武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
目录
1主要原理介绍 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2系统结构图 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 3输入通道设计 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1键盘输入(温度设置)模块------------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.2传感与检测模块 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.3 A/D转换模块 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.3.1ADC0809的外部特性 ------------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.3.2ADC0809工作方式 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.3.3 ADC0809的转化电路 ----------------------------------------------------------------------------------------- 8 3.4温度显示模块 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 4输出通道设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 4.1报警电路设计 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 4.2降温控制电路设计 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 4.3 加热控制电路设计 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 5系统总电路图 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 6采用改进PID控制算法-------------------------------------------------------------------------------------------------- 12
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武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
前言
《计算机控制技术》主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统，是自动化专业的主干专业课程。课程培养自动化专业本科生熟悉计算机的最新发展动态，掌握计算机在自动化领域中的应用。《生物培养液微机温度控制系统的设计》涉及到各个领域里面的知识，包括传感与检测技术、A/D转换技术、自动控制技术等的综合应用，对学生来说有一定的难度。对老师来说可以起到一个很好的考验作用。
Abstract
Computer Control Technologyis a course major to study how will the computer technology and automation theory applied to industrial production processes, and designed out the computer control system, is that automation of backbone technical courses.The course develop automated computer professional undergraduates familiar with the latest development in the dynamic,masrering the computer’s application in the field of automation.Biological microcomputer control system design temperatureinvolved in various fields of intellectual, including sensing and detection technology、A /D conversion technologies、automatically the synthetic application of technology,there are some difficulty to the students .While the teacheres could get a good test role.
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1主要原理介绍
首先，一个生物培养液微型计算机温度控制硬件系统是由几个部分组成的，各个部分和有机的联系起来再加上软件控制系统便成了一个完整的工作过程。我们可以把它的硬件组成分成以下几个模块：温度采集模块、温度放大转换模块、温度驱动调节模块、实时温度显示模块和报警模块，以及温度设置模块。这几个模块通过控制中心单片机来统一支配工作的有序进行，保证培养液的温度在设定的温度允许的范围内波动。首先单片机判断经过转换的环境输入温度信号与设定的温度之间的偏差，然后再通过改进的PID算法给以调节，使得培养液的温度保持在理想的范围内。
系统首先检查键盘的输入信号，将用户设定的温度读取并存储。温度采集装置采用热电阻AD590来采集培养液的温度。系统调动温度检测模块的数据，由放大器将数据放大，经过A/D转换后，温度信号便成了可以被计算机识别的电信号。这样利用首先得到的电信号通过液晶显示模块把当前温度显示出来。显示部分则用来显示生物培养液微的温度以及设定时设置的温度值。随后将温度信号与预先读入的用户理想信号对比。当采集温度不符合要求时，则通过计算机判断后进行调节。高阻抗加热丝和半导体降温片是该温度控制系统的温度调节部分。其中，半导体降温片用来降温，高阻抗加热丝用来加温。
2系统结构图
生物培养液微型计算机温度控制系统的结构图如下图1所示：
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传感检测电路 生物培养液 信号放大电路 A/D转换电路 温度设置电路 高阻抗加热丝升温控制电路 C51 单片机 报警电路 半导体降温片降温控制电路 图1生物培养液微型计算机温度控制系统结构图
温度显示电路 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
3输入通道设计
3.1键盘输入(温度设置)模块
键盘模块是本控制系统的人机交流模块部分，主要为用户提供进行温度的设置功能。该设置功能模块中包括了0到9的数字按键，启动设置按键，即“设置”按钮，输入错误时的删除按键，及“删除”键。
由于按键较多，为了节省I/O口的资源，本系统采用4X4矩阵式键盘方案。由于变成扫描、定式扫描的键盘工作方式过多的占用CPU时间，本系统为了不过多的占用CPU时间，采用中断扫描方式。其中断方式接法如图2所示。其键盘接线连接图如下图3所示。
图2中断方式接法图
图3键盘接线图
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3.2传感与检测模块
LM35是由National Semiconductor所生产的温度感测器，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式(1)，0°C时输出为0V，每升高 1°C，输出电压增加10mV。即：LM35 有多种不同封装型式。在常温下，VOUT?10mv/0C*T0C。LM35 不需要额外的校准处理即可达到± °1/4C的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，分别如图4和图5所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；单电源模式在25°C下静默电流约50μA，非常省电。
图4单电源模式 图5双电源模式
由课程任务书可知：温度在15~25℃范围内连续可控。因此，只需要单电源模式即可满足要求。又由于，ＬＭ３５输出的电压太小，因此将输出用非反相放大器放大十倍，其电路图如下图6所示。
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