計算機控制與接口技術課程設計

1、一.設計題目任務及要求1. 設計題目：水溫控制系統(tǒng)的設計2. 設計要求：設計一個水溫控控制系統(tǒng)，對象的傳遞函數(shù)：G（s）= -50s,爐 e 1 s 10020?子為電爐結構，單相交流 2220V 供電。溫度設定值：室溫～100℃，可 以根據(jù)要求任意調節(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.設計任務分析1.系統(tǒng)設計：該系統(tǒng)由 AT89C51 單片機系統(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，其中調節(jié)器由微型機來完成。圖（a） 溫度控制系統(tǒng)組成框圖 Ⅱ.給定信號如何給計算機溫度給定值可以通過計算機鍵盤輸入（鍵盤與單片機連接） ，也可以通過數(shù)學表達式由程序自動設定，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，本設計假定由人工鍵盤輸入溫度給定值。Ⅲ.溫度的監(jiān)測與調節(jié)理想的情況是采用 A/D 轉換器作為輸入通道，當精度要求不高時，可以半導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。熱敏電阻作為半導體的效果往往決 定于環(huán)境和計算機應用程序配合的結果。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 轉換器輸出控制電壓，在轉換成電流信

4、號，控制調節(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，其作用是在電網電壓的每一個過零點產生一個同步脈沖。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)器閘管的通斷由計算機通過輸出接口電路控制，見圖（d）,圖