SOC型单片机智能温控仪的研究_自动化专业.rar

摘要:近年来，伴随着电子技术和控制理论的快速发展，微处理器的性能得到不断的提高，各种智能算法也被相继开发出来.使得以微处理器和智能算法为基础的自动化仪表往高智能化方向发展.

本课题目的在于对SOC型单片机和以单片机为核心构建数据采集系统进行研究，因此，本次课题研究内容选择研究学习C8051F系列单片机，构建基于单片机的温度控制器，可完成模拟信号的采集、转换和显示，研究温度控制算法.

在本次课题研究中以温度控制为研究对象，铂电阻传感器为测量元器件，单片机为控制核心，232通讯电路为集散管理接口构成整个智能温度控制系统.通过信号采集模块将铂电阻测得的温度信号进行放大和滤波等一系列处理后再进行A/D转换，最后将处理后的信号送给单片机，如果需要进一步对信号数据研究，可以通过串口通讯将采集到的温度数据传到上位机，再由上位机对这一系列数据进行仿真研究，根据仿真曲线图找到最适合本次研究的算法.最后，在系统的各项性能要求上，分析系统的硬件设计、软件设计和抗干扰.

在硬件设计上，以Cygnal公司（于2005年被Silicon Labs公司收购）生产的C8051F020为主要控制芯片，在保证系统性能要求的前提下，尽量以普通元件为主，降低成本.

在软件设计方面，以PID控制为主要核心，结合微处理器特点对算法进行研究和处理.在该系统中，为了减小干扰对测量结果的影响，用低通滤波算法对采样到的温度数据进行处理，然后用PID算法决策输出.

关键词：温度控制；信号处理；微处理器；PID

目录

摘要

abstract

第1章 绪论-1

1.1引言-1

1.2智能温控仪的概述-1

1.2.1集成温度传感器-1

1.2.2智能温度传感器-1

1.2.3智能温度传感器的应用-2

1.3国内外研究现状-2

1.4本课题研究内容-2

1.5小结-3

第2章 总体方案设计-5

2.1 功能要求-5

2.2系统设计特点-5

2.3方案论证-5

2.3.1 PT100测温电路-5

2.4本章小结-7

第3章 系统硬件设计-9

3.1主控芯片C8051F020-9

3.2 信号采集电路-12

3.2.1 Pt100测温电路-12

3.2.2滤波电路-15

3.2.3-A/D转换电路-15

3.3按键电路-17

3.4显示电路-17

3.5通讯电路-18

3.6本章小结-19

第4章 系统控制算法研究-21

4.1控制算法-21

4.1.1数字式PID算法-22

4.1.2模糊自适应PID控制-23

4.2单神经元PID控制-24

4.2.1自适应神经元及学习算法-24

4.2.2 单神经元PID​​控制器及其学习算法-25

4.3算法的嵌入-27

4.4本章小结-28

第5章 软件设计-29

5.1 系统运行环境及总体工作流程-29

5.1.1系统运行环境-29

5.1.2系统总体工作流程-29

5.2 C8051F020单片机模块程序分析-31

5.3 数据采集分析模块-32

5.3.1数字滤波-32

5.3.2数据采集程序-33

5.4中断处理-33

5.5本章小结-34

第6章 总结与展望-35

6.1主要工作总结-35

6.2不足之处及未来展望-35

参考文献-36

致  谢--39

附录B：原理图-41