計(jì)算機(jī)控制與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、一.設(shè)計(jì)題目任務(wù)及要求1. 設(shè)計(jì)題目：水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2. 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)水溫控控制系統(tǒng)，對象的傳遞函數(shù)：G（s）= -50s,爐 e 1 s 10020?子為電爐結(jié)構(gòu)，單相交流 2220V 供電。溫度設(shè)定值：室溫～100℃，可 以根據(jù)要求任意調(diào)節(jié)。要求： （1） 畫出電路原理圖，包括：給定值、反饋、顯示的電路以及主電路；（2） 闡述電路的工作原理； （3） 采用對象為大滯后的算法，求出 U（k） ；（4） 畫出閉環(huán)數(shù)字控制的程

2、序框圖。二.設(shè)計(jì)任務(wù)分析1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)：該系統(tǒng)由 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)、PID 控制算法、溫度檢測、鍵盤輸入、溫度顯示、加熱絲功率控制等等組成。Ⅰ.典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)通常由下圖（a）所示的幾部分組成，其中調(diào)節(jié)器由微型機(jī)來完成。圖（a） 溫度控制系統(tǒng)組成框圖 Ⅱ.給定信號如何給計(jì)算機(jī)溫度給定值可以通過計(jì)算機(jī)鍵盤輸入（鍵盤與單片機(jī)連接） ，也可以通過數(shù)學(xué)表達(dá)式由程序自動(dòng)設(shè)定，還可以用撥碼盤，一般撥碼盤常用于過程控制的控 制柜（化工

3、企業(yè)） 。為了便于討論，本設(shè)計(jì)假定由人工鍵盤輸入溫度給定值。Ⅲ.溫度的監(jiān)測與調(diào)節(jié)理想的情況是采用 A/D 轉(zhuǎn)換器作為輸入通道，當(dāng)精度要求不高時(shí)，可以半導(dǎo)體熱敏電阻測量溫度，和通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)溫度檢測 和輸入。用熱敏電阻也是一種常用的方式。熱敏電阻作為半導(dǎo)體的效果往往決 定于環(huán)境和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序配合的結(jié)果。帶熱敏電阻的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作為溫度信號的輸入通道，輸出通道可采用 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出控制電壓，在轉(zhuǎn)換成電流信

4、號，控制調(diào)節(jié)閥使得爐溫控制在要求的給定值范圍。2.1 過零觸發(fā)器脈沖電路圖（c）為過零同步脈沖電路，其作用是在電網(wǎng)電壓的每一個(gè)過零點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)同步脈沖。圖中 TB 是同步變壓器比較器將 50HZ 正弦波信號變成方波信號，異或門在方波的上升沿或者下降沿產(chǎn)生過零同步脈沖，單穩(wěn)觸發(fā)器的作用是對 過零同步脈沖信號整形，最后輸出同步脈沖信號 Ur圖（c） 過零檢測同步脈沖信號2.2 晶閘管觸發(fā)器閘管的通斷由計(jì)算機(jī)通過輸出接口電路控制，見圖（d）,圖