裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設計(論文+DWG圖紙+開題報告+外文翻譯+文獻綜述),裝配,供水,管道,智能,控制系統(tǒng),設計,論文,dwg,圖紙,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯,文獻,綜述 浙江工業(yè)大學浙西分校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 畢業(yè)設計(論文)起止時間： 2007 年3 月2 日～6月10日(共17周) 課題名稱：單片機控制的智能型自動名茶炒制機 學生姓名：鄭雪君 系 （部）：信息與電子工程系 專業(yè)班級：04工自(1)班 指導教師：黃云龍、朱秋琴、廖東進 職 稱：副教授、 助教、 助教 報告日期：2007.05.03 一．我國茶葉機械的現(xiàn)狀及存在的問題 二．單片機技術現(xiàn)狀 單片微型計算機簡稱為單片機，是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的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，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、家用電器等領域的應用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機應用系統(tǒng)，數(shù)字單片機的位數(shù)越來越多，精度也越來越高。另外，在需要極高響應速度的控制場合，還出現(xiàn)了模糊單片機，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)平臺上進行快速的開發(fā)，為單片機的廣泛應用鋪平了道路。所以，在未來的社會主義工業(yè)化建設中，單片機無疑會發(fā)揮更大的作用。 三．單片機與制茶機相結(jié)合成的制茶機的優(yōu)勢和前景 優(yōu)勢 1、現(xiàn)在的茶機很難找到技術含量高、特別是可以實現(xiàn)自動化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機械產(chǎn)品而單片機正好可以彌補現(xiàn)在制茶機的缺點實現(xiàn)自動化、連續(xù)化生產(chǎn)。 2、單片機具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點在普通制茶機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。 2、可以對舊的制茶機進行技術改造，加裝單片機控制系統(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)單片機對制茶機自動控制功能 近，便于用戶使用。主要包括以下幾個方面: (1) 單片機對加熱系統(tǒng)的溫度控制。 (2) 單片機對不同炒制階段電動機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的控制。 (3) 單片機對劃桿的控制形成不同的炒法及力度。 單片機又稱單片微控制器,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。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“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?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，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”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(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)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上 單片機的幾部份 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系，各器件之間的連線并不很 多，但計算機電路卻不一樣，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) 。指令由單片機芯片的設計者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的不同 一一對應關，不可以由自己私自更改應該由單片機的開發(fā)者更改。地址：是尋找單片機內(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計者規(guī)定好，不可更改，外部的存儲單元可以由單片機開發(fā)者自行決，但有一些地址單元是一定要有的。數(shù)據(jù)：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，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)當成指令來運行了。 三、P0口、P2口和P3的第二功能用法 初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認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，當微片理機外接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，只要一微處理機一執(zhí)行到MOVX指令，就會有相應的信號從 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，并且當單片機執(zhí)行到這條指令時，也會使P3.7變?yōu)楦唠娖剑褂谜卟粫?這么做，因為這通常這會導致系統(tǒng)當潰（即死機）。 四、程序的執(zhí)行過程 單片機在通電復位后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‘先進后出，后進先出’，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的單元，即堆棧指 針SP 每當執(zhí)一次 PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執(zhí)行一次POP指令，SP就（在原 來值基礎上）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置堆棧指針的指令，因為開機時，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，這是作者的習慣問 題。當設置好堆棧區(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成普通內(nèi)存用了。 系統(tǒng)的硬件采用單片機控制，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，輸入設定與輸出顯示設備等。 元件的選取以系統(tǒng)各方面參數(shù)要求為準。 五．本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 重點研究與關鍵問題： （1）單片機對溫度的檢測與控制； （2）單片機對電動機的控制； （3）單片機對劃桿的控制。 解決思路： 1.1單片機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。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。標度變換程度根據(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 控制電阻爐子的導通時間, 調(diào)節(jié)爐溫的變化使之與給定恒溫值一致。導通時間長, 輸出功率大, 溫度升高快; 導通時間短, 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到1.96℃以內(nèi)。 2 單片機對電動機控制的原理具體如下： 單片機將給出一個脈沖信號給步進電動機，步進電機將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，因此步進電機轉(zhuǎn)動。步進電機是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(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：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。 (2)控制步進電機的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。 (3)控制步進電機的角位移 如果給步進電機發(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，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。 六．設計(論文)完成進度計劃 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)設計（論文）開題報告，并開始進行畢業(yè)設計； 第04周至第05周：完成方案論證與比較設計； 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：整理相關資料，完成畢業(yè)設計（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)設計（論文）小組答辯； 第17周至第17周：答辯。 七．指導教師審閱意見 指導教師(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.本報告必須由承擔畢業(yè)設計(論文)課題任務的學生在接到“畢業(yè)設計(論文)任務書”、正式開始做畢業(yè)設計(論文)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 2.每個畢業(yè)設計(論文)課題撰寫本報告一份，作為指導教師、教研室主任審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題任務的依據(jù)，并接受學校的抽查。