智能仪表设计一实验设计任务书（一）课程设计题目温度控制仪表的设计（二）课程设计目的1.了解智能仪表的原理、组成、功能，加深对智能仪表结构、设计方法的认识。2.加深对生产过程控制系统的认识，掌握DDC设计方法。3.掌握MCS—51硬件电路的设计和软件编程方法，熟悉C51的编程调试。4.了解PID算法及其参数整定方法，加深对控制过程的理解。5.培养独立工作能力和相互间协调工作能力。（三）系统框图及性能指标要求TSt+－MCS51脉宽调制固态继电器电加热A/D热敏电阻线性化电路1.系统框图控制对象：风机盘管。2.要求达到的指标：（1）误差不超过±1℃；（2）超调不超过5%；（3）衰减比4：1，要求震荡不超过2次达到稳定；（4）温度控制范围为20~100℃。（四）实验原理设计一控制系统，将风机盘管的送风温度控制在某一设定值。系统利用PT100的温度特性，转变成电压信号（0~5V），经A/D转换后变成数字量，传送给单片机MCS-51，经过数据处理和PID算法计算得控制量，控制固态继电器的闭合时间，从而控制送风温度。在完成基本控制回路的基础上，加入键盘显示功能，形成一个简单的智能化仪表。（五）设计任务1.设计计算（1）主机系统方案论证（2）线性化电路设计（3）控制算法选择及参数整定2.系统调试（1）A/D电路调试（2）控制算法调试（3）显示、键盘的调试*（4）远程控制工作方式的调试3.实验报告目录设计任务书程序设计清单及说明实验步骤实验中的遇到的问题与解决方法实验数据与分析实验总结与体会参考文献（六）设备及仪器InsightME-52仿真器（1套）；风机盘管自控实验台（1套）；计算机（1台）；温度计（1支）；万用表（1只）；多用插座（1个）。（七）实验注意事项实验前必须做好充分的准备。如熟悉工作原理、设备、程序。实验中要有分工，协调配合，使每个同学都能得到实验能力的锻炼。完成实验要有计划，安排好预习、实验、设计和计算等项任务。要努力培养独立工作能力，如有疑问时要经过仔细考虑后与指导教师商讨，实验中要求独立排除一般故障。要注意人身和设备安全，设立小组安全员，既要人人重视又要专人负责。特别要注意防止电源短路，禁止带电接拆线和插拔芯片。二实验内容及步骤熟悉软硬件系统熟悉C51语言，能编写一些简单程序。熟悉Insight防真器操作命令，包括编辑、编译、存（取）盘、断点执行、观察变量值等。熟悉硬件系统，结合实际系统读懂电路原理图，了解系统的构成和搭建。控制对象特性实验在本实验设计中测定对象特性采用飞升曲线法。控制对象为风机盘管系统。要求给电加热器一个阶越信号，在数字控制中可以通过脉宽调制输出一个周期固定，占空比固定的脉冲给继电器，控制继电器动作，达到给电加热器一个阶越信号的目的。送入阶越信号后，用温度计观察风机盘管送风温度，每隔一定温度记下时间间隔，得到温度随时间的变化曲线，用作图法求出对象特性参数τ、Ts、K，根据附录中的计算公式求出比例系数、微分时间、积分时间、滞后时间及过渡过程时间。实验步骤：在熟悉开发系统的基础上，编写一个定时程序，定时时间为30ms，即为脉宽基数（也可以根据要求改变定时时间）。脉宽=控制量*脉宽基数在P1.0管脚输出一个周期为3秒，脉宽一定的负脉冲（占空比一定）。定时程序联机调试连接实验台电源、仿真器电源。重新启动仿真软件Medwin。飞升实验按下“手动风机”和“手动水泵”，检查并确认风机、水泵已经正常工作。使用玻璃管温度计测量风机盘管送风温度，待送风温度稳定后开始实验，点击MedWin开发程序运行按钮，给电加热器一个阶越信号。运行按钮记录滞后时间。从电加热器加热时间到温度计读数开始有变化之间的时间间隔。记录飞升曲线上各点坐标。以起始时刻为零，每隔30s记下温度值，直至温度在3~5分钟内不再升高为止。将各点连成曲线，在曲线最陡处做切线，按附录1介绍的方法求出滞后时间、等效过渡过程时间，计算比例系数、微分时间、积分时间、比例度、微分常数、积分常数。A/D电路的调试实验步骤：A/D电路调试硬件调试：A/D模拟信号输入端分别接模拟地和+5V，编写一个A/D采样程序，读出采样值，如果分别为00H和FFH，说明硬件电路正常。软件调试（输入信号数字滤波程序）：编写数字滤波程序，这里采用均值滤波。利用软件补偿线性化电路仅仅采用线性化电路并不能使热敏电阻非线性完全补偿，还需要软件对其修正。具体方法如下：首先使电热杯加热，利用前面的采样程序，每5℃记下线性化电路输出U及A/D后的数字量，得到一组温度值与A/D采样后