高温高压染色机中温度采集器的设计和应用

摘要

   本文使用80C51单片机和12位模数转换TLC2543芯片设计温度采集器；用80C51单片机和8位数模转换PCF8591芯片设计了数模转换器，用C51语言编写了采集器和转换器的控制程序。采用串口通信的方式硬件连接温度采集器、数模转换器和电脑主机，系统集成染色控制系统，用MatLab语言编写了染色PID控制程序。

关键词：C51单片机、TLC2543芯片、PCF8591芯片、串口通信

Matlab、PID控制

目录

一、引言

1、温度传感器类型  ……………………………………………………………1

2、工业通信总  …………………………………………………………………2

3、典型计算机控制系统结构  …………………………………………………5

4、PID控制算法种类   …………………………………………………………5

二、数据采集硬件电路和软件设计

（一）模数转换电路和程序

     1.温度传感器及信号调理电路 ………………………………………………6

       1.1.  铂电阻温度传感器特性………………………………………………6

       1.2. 铂电阻电桥接口变换电路 …………………………………………7

       1.3. 差动放大电路 ………………………………………………………8

    2、数码管静态显示电路

       2.1. 74LS164芯片引脚及功能……………………………………………9

       2.2. 74LS164芯片时序图…………………………………………………10

       2.3. 4位共阴极数码管静态显示电路……………………………………10

    3、 12位模数转换电路

       3.1.TLC2543芯片引脚及功能………………………………………………11

       3.2.TLC2543的使用方法…………………………………………………11  

       3.3.A/D转换过程 ………………………………………………………12

       3.4.时序图…………………………………………………………………12

       3.5.模数转换电路…………………………………………………………13

    4、 串行通信电路

       4.1、MAX232芯片引脚及功能……………………………………………14

       4.2串行通信电路…………………………………………………………15

    5、 采集系统控制程序…………………………………………………………15

（二）数模转换电路和程序

      1、数模转换电路

         1.1 PCF8591芯片引脚图………………………………………………25

         1.2 PCF8591引脚功能…………………………………………………25        

      2、数模转换程序……………………………………………………………27

三、高温高压染色机温度控制系统的结构和程序

（一）温度控制系统的结构

     1.系统结构框图……………………………………………………………33

      2.染色升温控制曲线………………………………………………………34

（二）染色控制程序

     1、染色主程序………………………………………………………………34

      2、串口回调函数……………………………………………………………36

      3、定时器PID控制处理程序………………………………………………36

四、系统辨识方法 

     1、系统辨识工具介绍…………………………………………………………40

     2、系统辨识程序………………………………………………………………41

五、PID优化设计和仿真方法

1、优化函数Fminsearch的说明……………………………………………………41 

2、建立目标函数……………………………………………………………………42

参考文献

致谢