《家釀啤酒機監(jiān)控系統(tǒng)—總體設(shè)計、下位機軟件設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《家釀啤酒機監(jiān)控系統(tǒng)—總體設(shè)計、下位機軟件設(shè)計（43頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 0 頁 共 43 頁 目 次 1 引言 1 1.1 啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)的特點 1 1.2 啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)的特點 2 1.3 啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)的工藝要求 3 2 啤酒發(fā)酵過程控制的現(xiàn)狀和需要解決的問題 3 2.1 課題的提出和研究內(nèi)容 4 2.2 智能控制的發(fā)展趨勢 5 2.3 家釀啤酒機的設(shè)計方案 5 3 家釀啤酒機系統(tǒng)控制方案 6 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 6 3.2 家釀啤酒機設(shè)計分工情況 7 3.3 控制算法 8 4 下位機軟件程序設(shè)計 12 4.1

2、系統(tǒng)構(gòu)成 ......................................................... 12 4.2 主程序 MAIN 模塊設(shè)計 .............................................. 13 4.3 顯示模塊 ......................................................... 13 4.4 溫度采集模塊 ..................................................... 13 4.5 模糊控制算法模塊 ...

3、.............................................. 15 4.6 定時/計數(shù)器 TO 中斷服務(wù)模塊 ....................................... 16 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................... 17 5.1 仿真器和調(diào)試軟件的使用 ........................................... 17 5.2 模塊程序的調(diào)式 .............................

4、...................... 17 5.3 系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) ....................................................... 18 結(jié) 論 ................................................................ 19 致 謝 ................................................................ 20 參 考 文 獻 .........................................

5、.................. 21 附 錄：軟件代碼 ....................................................... 22 0 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 10 頁 共 43 頁 1 引言 隨著社會的發(fā)展，生化工業(yè)在國民生活和國民經(jīng)濟生產(chǎn)中越來越重要。為此，對這一工業(yè)領(lǐng)域的操作管理、測量控制、優(yōu)化生產(chǎn)成為很重要的課題。具有悠久歷史的發(fā)酵工業(yè)己成為生物工程(Biotechnology)和生化工程(Biochemical Engineering)的基礎(chǔ)。在近幾十年中，發(fā)酵工業(yè)的

6、發(fā)展越來越快并趨于旺盛時期。但由于生化過程的復(fù)雜性，它的工業(yè)自動化水平遠遠落后與其它工業(yè)生產(chǎn)過程。隨著生物工程的迅速發(fā)展，生物工程的許多成果，都要經(jīng)過生化工業(yè)轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品，所以，生化反應(yīng)器及其系統(tǒng)在生化工業(yè)中顯得越來越重要，生化反應(yīng)器的體積從幾立方米發(fā)展到幾十立方米，而今是幾百立方米，甚至上千立方米。對于這樣大型的生化反應(yīng)器系統(tǒng)，若控制不當(dāng)，將會造成極大的經(jīng)濟損失，因此，對于生化生產(chǎn)過程的參數(shù)測量、操作監(jiān)視、自動控制、優(yōu)化操作與控制，成為生化生產(chǎn)優(yōu)化管理與自動化的關(guān)鍵問題。另一方面， 計算技術(shù)和計算機的飛速發(fā)展，為測量、分析、控制生化工程提供了先進的自動化工具。因此為使生化工業(yè)過程安全、平穩(wěn)

7、地運行，以達到優(yōu)化生產(chǎn)的目的，必須對生化生產(chǎn)進行自動控制。自第一個微處理器問世以來，以微處理器為核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)以各種方式 無孔不入地滲透到人們生產(chǎn)生活科研等各個領(lǐng)域，為人類帶來了滲透到各個領(lǐng)域的“智能”。 1.1 啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)的特點 啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序，其工藝條件的控制效果，直接決定了啤酒的質(zhì)量。啤酒生產(chǎn)過程主要包括糖化、發(fā)酵以及過濾分裝三個環(huán)節(jié)。 一、糖化 糖化過程是把生產(chǎn)啤酒的主要原料與溫水混合，利用麥芽的水解酶把淀粉、蛋白質(zhì)等分解成可溶性低分子糖類、氨基酸、膝、膚等物質(zhì)，形成啤酒發(fā)酵原液——麥汁。二、發(fā)酵 啤酒發(fā)酵是一個微生物代謝過程，簡單的說是

8、把糖化麥汁經(jīng)酵母發(fā)酵分解的過程，同時還會產(chǎn)生種類繁多的中間代謝物：雙乙酞、脂肪酸、高級醇、酮等，這些代謝產(chǎn)物的含量雖然極少，但它們對啤酒的質(zhì)量和口味的影響很大，它們的產(chǎn)生主要取決于發(fā)酵溫度。一般認(rèn)為，低溫發(fā)酵可以降低雙乙酞、脂類等代謝物的含量，提高啤酒的色澤和口味；高溫發(fā)酵可以加快發(fā)酵速度，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益?？傊绾握莆蘸闷【瓢l(fā)酵過程中的發(fā)酵溫度，控制好溫度的升降速率是決定啤酒生產(chǎn)質(zhì)量的 1 核心內(nèi)容。啤酒發(fā)酵是個放熱過程，如不加以控制，罐內(nèi)的溫度會隨著發(fā)酵生成熱的產(chǎn)生而逐漸上升，目前大多數(shù)對象是采用往冷卻夾套內(nèi)同入致冷酒精水混合物或液氨來吸收發(fā)酵過程中不斷放出的熱

9、量，從而維持適宜的發(fā)酵溫度。整個發(fā)酵過程分前酵和后酵兩個階段。 （1） 前酵 這個階段又稱為主發(fā)酵。麥汁接種酵母進入前酵，接種酵母幾小時以后開始發(fā)酵， 麥汁糖度下降，產(chǎn)生二氧化碳并釋放生化反應(yīng)熱，使整個罐內(nèi)的溫度逐漸上升。經(jīng)過2～3天后進入發(fā)酵最為旺盛的高泡期再經(jīng)過2～3天，糖度進一步降低，降糖速度變慢， 酵母開始沉淀，當(dāng)罐內(nèi)發(fā)酵糖度達標(biāo)后進行降溫轉(zhuǎn)入后酵階段。普通啤酒在前酵階段一般要求控制在12℃左右，降溫速率要求控制在0.3℃/h。 （2） 后酵 當(dāng)罐內(nèi)溫度從前酵的12℃降到5℃左右時后酵階段開始，這一階段最重要的是進行雙乙酞還原，此外，后酵階段還完成了殘?zhí)前l(fā)酵，充分沉淀蛋白質(zhì)，降

10、低氧含量， 提高啤酒穩(wěn)定性。一旦雙乙酞指標(biāo)合格，發(fā)酵罐進入第二個降溫過程，以0.15 ℃/h 的降溫速率把罐內(nèi)發(fā)酵溫度從5℃降到0～1℃左右進行貯酒，以提高啤酒的風(fēng)味和質(zhì)量。經(jīng)過一段時間的貯酒，整個發(fā)酵環(huán)節(jié)基本結(jié)束。 通常發(fā)酵液溫度在不同的發(fā)酵階段，對罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度場要有相應(yīng)的要求：在前酵階段希望發(fā)酵罐內(nèi)從罐頂?shù)焦薜子幸徽臏囟忍荻?，以利于發(fā)酵液對流和酵母在罐內(nèi)的均勻混合；在后酵階段，則要求發(fā)酵液由上到下有一定的負(fù)溫度梯度，便于酵母的沉淀和排除。 三、啤酒的過濾和分裝 至此，一個啤酒生產(chǎn)周期結(jié)束。 1.2 啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)的特點 發(fā)酵罐是啤酒生產(chǎn)的主要設(shè)備，酵母在罐內(nèi)發(fā)生反

11、應(yīng)而產(chǎn)生熱量，使麥汁溫度升高，機理分析和實驗表明啤酒發(fā)酵罐的溫控對象不同于一般的工業(yè)對象，主要有以下兩方面的特點： （1） 時滯性很大 在整個發(fā)酵過程中，由于生化反作用產(chǎn)生的生化反應(yīng)熱導(dǎo)致罐內(nèi)發(fā)酵溫度的升高，為了維持適宜的發(fā)酵溫度，通常是往發(fā)酵罐冷卻夾套內(nèi)通入酒精水或液態(tài)氨，來帶走多余的反應(yīng)熱。由于罐內(nèi)沒有攪拌裝置和加熱裝置，冷媒與發(fā)酵液間主要依靠熱傳導(dǎo)進行熱量交換，發(fā)酵液內(nèi)部存在一定的對流，影響到測溫點， 2 這就使得控制量的變化后，要經(jīng)過一段時間，被控量才發(fā)生變化，因此這類系統(tǒng)會表現(xiàn)出很大的時滯效應(yīng)。 （2） 時變性 發(fā)酵罐的溫控特性主要取決于發(fā)酵液內(nèi)生化反應(yīng)的劇烈

12、程度。而啤酒發(fā)酵是從起酵，旺盛、衰減到停止不斷變化的間歇生產(chǎn)過程，在不同的發(fā)酵階段， 酵母活力不同，造成酒體溫度特性變化，因此對象特性具有明顯的時變性。 1.3 啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)的工藝要求 啤酒發(fā)酵生產(chǎn)工藝對控制的要求是：控制罐溫在特定階段與標(biāo)準(zhǔn)的工藝生產(chǎn)曲線相符；控制罐內(nèi)氣體的有效排放，使罐內(nèi)壓力符合不同階段的需要；控制結(jié)果不應(yīng)與工藝要求相抵觸，如局部過冷、破壞酵母沉降條件等。 2 啤酒發(fā)酵過程控制的現(xiàn)狀和需要解決的問題 啤酒發(fā)酵是整個啤酒生產(chǎn)過程最重要的環(huán)節(jié)，它是一個復(fù)雜的微生物代謝過程。由于發(fā)酵過程的內(nèi)部機理非常復(fù)雜，影響發(fā)酵的因素也很多，對于整個過程目前還缺乏精確的定量

13、的數(shù)學(xué)描述，但是啤酒發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵溫度始終是決定啤酒質(zhì)量的關(guān)鍵所在。從啤酒生產(chǎn)原料(麥汁)進入發(fā)酵罐開始發(fā)酵到啤酒出罐，前后必須經(jīng)過20-30 天不等的時間，如何掌握好啤酒發(fā)酵過程中的發(fā)酵溫度，控制好溫度的升降速度，使發(fā)酵過程滿足啤酒生產(chǎn)的工藝設(shè)定曲線，是決定啤酒生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此，如何有效地提高生產(chǎn)的自動化水平，提高啤酒質(zhì)量和長期穩(wěn)定性，對增強企業(yè)的市場競爭力，具有十分重要的意義。 目前我國許多啤酒生產(chǎn)廠家在啤酒發(fā)酵過程中采用溫度集中或就地顯示，再根據(jù)顯示結(jié)果與工藝要求的偏差情況，人工調(diào)節(jié)冷媒流量達到控制溫度目的，這種操作會因操作人員的技術(shù)水平、責(zé)任心、熟練程度等外部因素影響溫

14、控的質(zhì)量，難以達到理想的溫度控制效果。有些啤酒廠采用模擬儀表來實現(xiàn)啤酒生產(chǎn)的自動控制，由于模擬儀表的靈活性較低、功能較少，要實現(xiàn)啤酒生產(chǎn)的自動控制具有一定的困難。而且許多的發(fā)酵溫控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)采用的是手動閥門來操作，工人的勞動強度大，溫控精度低，啤酒的質(zhì)量也不穩(wěn)定。 近年來，各啤酒企業(yè)隨著對生產(chǎn)控制過程的重視，控制水平愈來愈高。有些啤酒生產(chǎn)廠家以利用單片機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對啤酒發(fā)酵過程中參數(shù)的檢測和控制，由于單片機控制靈活性大，功能強，現(xiàn)今已被各級啤酒生產(chǎn)廠家所青睞。 從目前國內(nèi)情況來看，有些科研單位對此做了一些研究工作，如北京自動化研究 3 所系統(tǒng)工程設(shè)計院研制的一種啤

15、酒發(fā)酵過程的自動檢測控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用集散控制方式，下位機選用STD總線模塊式工業(yè)控制機，上位機選用IBMPC/XT主機。方案中測點選擇在發(fā)酵罐上中帶之間，來表示罐內(nèi)平均溫度，通過調(diào)節(jié)閥門按比例動作來調(diào)節(jié)冷卻液的流量以達到控制罐內(nèi)溫度的目的。整個下位機系統(tǒng)可以對6個罐進行檢測控制，但是由于所測溫度不能準(zhǔn)確反映罐內(nèi)因?qū)α鞫纬傻母鞑糠譁囟鹊淖兓韵拗屏丝刂凭?，影響生產(chǎn)效率。還有，黑龍江電子技術(shù)研究所所開發(fā)的啤酒發(fā)酵過程儀表集散型控制系統(tǒng)中，冷卻液的控制器件采用由固態(tài)繼電器驅(qū)動的電動調(diào)節(jié)閥， 通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制冷卻液流量，但是每個電動調(diào)節(jié)閥都要有位置反饋電路，來對應(yīng)閥門開度，固態(tài)繼電器

16、和智能儀表都有光隔離器件，這些無疑增加了系統(tǒng)的復(fù)性和不穩(wěn)定性。而且由于發(fā)酵罐的罐區(qū)底部環(huán)境潮濕，容易生銹和損壞，維修量大，使用不方便。另外，山東自動化研究所研制的啤酒發(fā)酵罐微機控制系統(tǒng)中溫度的測量精度得到提高，并且采用了“等等看看”與常規(guī)PID相結(jié)合的復(fù)合控制算法，這可以說是一種仿人工操作的非連續(xù)的控制方式，它對溫度偏差的調(diào)節(jié)不是連續(xù)進行的，只有在偏差大到必須改變控制量時，才使其發(fā)生相應(yīng)的變化。但是在系統(tǒng)的等待時間段內(nèi)， 不對溫度進行檢測、控制，由此可以看出這種算法的局限性是不能反映啤酒發(fā)酵過程的時變性。綜上可以看出，目前在國內(nèi)的啤酒發(fā)酵工業(yè)中存在的問題主要是：對發(fā)酵罐內(nèi)的反應(yīng)溫度協(xié)調(diào)控制的問

17、題、控制執(zhí)行器件的選用以及采用合理的控制算法。因此需要對啤酒發(fā)酵的溫度控制進行技術(shù)上的改進和優(yōu)化，以滿足工藝的要求。 2.1 課題的提出和研究內(nèi)容 隨著人們生活水平的提高，對物質(zhì)的享受要求也越來越高，為了能讓人們不出家門就能品嘗到美味的啤酒，一臺家釀啤酒機是家居生活的新的需求，針對目前市場上的空缺，特提出研制家釀啤酒機這一課題。 啤酒發(fā)酵是整個啤酒生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，是一個復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程, 發(fā)酵溫度的控制是影響啤酒發(fā)酵好壞的主要因素。在發(fā)酵過程中，溫度是一個非常重要的參數(shù)，在發(fā)酵的不同階段，對溫度控制也不一樣。在周期為 20 多天的發(fā)酵過程中, 根據(jù)酵母的活動能力, 生長繁殖的快

18、慢, 對發(fā)酵液有不同的溫度要求。如果能將發(fā)酵溫度控制在給定的溫度范圍內(nèi), 就能使酵母的繁殖和衰減, 麥汁中糖度的消耗和雙乙酰等雜質(zhì)的含量都達到最佳狀況, 從而取得較好的產(chǎn)品質(zhì)量。因此對發(fā)酵溫度進行控制便成了整個發(fā)酵過程的關(guān)鍵。對于啤酒發(fā)酵過程來說，由于控制作用必須經(jīng)歷較大的滯后才能在被控變量上得到體現(xiàn)，以致當(dāng)被控變量的反饋反映出控制作用時，往往會 4 輸入過多的控制量，導(dǎo)致系統(tǒng)的超調(diào)甚至失穩(wěn)，而系統(tǒng)的時變性會給常規(guī) PID 控制的魯棒性提出更高的要求。因此在啤酒發(fā)酵過程中采用常規(guī) PID 控制是不適宜的。曾經(jīng)有人通過微機對被控過程的輸入、輸出量進行采集，采用離線回歸辯識的方

19、法，取得了該過程的模型。那是一個近似帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，但值得注意的是，由于發(fā)酵的前期、中期、后期的熱交換有很大的差異，在此過程中被控對象的參數(shù)有較大的變化，因此基于被控對象精確模型的經(jīng)典控制法，難于取得很好的效果。因此目前研究利用模糊控制算法控制發(fā)酵的溫度，并利用上位機加以監(jiān)控，實現(xiàn)智能化的控制系統(tǒng)。 2.2 智能控制的發(fā)展趨勢 當(dāng)今時代是信息化時代，各個領(lǐng)域常以信息的獲取與利用為中心，一些先進技術(shù)， 如信息傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)及計算機控制技術(shù)正在飛速發(fā)展并不斷變革。智能化是現(xiàn)代控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。所謂智能是指隨外界條件的變化，具有確定正確行動的能力，也即具有人的思維能力以及推

20、理并作出決策的能力。 從溫度控制系統(tǒng)的智能化的措施來看，以單片機為核心構(gòu)成的微型溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置己被國內(nèi)外許多公司和單位作為研究對象，客觀存在的硬件簡單，軟件豐富， 能方便地實現(xiàn)現(xiàn)代化控制規(guī)律和多種功能，性能優(yōu)良，運行、調(diào)試都非常方便，且生產(chǎn)成本低，可加快生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代，已開始受到重視和歡迎。加之近年來，單片機的性能不斷提高，而價格卻逐年降低，所以單片機溫度控制裝置將具有廣闊的發(fā)展和運用前景。 另一個智能化的措施就是控制算法的加入，目前以模糊控制為核心的控制算法被廣泛的應(yīng)用。模糊控制系統(tǒng)是基于知識或基于規(guī)則的系統(tǒng)。它的核心就是由所謂的IF ——THEN規(guī)則所組成的知識庫。模糊系統(tǒng)

21、理論的最大貢獻就是它為從知識庫向非線形映射的轉(zhuǎn)換提供了一套系統(tǒng)的程序。正是由于這一轉(zhuǎn)換，我們才能將基于知識的系統(tǒng)（模糊系統(tǒng)）采用同數(shù)學(xué)模型及傳感器測量一樣的方式，應(yīng)用到工程應(yīng)用中（控制、信號處理及通信系統(tǒng)等）。這樣，最終組合而成的系統(tǒng)的分析和設(shè)計就會以數(shù)學(xué)這種嚴(yán)密方式來進行。 2.3 家釀啤酒機的設(shè)計方案 本家釀啤酒機所實現(xiàn)的功能為：加熱、恒溫、制冷、防溢、報警和溫度時間顯示。整個系統(tǒng)的工作過程為：首先將物料加熱至 30～35℃（保溫 30 分鐘）→用 30 分鐘時 5 間升溫至 50～55℃（保溫 30 分鐘）→用 30 分鐘時間升溫至 65～70℃進行糖化（保溫 9

22、0 分鐘）→添加啤酒花煮沸（10 分鐘）→自來水噴淋冷卻至 10～12℃→去除麥槽添加酵母→保持 12～14℃進行發(fā)酵（48～72 小時）→降溫至 2～4℃沉淀酵母（12～ 24 小時）。發(fā)酵溫度的工藝設(shè)定曲線如圖 2.1 所示。 溫度 5分鐘 99 6 65-70 50-55 30-35  30分鐘  30分鐘 90分鐘 12-14 2-4  72小時 24小時 時間 圖 2.1 3 家釀啤酒機系統(tǒng)控制方案 在本次設(shè)計中溫度控制系統(tǒng)如圖3.1所示，控制對象為發(fā)酵罐，檢測元件為溫度傳

23、感器、液位傳感器，執(zhí)行器件為繼電器與調(diào)節(jié)閥門。溫度控制部分，它包括單片機電路、過程輸入輸出通道、鍵盤、顯示器、通訊接口電路和穩(wěn)壓電源。 圖 3. 1 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 本系統(tǒng)共分兩大部分，分別是控制與通訊部分和人機界面部分。控制與通訊部分 實現(xiàn)的功能是實現(xiàn)對發(fā)酵罐的溫度控制并實時的發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機進行數(shù)據(jù)監(jiān)測；人機界面的功能是提供對啤酒機的操作途徑并顯示啤酒機的當(dāng)前狀況。 3.1.1 控制與通訊部分的設(shè)計 由于啤酒發(fā)酵過程最重要的是溫度的控制，所以溫度升溫是通過控制電熱絲的導(dǎo)通時間來完成的，啤酒發(fā)酵過程的降溫是通過繞在啤酒發(fā)酵罐外壁上冷帶中的冷卻液來

24、完成的，冷卻液的流量和速度決定了降溫的速度。 根據(jù)以上所述的對本系統(tǒng)的控制要求，為實現(xiàn)發(fā)酵罐的溫度得到監(jiān)控，設(shè)計中采用的方法是在控制周期開始時對發(fā)酵罐內(nèi)的溫度進行采集，并通過模糊控制算法得到控制量，并在一個控制周期內(nèi)向控制通道輸出需要的控制量。 溫度采集選用 DS18B20 溫度傳感器，它集成了溫度傳感器、信號調(diào)整電路、A/D 采樣和轉(zhuǎn)換電路、存儲器等部件。它可以直接以數(shù)字量的形式輸出被測環(huán)境的溫度而不需要配加其它外圍電路。另外，多個 DS1820 可以共用一條數(shù)據(jù)總線與 CPU 進行通信，與傳統(tǒng)的溫度傳感器（AD590、LM35） 一個器件需要一條數(shù)據(jù)線相比，具有十分突出的優(yōu)越性。測溫范

25、圍- 55 ℃～ + 125℃,在- 10℃～ +85℃時精度為0. 5℃，可編程的分辨率為 9～12 位,對應(yīng)的可編程溫度分別為 0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625 ℃， 轉(zhuǎn)換時間為 750ms。 在系統(tǒng)的整個運行過程中還對發(fā)酵罐內(nèi)的液位進行檢測，防止液體溢出。當(dāng)檢測到液位超出最高位置就發(fā)出警報并停止啤酒機的工作。 通訊部分是通過 RS232 接口使下位機與上位機進行通信。上位機的工作任務(wù)為記錄實時工作數(shù)據(jù)并繪制溫度控制曲線，并對下位機實現(xiàn)啟動和停止操作。 3.1.2 人機界面部分的設(shè)計 人機界面主要是提供對啤酒機的操作途徑并反映啤酒機的狀態(tài)。在下位機上用數(shù)碼管顯示當(dāng)

26、前時間和溫度，用兩個按鈕啟動和暫停下位機。為了反映啤酒機當(dāng)前處于的工作階段，用發(fā)光二極管指示當(dāng)前工作階段。 3.1.3 上位機設(shè)計方案 上位機采用 VB 開發(fā)工具開發(fā)界面。上位機要完成的功能是利用 VB 中的 MSCOMM 控件進行通信軟件的開發(fā)，與下位機進行通信，畫出溫度控制曲線圖，表明下位機的工作狀態(tài)，并對下位機進行啟動和停止功能。 3.2 家釀啤酒機設(shè)計分工情況 本次課題分為硬件設(shè)計，軟件設(shè)計和上位機設(shè)計三大模塊。本人在此次設(shè)計中的 7 主要任務(wù)是完成對啤酒機的總體設(shè)計和進行下位機的軟件開發(fā)。 3.3 控制算法 啤酒廠發(fā)酵罐溫度控制過程是一個大時滯，大慣性

27、的過程，采用傳統(tǒng)的控制工藝是不能滿足溫度控制要求的，因此應(yīng)采用恰當(dāng)?shù)目刂扑惴ǎ瑏韺崿F(xiàn)對溫度的控制，以達到工藝的要求。在實際的工業(yè)控制系統(tǒng)中，常規(guī)的PID控制是最容易被考慮和采用的，但是對于大容量、時變、大滯后系統(tǒng)來說，常規(guī)的PID控制一般難以取得滿意的控制效果，究其原因是PID控制忽略了這樣一個事實：控制作用必須經(jīng)歷較大的滯后才能在被控變量上得到體現(xiàn)，致使當(dāng)被控變量的反饋反映出控制作用時，往往會輸入過多的控制量，導(dǎo)致系統(tǒng)嚴(yán)重超調(diào)甚至失穩(wěn)，而系統(tǒng)的時變性會給常規(guī)的PID控制的魯棒性提出過高的要求，因此在啤酒發(fā)酵控制中采用常規(guī)的PID控制是不適宜的。故在本系統(tǒng)中采用模糊控制算法。 3.3.1 模

28、糊控制算法 模糊控制器包括：模糊化、模糊推理和解模糊三部分，其控制系統(tǒng)框圖3.2所示。 圖3.2 本系統(tǒng)采用查表法模糊控制，它的作法是：首先通過事先的離線計算，取得一個模糊控制表，然后將其控制表存放到單片機的程序存儲器中。于是在過程控制中，只需直接根據(jù)采樣和論域變換得來的以論域元素形式表現(xiàn)的e（x）和ec（y），通過查控制表得到對應(yīng)的同樣以論域元素形式表現(xiàn)的控制量u（z），把其乘以比例因子，即可用于控制被控過程，以達到預(yù)期的控制目的。 本系統(tǒng)的模糊控制器采用雙輸入單輸出型, 以誤差及誤差變化作為輸入量, 經(jīng)模糊化，按模糊控制規(guī)則定出輸出量。模糊控制器選用實際溫度Y與溫度給定值R的偏

29、差 e=Y-R及其偏差變化率ec作為輸入語言變量，把控制繼電器道通的占空比變化量U選作為輸出語言變量。 溫度誤差的范圍設(shè)定為+ e , 將區(qū)間[ - e , +e ] 范圍的精確級分為9個等級： E = { - 4 , - 3 , - 2 , - 1 , 0 , + 1 ,+ 2 , + 3 , + 4 }，則溫度誤差e的量化因子應(yīng)為： 8 k = 4 1 e E 的語言變量集即模糊狀態(tài)分為5個： E = { NB , NS , ZE , PS , PB } 根據(jù)操作者的經(jīng)驗得模糊變量e 的賦值如表3.1所示。 表3.1 u E e

30、-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 NB 1 0.33 0 0 0 0 0 0 0 NS 0 0.4 1 0.4 0 0 0 0 0 ZE 0 0 0 0.2 1 0.2 0 0 0 PS 0 0 0 0 0 0.4 1 0.4 0 PB 0 0 0 0 0 0 0 0.35 1 設(shè)溫度誤差變化率的論域為+ ec , 將區(qū)間[ - ec , +ec ] 范圍的精確級分為9個等級： EC = {- 4 , - 3 , - 2 , - 1

31、, 0, + 1 ,+ 2 , + 3 , + 4 }，則溫度誤差變化率ec的量化因子應(yīng) 4 為： k2 = ec 9 表3.2 EC 的語言變量集即模糊狀態(tài)分為5個： EC = { NB , NS ,ZE , PS , PB } 根據(jù)操作者的經(jīng)驗得模糊變量ec 的賦值如表3.2所示。 EC u ec -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 NB 1 0.33 0 0 0 0 0 0 0 NS 0 0.4 1 0.4 0 0 0

32、0 0 ZE 0 0 0 0.2 1 0.2 0 0 0 PS 0 0 0 0 0 0.4 1 0.4 0 PB 0 0 0 0 0 0 0 0.35 1 設(shè)輸出的論域為+ u , 將區(qū)間[ - u , +u ] 范圍的精確級分為9個等級： U= {- - 4 , - 3 , - 2 , - 1 , 0 , + 1 ,+ 2 , + 3 , + 4 }，則u的量化因子應(yīng)為： k = u 3 4 U 的語言變量集即模糊狀態(tài)分為5個： U = { NB , NS , ZE , PS , PB } 模糊控

33、制規(guī)則，實質(zhì)上是將操作者在控制過程中的實踐經(jīng)驗加以總結(jié)而得到的一條條模糊條件語句的集合，通常簡寫為一個表，稱為模糊控制狀態(tài)表。 考慮溫度偏差e為負(fù)的情況。當(dāng)e為負(fù)大時，無論ec的變化如何，為盡快消除偏差， 應(yīng)使控制量增加較快，所以控制量u的變化取正大，即有控制規(guī)則組如下： (1) IF E=NB and EC=PB then U=PB (2) IF E=NB and EC=PS then U=PB (3) IF E=NB and EC=ZE then U=PB (4) IF E=NB and EC=NS then U=PB 當(dāng)偏差e為負(fù)小或0時，為了防止超調(diào)并使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，就要根

34、據(jù)偏差的變化來確定控制量的變化。若ec為正，表明偏差有減小的趨勢，所以可取較小的控制量，即有控制規(guī)則如下： (5) IF E=NS and EC=ZE then U=PS (6) IF E=NS and EC=PS then U=ZE (7) IF E=NS and EC=PB then U=NS (8) IF E=ZE and EC=ZE then U=ZE (9) IF E=ZE and EC=PS then U=NS (10) IF E=ZE and EC=PB then U=NB 當(dāng)偏差e為負(fù)小或0時，而ec為負(fù)時，偏差有增大的趨勢，所以這時應(yīng)使控制量增加，去控制規(guī)則如下

35、： (11) IF E=ZE and EC=NS then U=PS (12) IF E=ZE and EC=NB then U=PB (13) IF E=NS and EC=NS then U=PS (12) IF E=NS and EC=NB then U=PB 取得了以上對應(yīng)于偏差e為負(fù)或為0的控制規(guī)則后，根據(jù)系統(tǒng)的工作特點，當(dāng)偏差和偏差變化率同時變號時，控制量的變化也應(yīng)變號。這樣當(dāng)偏差為正時，可對稱地得到控制量變化的值。最終形成一個模糊控制狀態(tài)表如表3.3所示。 10 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 12 頁 共 43 頁 表3.3

36、 U EC E NB NS ZE PS PB NB X PB PB PS NB NS PB PS PS ZE NB ZE PB PS ZE NS NB PS PB ZE NS NS NB PB PB NS NB NB X 最后是模糊控制表的求法。把溫度偏差e和偏差變化率ec對應(yīng)的論域值中的全部元素的所有組合采用重心法計算出相應(yīng)的控制量的對應(yīng)值，構(gòu)成模糊控制器的控制表，如表3.4所示。重心法也稱力矩法。它是對模糊推理的結(jié)果的所有元素求取重心元素的方法。重心法把模糊量的重心元素作為反模糊化之后得

37、到的精確值u，求取公 m (ui ) ui 式為： u = i m(ui ) i 表3.4 u ec e -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -4 4 3 3 2 2 3 0 0 0 -3 3 3 3 2 2 2 0 0 0 -2 3 3 2 2 1 1 0 -1 -2 -1 3 2 2 1 1 0 -1 -1 -2 0 2 2 1 1 0 -1 -1 -2 -2 1 2 1 1 0 -1

38、 -1 -2 -2 -3 2 2 1 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 3 0 0 0 -2 -2 -2 -3 -3 -3 4 0 0 0 -3 -2 -2 -3 -3 -4 11 4 下位機軟件程序設(shè)計 本次課題軟件的主要部分是下位機軟件的設(shè)計，利用單片機內(nèi)部的特點，來實現(xiàn)對溫度控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)顯示以及輔助的功能，如時間的顯示， 溫度的調(diào)節(jié)控制、控制過程的開始與結(jié)束等。 在軟件系統(tǒng)的設(shè)計中，考慮到程序的可讀性，系統(tǒng)的可擴展性，以及升級的需要， 程序設(shè)計過程采用模塊化的設(shè)計方法，每個

39、模塊實現(xiàn)一定的功能，模塊與模塊間功能相對獨立，這樣就使得程序結(jié)構(gòu)清晰。另外，模塊的功能相對獨立，同一模塊可以應(yīng)用在不同的地方，這增加了代碼的使用效率。 本系統(tǒng)的軟件采用C語言和匯編語言編寫，C語言作為一種編程語言，移植性好， 便于調(diào)試，它是一種較好的語言工具。 4.1 系統(tǒng)構(gòu)成 本系統(tǒng)的軟件由主程序MAIN模塊、定時/計數(shù)器TO中斷服務(wù)模塊、串行口中斷服務(wù)模塊、按鍵處理模塊、通信模塊、顯示模塊、溫度采集模塊、模糊控制算法模塊等構(gòu)成。其中定時/計數(shù)器TO中斷服務(wù)模塊中又包括時鐘計算、輸出控制子程序。各模塊功能說明如下： 主程序模塊：完成系統(tǒng)自檢、初始化、協(xié)調(diào)各模塊工作。 定時/計數(shù)器

40、TO 中斷服務(wù)模塊：在這個子程序中要完成對系統(tǒng)時鐘的計算，對發(fā)酵罐控制周期的計算和通過模糊控制算法得到的輸出量進行輸出控制。 串行口中斷服務(wù)模塊：讀取上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并對串行中斷進行復(fù)位。 按鍵處理模塊：完成對下位機啟動運行和停止運行的功能。顯示模塊：完成系統(tǒng)時間和當(dāng)前溫度的數(shù)據(jù)顯示。 溫度采集模塊：通過DS18B20完成對發(fā)酵罐的溫度數(shù)據(jù)的采集。 模糊控制算法模塊：根據(jù)溫度偏差和溫度偏差率，利用模糊控制算法，計算出系統(tǒng)應(yīng)輸出的控制量。 整個系統(tǒng)的設(shè)計思路是：程序開始時,對定時器進行初始化，由10ms產(chǎn)生一次中斷，初始化定時器T0，計數(shù)初值為TH0=0xDB；TL0=0xFF；

41、設(shè)置定時器工作的模式為TMOD=0x01。等待系統(tǒng)開始標(biāo)志f置1后啟動整個系統(tǒng)工作，進入系統(tǒng)的功能函數(shù)， 判別系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并用發(fā)光二極管指示。本系統(tǒng)采用2秒的控制周期，在每個控制周期開始前進行溫度采集和模糊控制計算，得到的輸出控制量在時鐘T0中斷服務(wù) 13 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 14 頁 共 43 頁 模塊中對輸出進行控制。 4.2 主程序MAIN模塊設(shè)計 開 始 分配顯 示寄存 器內(nèi)容 開 始 主程序首先對系統(tǒng)進行初始化，檢測液位，如果超出標(biāo)準(zhǔn)液位，則發(fā)出警報，并掃描鍵盤等待啟動命令，即啟動標(biāo)志 f=1。若得到啟動命令

42、則進入系統(tǒng)功能函數(shù)，否則進行溫度檢測并顯示當(dāng)前溫度。在主程序里每執(zhí)行完一次系統(tǒng)功能函數(shù)，則進行一次鍵盤掃描。主程序的流程圖如圖 4.1 所示。 N F=1? Y 溫度采集 調(diào)用功 能函數(shù) 鍵盤掃描 液位檢測 顯 示 初始化 N 6位 數(shù) 據(jù)是 否送完 Y 8 個數(shù)碼 管同 時顯示 返 回 把段 碼 串入7 4H C 59 5 查此 顯 示數(shù)字 的 段碼 選中下一 位 選中第 一位 圖 4.1 圖 4.2 4.3 顯示模塊 在本系統(tǒng)的設(shè)計中作為人機對話的一個重要部分就是顯示

43、器，硬件電路中使用6 位LED作為系統(tǒng)的顯示器，在軟件中dis[6]是顯示寄存器。在顯示模塊中還有一個重要的狀態(tài)顯示，就是用發(fā)光二極管指示目前系統(tǒng)的工作階段，每當(dāng)前一個階段的完成后，階段號就加1，系統(tǒng)就進入下一階段。數(shù)碼管顯示流程圖如圖4.2所示。 4.4 溫度采集模塊 本系統(tǒng)的溫度采集選用 DS18B20 溫度傳感器。在程序設(shè)計中一般有四個步驟：初始化命令；傳送 ROM 命令；傳送 RAM 命令；數(shù)據(jù)交換命令。由于 DS18B20 有著嚴(yán)格的時序控制，因此在進行溫度采集時必須關(guān)閉所有的中斷，保證 DS18B20 安全的工作。 初始化的時序是單片機先發(fā)出480～960us

44、的復(fù)位脈沖，在15～60us后，DS18B20 發(fā)出60～240us的應(yīng)答脈沖，完成對DS18B20的初始化。 DS18B20 的傳送命令有：讀 ROM 命令（33H），匹配 ROM 命令（55H），跳過 ROM 命令（CCH），搜索 ROM 命令（F0H），報警搜索命令（ECH）。傳送 RAM 命令有：溫度轉(zhuǎn)換命令（44H），讀存儲器命令（EBH），寫存儲器命令（4EH），復(fù)制存儲器命令（48H），讀 EEPROM 命令（B8H），讀供電方式命令（B4H）。數(shù)據(jù)交換命令是用具體的讀/寫時序脈沖讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。 對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。DS18

45、B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要 60us 才能完成。 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時， 單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。溫度采集模塊的流程圖如圖 4.3 所示。 當(dāng)DS18B2

46、0 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1、2字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃/LSB形式表示。溫度值格式如下。 低字節(jié)格式： 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 高字節(jié)格式： S S S S S 26 25 24 當(dāng)符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)S=1時，先將補碼變換為原碼， 再計算十進制值。在本系

47、統(tǒng)中對溫度的精度只需要到1℃，因此在轉(zhuǎn)換時去掉寄存器中的小數(shù)部分，得到整數(shù)部分的十六進值后再通過查表將16進制的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓縮BCD碼。 14 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 17 頁 共 43 頁 圖 4.3 4.5 模糊控制算法模塊 由于本系統(tǒng)使用的是查表法模糊控制算法，在實際使用中只需進行查控制表就可得到控制量。因此模糊控制器按以下步驟工作： 第一步 在每個控制周期中采樣系統(tǒng)的輸出 Y(k)，并求取實際的即時偏差 e(k) 和偏差變化率 ec(k)如下： e(k)=Y(k)–R ec(k)=e(k)–e(k–1) (k=0

48、,1,2…) 第二步 將實際的 e(k)和 ec(k)分別乘以量化因子k1 和k2 ，取得以相應(yīng)論域元素表征的查找控制表所需的x和y 值。 第三步 以x和y 查找控制表，得到輸出控制量的論域值，再將此論域值乘以量 化因子k3 ，便得到實際控制量，輸出去控制被控對象。 模糊控制算法的流程圖如圖 4.4 所示。 15 圖 4. 4 4.6 定時/計數(shù)器TO中斷服務(wù)模塊 開 始 是 否 m< 100 定時/計數(shù)器 T0 中斷服務(wù)模塊完成的功能是進行系統(tǒng)時鐘的計算，系統(tǒng)控制周期的計算，對系統(tǒng)控制量進行輸出。本系統(tǒng)中 T0 每 10ms 產(chǎn)生一

49、個中斷，因此當(dāng)每產(chǎn)生100 次中斷時，系統(tǒng)時鐘的秒寄存器就加 1。 控制量是否大于 0 Y 控制周 期計算 時鐘計算 此外系統(tǒng)控制周期為 2 秒，也就是 200 個 T0 中斷為一個控制周期，每產(chǎn)生一個 T0 中斷， 控制周期寄存器減 1，當(dāng)控制周期寄存器為 0 時，對系統(tǒng)輸出量重新賦值，并對一些系統(tǒng) 系統(tǒng)標(biāo) 志修正 Y 控制周期 是否等于 0 N 返回 加熱控制量減 1 不加熱 標(biāo)志進行修正。系統(tǒng)控制量也是在 T0 中斷中 N 進行處理，每來一個 T0 中斷，首先判斷控制量寄存器的值是否大于 0，當(dāng)其值大于 0 時， 系統(tǒng)控制量

50、寄存器減 1，輸出高電平；當(dāng)其值不大于 0 時，系統(tǒng)輸出低電平。故 T0 中斷服務(wù)模塊的流程圖如圖 4.5 所示。 圖 4. 5 16 5 系統(tǒng)調(diào)試 5.1 仿真器和調(diào)試軟件的使用 本系統(tǒng)的調(diào)試是利用的 TKS 系列的仿真器，調(diào)試軟件是 Keil 編譯軟件。TKS系列仿真器可以實時在線仿真PHILIPS半導(dǎo)體公司的80C51系列單片機的同時， 還能夠?qū)崟r在線仿真ATMEL、HY、Winbond等公司兼容MCS-51內(nèi)核的標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機， 徹底解決80C51開發(fā)中的仿真工具的瓶頸問題。TKS仿真器可以選用外部晶振作為系統(tǒng)時鐘，同時還提供6MHz、12MHz、24MH

51、z三個內(nèi)部晶振。利用微機把源程序匯編為目標(biāo)程序并通過串行口把目標(biāo)程序送入仿真機。 Keil是基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成工程建立和管理，編譯，連接，目標(biāo)代碼的生成，軟件仿真，硬件仿真等完整的開發(fā)流程。尤其C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達到了較高的水平。整個調(diào)式軟件的使用流程為：建立工程→為工程選擇目標(biāo)器件→設(shè)置工程的配置參數(shù)→打開/建立程序文件→編譯和連接工程→使用TKS仿真器對應(yīng)用程序進行仿真→將生成的Hex文件燒寫到ROM中運行測試。 5.2 模塊程序的調(diào)式 在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)前必須保證各個模塊調(diào)試正確，在每個模塊單獨通過調(diào)試

52、后才能把它們串聯(lián)起來，進行整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)。 5.2.1 顯示模塊的調(diào)試 顯示模塊主要是顯示時間和溫度的數(shù)據(jù)，用 74HC595 驅(qū)動數(shù)碼管。先調(diào)試數(shù)碼管能被正確點亮，接著對數(shù)碼管的每個段逐個單獨點亮，列出每個數(shù)字的正確段碼。最后能做到正確顯示 0～9 每個數(shù)字，至此本模塊調(diào)試才算通過。 5.2.2 溫度采集模塊的調(diào)試 溫度采集是選用的 DS18B20 溫度傳感器，該傳感器有著嚴(yán)格的時序要求。在調(diào)試時必須嚴(yán)格按照它的時序要求。先調(diào)試初始化程序，在保證初始化程序正確后，才能進行寫操作和讀操作的調(diào)試。由于在 DS18B20 工作時不能有中斷，因此，在調(diào)試時不能使用斷點操作，調(diào)試結(jié)果主要看溫度

53、寄存器里的溫度數(shù)據(jù)是否正確。由于此模塊是用匯編語言編寫的，所以必須注意調(diào)用該模塊時 C 語言與匯編語言之間的參數(shù)傳遞情況。在 Keil 編譯器中參數(shù)的出口和入口都是 R6，R7，高字節(jié)是存在 R6，底字節(jié)是存在 R7。 18 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 18 頁 共 43 頁 5.2.3 定時器/計數(shù)器 T0 中斷服務(wù)模塊的調(diào)試 定時/計數(shù)器 T0 中斷服務(wù)模塊完成的功能是進行系統(tǒng)時鐘的計算，系統(tǒng)控制周期的計算，對系統(tǒng)控制量進行輸出。調(diào)試此子程序時在每個功能程序前設(shè)置斷點，在程序運行到每處時，都必須查看每個相關(guān)參數(shù)是否正確，完成的功能是否與

54、程序設(shè)計的目的相一致。 5.2.4 模糊控制算法模塊的調(diào)試 模糊控制算法模塊的調(diào)試是人為設(shè)置算法里的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)得到運行程序后的結(jié)果，然后與手工計算得到的結(jié)果相比較。在調(diào)試時盡量把模糊控制表里的每一個可能出現(xiàn)的情況都實現(xiàn)一次。 5.3 系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是把每個模塊按照系統(tǒng)功能組合在一起，主要是完成各個模塊間的連接。在整個系統(tǒng)的開始階段，完成一些寄存器和重要參數(shù)的設(shè)置，然后打開通信端口， 整個系統(tǒng)的啟動命令通過鍵盤或上位機送出，啟動之后進入系統(tǒng)主要功能工作階段。 在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中出現(xiàn)的一個重要問題是 DS18B20 的使用，由于 DS18B20 在工作時必需關(guān)閉所有中斷，但系統(tǒng)的

55、時鐘是在 T0 中斷中計算的，因此每進行一次溫度轉(zhuǎn)換就必需對時間做出修正，以保證系統(tǒng)時鐘的正確。 在本系統(tǒng)中，許多模塊的工作都是通過判斷一些標(biāo)志位來決定本模塊是否可以運行的。加入這樣的手段有利于協(xié)調(diào)各個模塊的工作，使系統(tǒng)穩(wěn)定的工作。 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 22 頁 共 43 頁 結(jié) 論 本課題是基于單片機的家釀啤酒機控制系統(tǒng)的研發(fā)，是以溫度測控智能化為宗旨。本課題采用了模糊控制算法的基本原理和應(yīng)用方法，完成了一個基本的控制系統(tǒng)和通信功能。在課題中重點研究了模糊控制算法的實踐應(yīng)用，嘗試智能化的控制的方案。 本家釀啤酒機控制

56、系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計方法，便于設(shè)計、運行安全可靠，經(jīng)過在實驗室的調(diào)試，表明系統(tǒng)工作正常、穩(wěn)定，能完成對溫度曲線的控制，但由于時間和條件的限制，系統(tǒng)中的降溫手段無法實現(xiàn)。由于系統(tǒng)軟件主要采用C語言編寫， 軟件調(diào)試、維護方便，可移植性強?？梢宰鳛橐环N先進的啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)來取代常用的人工操作。當(dāng)然，由于時間比較短暫，條件不夠成熟，本課題完成的還不夠完善，其中還有一些不盡如人意的地方，例如系統(tǒng)的降溫手段無法實現(xiàn)，本系統(tǒng)還具有很大的完善空間。 在本次課題的研究工作過程中，我深深地體會到理論研究與實際應(yīng)用之間的巨大差距，開展理論研究是實際應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，而要將理論成果應(yīng)用于實際工程中， 還需要

57、多接觸現(xiàn)場，積累經(jīng)驗。另外，我在研究工作的過程中真正體會到許多老師說的“不要小看每一步瑣碎的工作”的意義，很多工作當(dāng)時看起來也許很瑣碎而且沒有什么意義，但卻有可能對將來的工作產(chǎn)生或多或少的影響，而且這種辦事態(tài)度所培養(yǎng)出來的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng).更是能讓人終生受益的。 19 致 謝 回顧歷時幾個月左右的從理論準(zhǔn)備，到實踐準(zhǔn)備，到系統(tǒng)設(shè)計實施，到最后撰寫論文、定稿，此時，我思緒萬千心里充滿了對曾經(jīng)幫助過我的老師、同學(xué)們，以及曾經(jīng)實習(xí)過的公司的感激。 首先感謝王泰教授，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)的榜樣； 他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的

58、啟迪。在我做畢業(yè)設(shè)計的過程中， 王老師從方問性的指引到具體問題的分析，一次又一次的不厭其煩的給予我指導(dǎo)，使我擺脫了最初的迷茫，明確了方向，最后完成了我的畢業(yè)設(shè)計。 我還要感謝的是無錫信捷電子的李新總經(jīng)理和鄒駿宇工程師。很有幸能得到李經(jīng)理給與的機會，讓我做單片機的開發(fā)工作。李經(jīng)理對于事業(yè)的執(zhí)著和處事的魄力都讓我敬佩不已，這也使我每天對所從事的事業(yè)而充滿熱情。鄒駿宇工程師是這段時間里對我?guī)椭畲蟮娜?，讓我學(xué)到的東西很多，而且不僅僅是技術(shù)上。和鄒工一起調(diào)程序的時光，也成了我享受工作的時光。鄒工處事嚴(yán)謹(jǐn)、追求完美、對事業(yè)的熱情以及高超的技術(shù)能力，使我在贊嘆的同時，也將成為鄒工一樣的工程師作為了努力學(xué)

59、習(xí)的方向。 最后，借此機會我要向幾年來幫助過我的師長、同學(xué)和朋友們致以我最誠摯的謝 意! 華軼2006．6．3 20 參 考 文 獻 1 趙亮, 侯國銳.單片機C語言編程與實例.北京：人民郵電出版社 2003 2 余永權(quán)，汪明慧，黃英.單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社， 2003 3 王立新.模糊系統(tǒng)與模糊控制教程.北京：清華大學(xué)出版社，2003 4 余永權(quán)，曾碧.單片機模糊邏輯控制.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995 5 章衛(wèi)國，楊向忠.模糊控制理論與應(yīng)用.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社 1999

60、 6 顧濱，趙偉軍，王泰，鮑可進，李鐵香.單片微型計算機原理、開發(fā)及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，2000 7 王建笑，楊建國，寧改嫡，危建國.C51 系列單片機及 C51 程序設(shè)計.科學(xué)出版社 2002 8 戴佳，苗龍，陳斌.51 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例.北京：中國電力出版社2005 9 范風(fēng)強，蘭嬋麗.單片機語言 C51 應(yīng)用實戰(zhàn)集錦.北京：電子工業(yè)出版社 2005 10 毛謙敏.單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：國防工業(yè)出版社 2005 11 尹勇, 王洪成.單片機開發(fā)環(huán)境uVision2 使用指南及USB固件編程與調(diào)試.北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2004 12 胡偉

61、, 季曉衡.單片機C程序設(shè)計及應(yīng)用實例.北京：人民郵電出版社 2003 13 馬忠梅.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社2003 14 周德澤，袁南兒，應(yīng)英著.計算機智能監(jiān)控控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2002.1 15 范逸之，陳立元.Visual Basic 與 RS-232 串行通信控制.北京：清華大學(xué)出版社，2002.6 21 附 錄：軟件代碼 Normal.h: /************************************************************************

62、 definition of data structure added ************************************************************************/ typedef bit BOOLEAN; typedef unsigned char INT8U; // Unsigned 8 bit quantity typedef signed char INT8S; // Signed 8 bit quantity typedef unsigned short INT16U; // Unsigned 16

63、 bit quantity typedef signed short INT16S; // Signed 16 bit quantity typedef unsigned long INT32U; // Unsigned 32 bit quantity typedef signed long INT32S; // Signed 32 bit quantity typedef float FP32; // Single precision floating point typedef double FP64; // Double precision floating point

64、 /*********************************************************************** 用途： 對常用的、普適性的宏的定義 ************************************************************************/ #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long #define OK 1 #define ERR 0

65、 #define ON 0xFF #define OFF 0 #define YES 1 #define NO 0 #define TRUE 1 #define FALSE 0 23 200 2 級 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 24 頁 共 43 頁 /************************************************************************ bit of port 的定義 ***********************************

66、*************************************/ sbit P0_0 = P0 ^ 0; sbit P0_1 = P0 ^ 1; sbit P0_2 = P0 ^ 2; sbit P0_3 = P0 ^ 3; sbit P0_4 = P0 ^ 4; sbit P0_5 = P0 ^ 5; sbit P0_6 = P0 ^ 6; sbit P0_7 = P0 ^ 7; sbit P1_0 = P1 ^ 0; sbit P1_1 = P1 ^ 1; sbit P1_2 = P1 ^ 2; sbit P1_3 = P1 ^ 3; sbit P1_4 = P1 ^ 4; sbit P1_5 = P1 ^ 5; sbit P1_6 = P1 ^ 6; sbit P1_7 = P1 ^ 7; sbit P2_0 = P2 ^ 0; sbit P2_1