字): 年 月 日
7.教研室主任意見
教研室主任(簽字): 系(簽章)
年 月 日
說明:
1. 本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)設(shè)計(論文)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成,并交指導(dǎo)教師審閱。
2.每個畢業(yè)設(shè)計(論文)課題撰寫本報告一份,作為指導(dǎo)教師、教研室主任審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的依據(jù),并接受學(xué)校的抽查。
浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
畢業(yè)設(shè)計(論文)起止時間:
2007 年3 月2 日~6月10日(共17周)
課題名稱:單片機(jī)控制的智能型自動名茶炒制機(jī)
學(xué)生姓名:鄭雪君
系 (部):信息與電子工程系
專業(yè)班級:04工自(1)班
指導(dǎo)教師:黃云龍、朱秋琴、廖東進(jìn)
職 稱:副教授、 助教、 助教
報告日期:2007.05.03
一.我國茶葉機(jī)械的現(xiàn)狀及存在的問題
二.單片機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀
單片微型計算機(jī)簡稱為單片機(jī),是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機(jī)所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來,性能不斷提高和完善,加之具有集成度高,功能強(qiáng),體積小,供耗低,性能可靠,價格低廉等特點,因此,在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),數(shù)字單片機(jī)的位數(shù)越來越多,精度也越來越高。另外,在需要極高響應(yīng)速度的控制場合,還出現(xiàn)了模糊單片機(jī),它是專門執(zhí)行模糊邏輯信號的器件,具有極高的模糊推理速度。
今天,還出現(xiàn)了不少高級語言的開發(fā)工具,這些系統(tǒng)經(jīng)過仿真可在更高的開發(fā)平臺上進(jìn)行快速的開發(fā),為單片機(jī)的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。所以,在未來的社會主義工業(yè)化建設(shè)中,單片機(jī)無疑會發(fā)揮更大的作用。
三.單片機(jī)與制茶機(jī)相結(jié)合成的制茶機(jī)的優(yōu)勢和前景
優(yōu)勢
1、現(xiàn)在的茶機(jī)很難找到技術(shù)含量高、特別是可以實現(xiàn)自動化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品而單片機(jī)正好可以彌補(bǔ)現(xiàn)在制茶機(jī)的缺點實現(xiàn)自動化、連續(xù)化生產(chǎn)。
2、單片機(jī)具有集成度高,功能強(qiáng),體積小,供耗低,性能可靠,價格低廉等特點在普通制茶機(jī)增加少量成本就可以實現(xiàn)自動化、連續(xù)化功能的大幅度提升。
前景
1、可以成套批量生產(chǎn)新型的制茶機(jī)。
2、可以對舊的制茶機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造,加裝單片機(jī)控制系統(tǒng)使其在資金低投入的情況下使它的性能大幅度提高。
四.設(shè)計(論文)要解決的問題和擬采用的研究方法
本課題研究的主要工作
本課題的主要工作是實現(xiàn)單片機(jī)對制茶機(jī)自動控制功能
近,便于用戶使用。主要包括以下幾個方面:
(1) 單片機(jī)對加熱系統(tǒng)的溫度控制。
(2) 單片機(jī)對不同炒制階段電動機(jī)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的控制。
(3) 單片機(jī)對劃桿的控制形成不同的炒法及力度。
單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講:一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時,學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。
可以說,二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代,即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人計算機(jī),簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機(jī),大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)(亦稱微控制器)。顧名思義,這種計算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路,即可進(jìn)行簡單運算和控制。因為它體積小,通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了。現(xiàn)在,這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī),就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效,常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”,如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品,不是電路太復(fù)雜,就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因,可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上
單片機(jī)的幾部份
一、總線:我們知道,一個電路總是由元器件通過電線連接而成的,在模擬電路中 ,連連線并不成為一個問題,因為各器件間一般是串行關(guān)系,各器件之間的連線并不很 多,但計算機(jī)電路卻不一樣,它是以微處理器為核心,各器件都要與微處理器相連,所以就需要的連線就很多了,如果仍如同模擬電路一樣 ,在各微處理器和各器件間單獨連線線,則線的數(shù)量將多得驚人,所以在微處理機(jī)中引 入了總線的概念,各個器件共同享用連線,所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線 上,即相當(dāng)于各個器件并聯(lián)起來,但僅這樣還不行,如果有兩個器件同時送出數(shù)據(jù),一 個為0,一個為1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢?這種情況是是不允許的,所以 要通過控制線進(jìn)行控制,使器件分時工作,任何時候只能有一個器件發(fā)送數(shù)據(jù)(可以有 多個器件同時接收)。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線,器件所有的控制線被稱 控制 總線。
在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元,這些存儲單元要被分配 地址,才能 用,分配地址也是以電信號的形式給出的,由于存儲單元比較多,所以 ,用于地址分的線也較多,這些線被稱為地址總線。
二、數(shù)據(jù)、地址、指令:之所以將這三者放在一起,是因為這三者的本質(zhì)都是一樣的——數(shù)字,或者說都是字符串‘0’和‘1’組成的序列。換言之,地址、指令也都是數(shù)據(jù) 。指令由單片機(jī)芯片的設(shè)計者規(guī)定的一種數(shù)字,它與我們常用的指令助記符有著嚴(yán)格的不同 一一對應(yīng)關(guān),不可以由自己私自更改應(yīng)該由單片機(jī)的開發(fā)者更改。地址:是尋找單片機(jī)內(nèi)部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據(jù),內(nèi)存儲單元的地址值已由芯片設(shè)計者規(guī)定好,不可更改,外部的存儲單元可以由單片機(jī)開發(fā)者自行決,但有一些地址單元是一定要有的。數(shù)據(jù):這是由微處理機(jī)處理的對象,在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同,一般而言,被處理的數(shù)據(jù)可能有這么幾種情況:
1地址(如MOV DPTR,#1000H),即地址1000H送入DPTR。
2方式字或控制字(如MOV TMOD,#3),3即是控制字。
3常數(shù)(如MOV TH0,#10H)10H即定時常數(shù)。
4實際輸出值(如P1口接彩燈,要燈全亮,則執(zhí)行指令:MOV P1,#0FFH,要燈全暗, 則執(zhí) 兄 令:MOV P1,#00H)這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼,也是實際給出的值。 理解了地址、指令的本質(zhì),就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛,會把數(shù)據(jù)當(dāng)成指令來運行了。
三、P0口、P2口和P3的第二功能用法 初學(xué)時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解,認(rèn)為第二功能和原功能之間 要有個切換的過程,或者說要有一條指令,事實是,各端口的第二功能完全是自動的,不需要用指令來轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號,當(dāng)微片理機(jī)外接RAM或有外部I/O口時,它們揮作第二功能,不能作為通用I/O口使用,只要一微處理機(jī)一執(zhí)行到MOVX指令,就會有相應(yīng)的信號從 P3.6或P3.7送出,不需要事先用指令說明。事實上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是(使用者)‘不會’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條S ETB P3.7的指令,并且當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行到這條指令時,也會使P3.7變?yōu)楦唠娖?,但使用者不?這么做,因為這通常這會導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)潰(即死機(jī))。
四、程序的執(zhí)行過程 單片機(jī)在通電復(fù)位后8051內(nèi)的程序計數(shù)器(PC)中的值為‘0000H,所以程序總是從‘0000’單元開始執(zhí)行,也就是說:在系統(tǒng)的ROM中一定要存在‘0000’H個單元,并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。
五、堆棧 堆棧是一個區(qū)域,是用來存放數(shù)據(jù)的,這個區(qū)域本身沒有任何特殊之處,就是內(nèi)部RAM的一組成部份,特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式,即所謂的‘先進(jìn)后出,后進(jìn)先出’,并且 堆棧有特 的數(shù)據(jù)傳輸指令,即‘PUSH’和甈OP’,有一個特殊的專為其服務(wù)的單元,即堆棧指 針SP 每當(dāng)執(zhí)一次 PUSH指令時,SP就(在原來值的基礎(chǔ)上)自動加1,每當(dāng)執(zhí)行一次POP指令,SP就(在原 來值基礎(chǔ)上)自動減1。由于SP中的值可以用指令加以改變,所以只要在程序開始階段更改了SP值,就可以把堆棧設(shè)置在規(guī)定的內(nèi)存單元中,如在程序開始時使用一條MOV SP,#5FH指令,就時把堆棧設(shè)置在從內(nèi)存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設(shè)置堆棧指針的指令,因為開機(jī)時,SP的初始值為07H,這樣就使堆棧從08H單元 開始往后08H到1FH這個區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器區(qū),經(jīng)常要被使用,這會造成數(shù)據(jù)的渾亂。不過作者編寫程序時,初始化堆棧指令也不完全相同,這是作者的習(xí)慣問 題。當(dāng)設(shè)置好堆棧區(qū)后,并不意味著該區(qū)域成為一種專用內(nèi)存,它還是可以象普通內(nèi)存 區(qū)域一樣使用,只是一般情 下編程者不會把它當(dāng)成普通內(nèi)存用了。
系統(tǒng)的硬件采用單片機(jī)控制,硬件組成主要包括A/D、D/A轉(zhuǎn)換器及其電路,放大器及放大電路,電源電路,熱電偶溫度傳感器,控制電路,反饋檢測電路,電壓電流變換電路,電機(jī),輸入設(shè)定與輸出顯示設(shè)備等。
元件的選取以系統(tǒng)各方面參數(shù)要求為準(zhǔn)。
五.本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
重點研究與關(guān)鍵問題:
(1)單片機(jī)對溫度的檢測與控制;
(2)單片機(jī)對電動機(jī)的控制;
(3)單片機(jī)對劃桿的控制。
解決思路:
1.1單片機(jī)溫度控制的原理具體如下:
熱電偶將爐溫變換為模擬電壓信號, 經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器, 信號放大為0~5 V 后送模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送單片機(jī)。同時, 熱電偶的冷端溫度也由IC 溫度傳感器變?yōu)殡妷盒盘? 經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后送單板機(jī)。標(biāo)度變換程度根據(jù)溫檢測值求得實際爐溫 θ。數(shù)字調(diào)節(jié)器程序根據(jù)恒溫給定值θ0 與θ的偏差Δθ, 按積分分離的PID 控制算法得到輸出控制量ui 。數(shù)字觸發(fā)器程序根據(jù)uc 控制電阻爐子的導(dǎo)通時間, 調(diào)節(jié)爐溫的變化使之與給定恒溫值一致。導(dǎo)通時間長, 輸出功率大, 溫度升高快; 導(dǎo)通時間短, 輸出功率小, 溫度升高變慢。顯示與恒溫判斷程序完成爐溫θ與恒溫時間顯示、恒溫開始與恒溫完成判別、恒溫完成時給出聲光指示信號。斷偶判斷程序根據(jù)溫度檢測值判斷溫度傳感是否開路, 若開路, 則給出斷偶報警信號。
1.2單片機(jī)溫度檢測的原理具體如下:
熱電偶傳感器檢測到一個在0℃-1000℃范圍的溫度值,因為熱電偶的輸出電壓信號為0mV-41.32mV。熱電偶把測量到溫度值轉(zhuǎn)化成自己的輸出電壓信號輸給毫伏變送器,毫伏變送器把熱電偶輸出的信號轉(zhuǎn)化為4mA-20mA的電流信號送給電流/電壓變送器。電流信號經(jīng)過電流/電壓變送器的轉(zhuǎn)化變成0-5V的電壓信號。測得的電流信號經(jīng)過反饋電路反饋來使系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)電阻爐的溫度。為了提高測量精度,變送器可以進(jìn)行零點遷移。例如:若溫度測量范圍為0℃-400℃,熱電偶給出0~16.4mV時,毫伏變送器零點遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。 這樣,采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到1.96℃以內(nèi)。
2 單片機(jī)對電動機(jī)控制的原理具體如下:
單片機(jī)將給出一個脈沖信號給步進(jìn)電動機(jī),步進(jìn)電機(jī)將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移,因此步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制的,即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定,而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。它的工作原理如下:
(1)控制換相順序
通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如:三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式,其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。
(2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向
如果給定工作方式正序換相通電,步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn),如果按反序通電換相,則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。
(3)控制步進(jìn)電機(jī)的角位移
如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個脈沖,它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率,就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
六.設(shè)計(論文)完成進(jìn)度計劃
第01周至第02周:查閱中文及英文資料(并翻譯一篇外文資料),收集模糊控制和恒壓供水方面資料;
第03周至第03周:完成畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告,并開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計;
第04周至第05周:完成方案論證與比較設(shè)計;
第06周至第07周:;
第08周至第09周:;
第10周至第12周:;
第13周至第15周:整理相關(guān)資料,完成畢業(yè)設(shè)計(論文)手稿及最終電腦打印的畢業(yè)論文;
第16周至第16周:畢業(yè)設(shè)計(論文)小組答辯;
第17周至第17周:答辯。
七.指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師(簽字): 年 月 日
八.教研室主任意見
教研室主任(簽字): 系(簽章) 年 月 日
說明:
1.本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)設(shè)計(論文)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成,并交指導(dǎo)教師審閱。
2.每個畢業(yè)設(shè)計(論文)課題撰寫本報告一份,作為指導(dǎo)教師、教研室主任審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的依據(jù),并接受學(xué)校的抽查。
浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校
畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻(xiàn)綜述
課題名稱:單片機(jī)控制的智能型自動名茶炒制機(jī)
學(xué)生姓名:鄭雪君
系 (部):信息與電子工程系
專業(yè)班級:04工自(1)班
指導(dǎo)教師:黃云龍、朱秋琴、廖東進(jìn)
職 稱:副教授、 助教、 助教
日 期:2007.05.03
4
文獻(xiàn)綜述
摘要:本設(shè)計采用單片機(jī)控制的智能炒茶,傳感器是利用熱電偶的溫差電動勢來檢測溫度,傳感器將采集到的模擬信號經(jīng)過放大器及其放大電路的放大,傳送給A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器把送來的模擬信號經(jīng)過其轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能讀的數(shù)字信號。經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號與單片機(jī)內(nèi)部存儲的設(shè)定溫度值進(jìn)行比較,看是否符合要求,而后單片機(jī)把已比較的數(shù)字信號經(jīng)過光電隔離再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換反饋給可控硅。由可控硅對溫度進(jìn)行調(diào)控。
一 引言[3、5]
在我國現(xiàn)有的炒茶機(jī)的各種機(jī)型中很難找到技術(shù)含量高、特別是可以實現(xiàn)自動化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品的不足與缺點,本機(jī)械將單片機(jī)的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結(jié)合起來,對制茶機(jī)的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結(jié)合在一起,實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。
本文根據(jù)傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點,將單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于炒茶工藝中,實現(xiàn)單片機(jī)控制的智能化炒茶。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)炒茶工藝中耗時長、對人員炒茶技術(shù)要求高、無法大規(guī)模生產(chǎn)等缺點。
通過生產(chǎn)新型機(jī)械和對舊機(jī)械的技術(shù)改造使制茶機(jī)能實現(xiàn)茶機(jī)的連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。
二 機(jī)械制茶機(jī)的現(xiàn)狀
1、單片機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀[1、4]
單片微型計算機(jī)簡稱為單片機(jī),是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機(jī)所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來,性能不斷提高和完善,加之具有集成度高,功能強(qiáng),體積小,供耗低,性能可靠,價格低廉等特點,因此,在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),數(shù)字單片機(jī)的位數(shù)越來越多,精度也越來越高。
2、單片機(jī)在機(jī)械控制中的發(fā)展?fàn)顩r
電機(jī)是與電能的生產(chǎn)、傳輸和使用有著密切關(guān)系的電磁機(jī)構(gòu)。在日常生活中,電機(jī)的使用隨處可見,比如:在很多場合大量使用各種電動機(jī)作為原動機(jī),用以拖動各種機(jī)械設(shè)備;在軍事、信息和各種自動控制系統(tǒng)中,使用大量的控制電機(jī),作為檢測、執(zhí)行和計算等元件。
電機(jī)運動控制技術(shù)以電力半導(dǎo)體變流器件的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以電動機(jī)為控制對象、以自動控制理論為指導(dǎo)、以電子技術(shù)和微處理器控制及計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)為手段,并且與檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)成一門具有相對獨立性的科學(xué)技術(shù)。在生產(chǎn)設(shè)備和過程自動化中發(fā)揮著日益重要的作用。
3、單片機(jī)對溫度傳感器控制
熱電偶的工作原理:
兩鐘不同成分的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成電路,當(dāng)接合點的溫度不同時,在回路中就產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象叫熱電效應(yīng),而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端,另一端叫做冷端:冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實際是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)化為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢力,應(yīng)注意如下幾個問題:
(1)熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù);
(2)熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān)。
(3)當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān)。
③銅—銅鎳 (康銅)熱電偶,分度號T,它的正極是鐵,負(fù)極是銅鎳合金。測溫范圍為-200~+350℃。150℃時的熱電勢為6.702。主要特點是:精度高、熱電極的均勻性好;因銅熱電極易氧化,并且氧化膜易脫落,故在氧化性氣氛中使用時,一般不能超過300℃,在-200~+300℃范圍內(nèi),它們靈敏度比較高。
熱電偶測溫原理圖
溫度傳感器
單片機(jī)
放大器及放大電路
A/D轉(zhuǎn)換器及電路
單片機(jī)對溫度傳感器的工作過程
測量放大器的特點
運算放大器對微弱信號的放大,僅適用于信號回路不受干擾的情況。然而,傳感器的工作環(huán)境往往比較惡劣,在傳感器的兩個輸出端上經(jīng)常產(chǎn)生較大的干擾信號,有時是完全相同的,完全相同的干擾信號稱為共模干擾。雖然運算放大器對直接輸入到差動端的共模信號有較強(qiáng)的抑制能力,但對簡單的反相輸入或同相輸入接法,由于電路結(jié)構(gòu)的不對稱,抵御共模干擾的能力很差,故不能用在精密測量場合。因此,需要引入另一種形式的放大器,即測量放大器,又稱儀用放大器、數(shù)據(jù)放大器,它廣泛用于傳感器的信號放大,特別是微弱信號及具有較大共模干擾的場合。
測量放大器除了對低電平信號進(jìn)行線性放大外,還擔(dān)負(fù)著阻抗匹配和抗共模干擾的任務(wù),他具有高共模抑制比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等特點。
放大電路框圖
模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬和數(shù)字世界的一個重要接口。A/D轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實世界的模擬信號變換成數(shù)字位流以進(jìn)行處理、傳輸及其他操作?!/D轉(zhuǎn)換器的選擇是至關(guān)重要的。所選擇的A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)能確保模擬信號在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示,并提供一個具有任何必需的數(shù)字信號處理功能的平滑接口,這一點很重要。目前的高速A/D轉(zhuǎn)換器已被應(yīng)用于各種儀表、成像以及通信領(lǐng)域中。對用戶而言,所有這些應(yīng)用都有著相似的要求,即以較低的價格實現(xiàn)更高的性能。
濾波
采樣保持
編碼
A/D轉(zhuǎn)換器的工作過程框圖
用于評定A/D的最常用性能參數(shù)如下:
● 信噪比(SNR)
● 信號與噪聲加失真之和之比(SINAD)
● 無寄生動態(tài)范圍(SFDR)
● 差分線性誤差(DNL或DLE)
● 積分線性誤差(INL或ILE)
● 有效位數(shù)(ENOB)
● 增益誤差
● 功耗
三、系統(tǒng)的方案設(shè)計與工作過程
基于單片機(jī)控制的溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示,系統(tǒng)采用熱電偶檢測溫度經(jīng)過放大后A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號給單片機(jī),由單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定的溫度數(shù)值進(jìn)行比較,查看是否超過溫控警報,再經(jīng)過過零檢測后經(jīng)過光電隔離反饋給出可控硅進(jìn)行對電爐的溫度控制。
單片機(jī)溫控的總體構(gòu)成框圖
浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校
畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻(xiàn)綜述
課題名稱:單片機(jī)控制的智能型自動名茶炒制機(jī)
學(xué)生姓名:鄭雪君
系 (部):信息與電子工程系
專業(yè)班級:04工自(1)班
指導(dǎo)教師:黃云龍、朱秋琴、廖東進(jìn)
職 稱:副教授、 助教、 助教
日 期:2007.05.03
文獻(xiàn)綜述
摘要
一 引言[3、5]
在我國現(xiàn)有的炒茶機(jī)的各種機(jī)型中很難找到技術(shù)含量高、特別是可以實現(xiàn)自動化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品的不足與缺點,本機(jī)械將單片機(jī)的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結(jié)合起來,對制茶機(jī)的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結(jié)合在一起,實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。
本文根據(jù)傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點,將單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于炒茶工藝中,實現(xiàn)單片機(jī)控制的智能化炒茶。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)炒茶工藝中耗時長、對人員炒茶技術(shù)要求高、無法大規(guī)模生產(chǎn)等缺點。
通過生產(chǎn)新型機(jī)械和對舊機(jī)械的技術(shù)改造使制茶機(jī)能實現(xiàn)茶機(jī)的連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。
二 機(jī)械制茶機(jī)的現(xiàn)狀
1、單片機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀[1、4]
單片微型計算機(jī)簡稱為單片機(jī),是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機(jī)所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來,性能不斷提高和完善,加之具有集成度高,功能強(qiáng),體積小,供耗低,性能可靠,價格低廉等特點,因此,在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),數(shù)字單片機(jī)的位數(shù)越來越多,精度也越來越高。
2、單片機(jī)在機(jī)械控制中的發(fā)展?fàn)顩r
電機(jī)是與電能的生產(chǎn)、傳輸和使用有著密切關(guān)系的電磁機(jī)構(gòu)。在日常生活中,電機(jī)的使用隨處可見,比如:在很多場合大量使用各種電動機(jī)作為原動機(jī),用以拖動各種機(jī)械設(shè)備;在軍事、信息和各種自動控制系統(tǒng)中,使用大量的控制電機(jī),作為檢測、執(zhí)行和計算等元件。
電機(jī)運動控制技術(shù)以電力半導(dǎo)體變流器件的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以電動機(jī)為控制對象、以自動控制理論為指導(dǎo)、以電子技術(shù)和微處理器控制及計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)為手段,并且與檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)成一門具有相對獨立性的科學(xué)技術(shù)。在生產(chǎn)設(shè)備和過程自動化中發(fā)揮著日益重要的作用。
3、單片機(jī)對溫度傳感器控制
熱電偶的工作原理:
兩鐘不同成分的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成電路,當(dāng)接合點的溫度不同時,在回路中就產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象叫熱電效應(yīng),而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度補(bǔ)償測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端,另一端叫做冷端:冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實際是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)化為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢力,應(yīng)注意如下幾個問題:
(1)熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù);
(2)熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān)。
(3)當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān)。
③銅—銅鎳 (康銅)熱電偶,分度號T,它的正極是鐵,負(fù)極是銅鎳合金。測溫范圍為-200~+350℃。150℃時的熱電勢為6.702。主要特點是:精度高、熱電極的均勻性好;因銅熱電極易氧化,并且氧化膜易脫落,故在氧化性氣氛中使用時,一般不能超過300℃,在-200~+300℃范圍內(nèi),它們靈敏度比較高。
熱電偶測溫原理圖
溫度傳感器
單片機(jī)
放大器及放大電路
A/D轉(zhuǎn)換器及電路
單片機(jī)對溫度傳感器的工作過程
測量放大器的特點
運算放大器對微弱信號的放大,僅適用于信號回路不受干擾的情況。然而,傳感器的工作環(huán)境往往比較惡劣,在傳感器的兩個輸出端上經(jīng)常產(chǎn)生較大的干擾信號,有時是完全相同的,完全相同的干擾信號稱為共模干擾。雖然運算放大器對直接輸入到差動端的共模信號有較強(qiáng)的抑制能力,但對簡單的反相輸入或同相輸入接法,由于電路結(jié)構(gòu)的不對稱,抵御共模干擾的能力很差,故不能用在精密測量場合。因此,需要引入另一種形式的放大器,即測量放大器,又稱儀用放大器、數(shù)據(jù)放大器,它廣泛用于傳感器的信號放大,特別是微弱信號及具有較大共模干擾的場合。
測量放大器除了對低電平信號進(jìn)行線性放大外,還擔(dān)負(fù)著阻抗匹配和抗共模干擾的任務(wù),他具有高共模抑制比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等特點。
放大電路框圖
模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬和數(shù)字世界的一個重要接口。A/D轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實世界的模擬信號變換成數(shù)字位流以進(jìn)行處理、傳輸及其他操作。 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇是至關(guān)重要的。所選擇的A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)能確保模擬信號在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示,并提供一個具有任何必需的數(shù)字信號處理功能的平滑接口,這一點很重要。目前的高速A/D轉(zhuǎn)換器已被應(yīng)用于各種儀表、成像以及通信領(lǐng)域中。對用戶而言,所有這些應(yīng)用都有著相似的要求,即以較低的價格實現(xiàn)更高的性能。
濾波
采樣保持
編碼
A/D轉(zhuǎn)換器的工作過程框圖
用于評定A/D的最常用性能參數(shù)如下:
● 信噪比(SNR)
● 信號與噪聲加失真之和之比(SINAD)
● 無寄生動態(tài)范圍(SFDR)
● 差分線性誤差(DNL或DLE)
● 積分線性誤差(INL或ILE)
● 有效位數(shù)(ENOB)
● 增益誤差
● 功耗
三、系統(tǒng)的方案設(shè)計與工作過程
基于單片機(jī)控制的溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示,系統(tǒng)采用熱電偶檢測溫度經(jīng)過放大后A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號給單片機(jī),由單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定的溫度數(shù)值進(jìn)行比較,查看是否超過溫控警報,再經(jīng)過過零檢測后經(jīng)過光電隔離反饋給出可控硅進(jìn)行對電爐的溫度控制。
單片機(jī)溫控的總體構(gòu)成框圖
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智能
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設(shè)計
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裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設(shè)計,裝配,供水,管道,智能,控制系統(tǒng),設(shè)計
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