單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師： 合 作 指 導(dǎo) 教師： 專業(yè)名稱： 所在學(xué)院： 2013 年 5 月 目錄 摘要 .i 引言 .ii 第一章 啤酒發(fā)酵工藝概述 .1 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) .4 2.1 概述 .4 2.2 模擬量輸入通道 .5 2.2.1 模擬量輸入通道的一般結(jié)構(gòu)形式 .5 2.2.2 模擬量輸入通道設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題 .5 2.2.3 a/d 轉(zhuǎn)換器.6 2.3 模擬量輸出通道 .7 2.3.1 模擬量輸出通道設(shè)計(jì) .7 2.3.2 模擬量輸出通道設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題 .8 2.3.3 d/a 轉(zhuǎn)換器.8 第三章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

2、 .10 3.1 計(jì)算機(jī) ddc 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的要求 .10 3.2 數(shù)據(jù)采集 .10 3.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制方式 .10 3.2.2 數(shù)據(jù)采集程序 .10 3.2.3 標(biāo)度變換程序 .10 3.3 給定工藝曲線的實(shí)時(shí)插補(bǔ)計(jì)算 .11 3.4 控制算法 .11 3.5 軟件調(diào)試 .12 第四章 總結(jié) .13 致 謝 .14 參考文獻(xiàn) .15 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) i i 摘要 我國的啤酒市場(chǎng)非常巨大，國內(nèi)生產(chǎn)啤酒的企業(yè)數(shù)以百計(jì)，但與國外的主要啤酒生產(chǎn)廠家 相比大部分企業(yè)技術(shù)落后，大部分處于手動(dòng)控制階段，只有極少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化。由于啤 酒生產(chǎn)是一

3、個(gè)利用生物加工進(jìn)行生產(chǎn)的過程，生產(chǎn)周期長，過程參數(shù)分散性大，傳統(tǒng)操作方式 難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。近年來，國外的各大啤酒生產(chǎn)廠家紛紛進(jìn)軍中國市場(chǎng)，憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)與 國內(nèi)的啤酒生產(chǎn)廠家爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額。國內(nèi)的啤酒行業(yè)迫切要求進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)率，保 證產(chǎn)品質(zhì)量，以確保在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。 發(fā)酵過程計(jì)算機(jī)上控制，特別是微機(jī)控制，己經(jīng)在我國發(fā)酵工業(yè)中推廣應(yīng)用，我國大型的 發(fā)酵罐有 7000 多臺(tái)，若都能用微機(jī)控制，發(fā)酵效益的提高是十分可觀的。發(fā)酵過程中微機(jī)控制 應(yīng)用，早期的有多 std 總線的微機(jī)系統(tǒng)，最近的有工業(yè) pc 機(jī)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便 宜，使用靈活方便，但是軟件開發(fā)的工作量

4、較大，用戶修改控制方案較麻煩，近來，有各種不 同改進(jìn)型的微機(jī)系統(tǒng)供發(fā)酵過程控制應(yīng)用。 隨著的小型集散控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，在發(fā)酵工業(yè)上現(xiàn)已采用先進(jìn)的集散控 制系統(tǒng)來控制發(fā)酵過程。例如，用 yewpak, n-90, 11l, jx, focus 等中小型集散控系統(tǒng)控制青 霉素發(fā)酵，谷氨酸發(fā)酵等。隨著微機(jī)在發(fā)酵過程控制中的應(yīng)用不斷發(fā)展，各種測(cè)量傳感器、二 次儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的完善，發(fā)酵罐系統(tǒng)完全自動(dòng)化操作和控制的目的就可以實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞:流量閥,微機(jī)控制,自動(dòng)控制 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) ii ii 引言 單片機(jī)誕生于 1971 年，經(jīng)歷了 scm、mc

5、u、soc 三大階段，早期的 scm 單片機(jī)都是 8 位 或 4 位的。其中最成功的是 intel 的 8031，此后在 8031 上發(fā)展出了 mcs51 系列 mcu 系統(tǒng)。 基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn) 了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā) 展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著 intel i960 系列特別是后來的 arm 系列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng) 單片機(jī)，全稱單片微型計(jì)算機(jī)（英語：single-chip microcom

6、puter） ，又稱微控制器 （microcontroller） ，是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器（timer/counter） 、各種輸入輸出接 口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比， 它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但 存儲(chǔ)量小，輸入輸出接口簡(jiǎn)單，功能較低。由于其發(fā)展非常迅速，舊的單片機(jī)的定義已不能滿 足，所以在很多應(yīng)用場(chǎng)合被稱為范圍更廣的微控制器；由于單芯片微電腦常用于當(dāng)控制器故又 名 single chip microcontroller，但是目前在中國大陸仍多沿用“單片機(jī)”的稱呼。 單

7、片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處 理器 cpu 隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram、只讀存儲(chǔ)器 rom、多種 i/o 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能 （可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一 塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì) 80 年 代，由當(dāng)時(shí)的 4 位、8 位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的 32 位 300m 的高速單片機(jī)。 單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致 可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。 通用型/專用型

8、 這是按單片機(jī)適用范圍來區(qū)分的。例如，80c51 是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè) 計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的 要求，在片內(nèi)集成 adc 接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。 總線型/非總線型 這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù) 總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多 單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總 線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。 控制型/家電型 這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用

9、的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)； 用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然， 上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80c51 類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工 控用。 而傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。目前， 高端的 32 位 soc 單片機(jī)主頻已經(jīng)超過 300mhz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的 型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)也只有 10 美元。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) iiiiii 當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)

10、不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛 應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用 專用的 windows 和 linux 操作系統(tǒng)。 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit） ，常用英文 字母的縮寫 mcu 表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片， 而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī) 只缺少了 i/o 設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、 為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條

11、件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳 選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 cpu 的專用處理器發(fā)展而來。 最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和 cpu 集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易 集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 intel 的 z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，當(dāng)時(shí)的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。其 中最成功的是 intel 的 8031，此后在 8031 上發(fā)展出了 mcs51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)楹?jiǎn)單可靠 而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。盡管 2000 年以后 arm 已經(jīng)發(fā)展出了

12、32 位的主頻超過 300m 的 高端單片機(jī)，直到目前基于 8031 的單片機(jī)還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比專用處理器更 適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多處理器， 隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算 器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 1-2 部單片機(jī)。 汽車上一般 配備 40 多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù) 量不僅遠(yuǎn)超過 pc 機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。

13、 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí) 控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 ic 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控 制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng) 用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過 程控制等領(lǐng)域。 . 大連海洋大學(xué)?？飘?/p>

14、業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 1 第一章 啤酒發(fā)酵工藝概述 1、 啤酒生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 啤酒生產(chǎn)過程主要包括糖化、發(fā)酵以及過濾分裝三個(gè)環(huán)節(jié)。 (1) 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、脈、膚等物質(zhì)，形成啤酒發(fā)酵原液麥汁。 (2) 發(fā)酵 圖 1.1 發(fā)酵溫度工藝設(shè)定曲線 啤酒發(fā)酵是一個(gè)微生物代謝過程，簡(jiǎn)單的說是把糖化麥汁經(jīng)酵母發(fā)酵分解成 c2h5oh， co2， h2o 的過程，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生種類繁多的中間代謝物雙乙酞、脂肪酸、高級(jí)醇、酮等，這些代謝產(chǎn) 物的含量雖然極少，但它們對(duì)啤酒的質(zhì)量和口味的影響很大，它們的

15、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(jì)效益。整個(gè)發(fā)酵過程分前酵和后酵兩個(gè)階段，發(fā)酵 溫度的工藝設(shè)定典型曲線如圖 2.1 所示。不同品種、不同工藝所要求的溫度控制曲線會(huì)有所不 同。 (1) 前酵 這個(gè)階段又稱為主發(fā)酵。麥汁接種酵母進(jìn)入前酵，接種酵母幾小時(shí)以后開始發(fā)酵，麥汁糖 度下降，產(chǎn)生 co2并釋放生化反應(yīng)熱，使整個(gè)罐內(nèi)的溫度逐漸上升。經(jīng)過 23 天后進(jìn)入發(fā)酵最 為旺盛的高泡期再經(jīng)過 23 天，糖度進(jìn)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(dá)標(biāo)后進(jìn)行降溫轉(zhuǎn)入后酵階段。普通

16、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 0c /h (2) 后酵 當(dāng)罐內(nèi)溫度從前酵的 12降到 5左右時(shí)后酵階段開始，這一階段最重要的是進(jìn)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(jìn)入第二個(gè)降溫過程，以 0.150c/h 的降溫速率把罐內(nèi)發(fā)酵溫度從 5降到 0-1左右進(jìn)行貯酒，以提高啤酒的風(fēng)味和質(zhì)量。經(jīng)過一段時(shí)間的貯酒，整個(gè)發(fā)酵環(huán) 大連海洋大學(xué)專科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 2 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(duì)罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度場(chǎng)要有相應(yīng)的要求：在前酵階段

17、希望發(fā)酵罐內(nèi)從罐頂?shù)焦薜子幸徽臏囟忍荻?，即從控制上層溫度為主，以利于發(fā)酵液對(duì)流和 酵母在罐內(nèi)的均勻混合；在后酵階段，則要求發(fā)酵液由卜到下有一定的負(fù)溫度梯度，即控制以 下層溫度為主，便于酵母的沉淀和排除。 (3) 啤酒的過濾和灌裝 前、后酵結(jié)束以后，啤酒將通過過濾機(jī)和高溫瞬時(shí)殺菌進(jìn)行生物以及膠體穩(wěn)定處理然后灌 裝。啤酒過濾是一種分離過程，其主要目的是把啤酒中仍然存在的酵母細(xì)胞和其它混濁物從啤 酒中分離出去，否則這些物質(zhì)會(huì)在以后的時(shí)間里從啤酒中析出，導(dǎo)致啤酒混濁，目前多采用硅 藻土過濾方式。如果啤酒中仍含有微生物(雜菌)，則微生物可以在啤酒中迅速繁殖，導(dǎo)致啤酒 混濁，其排泄的代謝產(chǎn)物甚至使啤酒不

18、能飲用。殺菌就是啤酒在灌裝之前對(duì)其進(jìn)行生物穩(wěn)定性 處理的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。 至此，一個(gè)啤酒和生產(chǎn)周期結(jié)束。 2、啤酒發(fā)酵過程溫控對(duì)象的特點(diǎn) 發(fā)酵罐是啤酒生產(chǎn)的主要設(shè)備，圖 2.2 為圓筒錐底發(fā)酵罐示意圖，酵母在罐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生 熱量，使麥汁溫度升高，因此在罐壁設(shè)置有上、中、下三段冷卻套，相應(yīng)的設(shè)立上、中、下三 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)和三個(gè)調(diào)節(jié)閥，通過閥門調(diào)節(jié)冷卻套內(nèi)冷卻液的流量來實(shí)現(xiàn)對(duì)酒體溫度的控制。以閥 門開度為控制量，酒體溫度為被控量。該廣義對(duì)象是一個(gè)三輸入、三輸出的多變量系統(tǒng)，機(jī)理 分析和實(shí)驗(yàn)表明啤酒發(fā)酵罐的溫控對(duì)象不同于一般的工業(yè)對(duì)象，主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： (1) 時(shí)滯很大 圖 1.2 圓筒錐底

19、發(fā)酵罐示意圖 在整個(gè)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，冷媒發(fā)酵液間主要依靠熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量交換，發(fā)酵液內(nèi)部 存在一定的對(duì)流，影響到測(cè)溫點(diǎn)，這就使得控制量的變化后，要經(jīng)過一段時(shí)間，被控量才發(fā)生 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 3 變化，因此這類系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出很大的時(shí)滯效應(yīng)。例如一個(gè) 120m3啤酒發(fā)酵罐溫度響應(yīng)的滯后時(shí)間 一般在 530min 之內(nèi)變化。 (2) 時(shí)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)的劇烈程

20、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(duì)象特性具有明顯的時(shí)變性。 (3) 大時(shí)間常數(shù) 發(fā)酵罐體積大，發(fā)酵液體通過罐壁與冷卻水進(jìn)行熱交換的過程比較慢。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 4 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) 2.1 概述 根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，控制系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示。 32業(yè)a/d業(yè) 業(yè)業(yè) crt ipc-8500 業(yè)業(yè) 業(yè)業(yè)業(yè) 業(yè)業(yè)業(yè) pcbus pcbus ipc 5488 32業(yè)a/d業(yè) 8業(yè)d/a業(yè) 8業(yè)d/a業(yè) 8業(yè)d/a業(yè) 8業(yè)d/a業(yè) ipc 5488 ip

21、c 5486 ipc 5486 ipc 5486 ipc 5486 32業(yè)i/v業(yè) 32業(yè)i/v業(yè) cmb5419-1b cmb5419-1b dfq-2100 dfq-2100 dfq-2100 dfq-2100 dfq-2100 dfq-2100 dfq-2100 dfq-2100 rttb-ekt rttb-ekt cecy-150g cecy-150g cecu-3410g cecu-3410g zdlp-6b zdlp-6b zdlp-6b zdlp-6b zdlp-6b zdlp-6b zdlp-6b zdlp-6b rpt rpt t1 t30 p1 p10 h1 h10 tv1

22、 tv8 tv9 tv16 tv17 tv24 tv25 tv30 圖 2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 在系統(tǒng)總體構(gòu)思時(shí)，主要遵從以下幾點(diǎn)原則： 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 5 1. 可靠性設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)過程的首要考慮的因素是可靠性，由于啤酒發(fā)酵是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過程，要求設(shè)備長時(shí) 間運(yùn)行，正常情況下一年才停機(jī)大修一次，因此，對(duì)硬件可靠性提出較高的要求。 為了達(dá)到可靠性要求，在設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施： a. 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)的元器件和電路； b. 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)； 此外，設(shè)計(jì)中盡量使用集成度高的元件或模塊，減少元件的數(shù)量。這既符合抗干擾需要也符 合可靠性原則。當(dāng)然，也不能盲目地追求新奇器件

23、，還要考慮其性能價(jià)格比、貨源等問題，以 便于投入生產(chǎn)。 2. 技術(shù)先進(jìn)、生命周期長 3. 性能/價(jià)格比高 2.2 模擬量輸入通道 2.2.1 模擬量輸入通道的一般結(jié)構(gòu)形式 單路模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu) (1) 傳感器 其作用是把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種非電量檢測(cè)出來，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)得電信號(hào)。如熱電偶能把溫度 的高低轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)、應(yīng)變橋式荷重傳感器能把受力的大小轉(zhuǎn)換位相應(yīng)得電位差。 (2) 信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路的作用是將傳感器輸出的信號(hào)作適當(dāng)?shù)奶幚?，使之成為適合 a/d 轉(zhuǎn)換得電壓 信號(hào)。主要包括信號(hào)的濾波、放大、隔離、變換以及線形化處理內(nèi)容，其中有些環(huán)節(jié)如濾波、 線形化處理等可通過軟件實(shí)現(xiàn)。 (

24、3) 采樣保持器（s/h） 一般來講，要輸入的模擬信號(hào)都是變化的。計(jì)算機(jī)在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散采樣時(shí)，需要得 到它某一時(shí)刻的瞬時(shí)值，并能將這一瞬時(shí)值保持到 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束。采樣保持器就是實(shí)現(xiàn)這一功 能的電路。當(dāng)輸入的模擬量信號(hào)變化緩慢時(shí)，也可省去采樣保持器。 2.2.2 模擬量輸入通道設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題 模擬量輸入通道是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)采集通道，在設(shè)計(jì)中必須考慮到信號(hào)的拾取方式、 信號(hào)的調(diào)理、a/d 轉(zhuǎn)換以及電源的配置等問題。 1. 信號(hào)的拾取方式 在模擬量輸入通道中，首先要將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種非電物理量，如壓力、溫度、液位、流量 等轉(zhuǎn)換成電量。根據(jù)這一要求，信號(hào)的拾取可以通過敏感元件、傳感器

25、及測(cè)量儀表來實(shí)現(xiàn)。 (1) 通過敏感元件拾取被測(cè)信號(hào)。敏感元件能將被測(cè)的物理量變換成電流、電壓或 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 6 r、l、c 參數(shù)變化。一般來講，敏感元件體積小，可以隨擁護(hù)要求及環(huán)境特點(diǎn)做成各種形狀的探 頭。如果被測(cè)環(huán)境較特殊，而無現(xiàn)成的傳感器可用，只能選擇合適的敏感元件。對(duì)于 r、l、c 參量型敏感元件，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路，使這類參數(shù)變換成電流或電壓量。 (2) 通過傳感器失去被測(cè)信號(hào)。這是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中使用最多的一種信號(hào)拾取方式。它 將敏感元件、測(cè)量電路、傳輸構(gòu)件等配以合適的外殼做成各種外形，以滿足不同的要求。一般 傳感器均為電量輸出，可以是電

26、壓或電流，有的還直接輸出頻率信號(hào)，無需再通過 a/d 轉(zhuǎn)換即 可輸入計(jì)算機(jī)。 2. 信號(hào)的調(diào)理 在模擬量輸入通道中，信號(hào)調(diào)理的任務(wù)是將傳感器輸出的電信號(hào)或 r、l、c 參數(shù)的變化轉(zhuǎn) 換為滿足 a/d 轉(zhuǎn)換要求的電壓信號(hào)。 在一般的測(cè)控系統(tǒng)中，信號(hào)調(diào)理的任務(wù)較復(fù)雜，除了信號(hào)放大和濾波外，還有諸如零點(diǎn)校 正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正、量程切換等。但在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，許多環(huán)節(jié)都可 以通過軟件來實(shí)現(xiàn)。因此，模擬量輸入通道中信號(hào)調(diào)理的重點(diǎn)為小信號(hào)放大、變換及信號(hào)的濾 波等。 2.2.3 a/d 轉(zhuǎn)換器 a/d 轉(zhuǎn)換的基本概念 a/d 轉(zhuǎn)換的功能是把模擬量電壓轉(zhuǎn)換為 n 位數(shù)字量電壓。 1. a/

27、d 轉(zhuǎn)換器的模擬量電壓是連續(xù)的。由于 a/d 轉(zhuǎn)換器完成依次轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間， a/d 轉(zhuǎn)換只能間斷地進(jìn)行，因此輸出的數(shù)字量電壓是不連續(xù)的，稱為離散量。采樣之后，a/d 轉(zhuǎn) 換所得的結(jié)果是一個(gè)個(gè)孤立的點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)代表某個(gè)數(shù)字量，其值與采樣時(shí)刻的模擬量 相對(duì)應(yīng)。如果在相鄰兩次采樣時(shí)刻之間，a/d 轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量保持前一時(shí)刻的值，那么 a/d 轉(zhuǎn) 換的輸出就是一條階梯形的曲線。 2. 兩次采樣的時(shí)隔時(shí)間稱為采樣周期。為了使輸出量能充分反映輸入量的變化情況，采 樣周期要根據(jù)輸入量變化的快慢來決定。而一次 a/d 轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間顯然必須小于采樣周期。 3. 擬量表示為相應(yīng)的數(shù)字量，稱為量化

28、，數(shù)字量的最低位即最小有效位 1lsb，與此相對(duì) 應(yīng)的模擬電壓值稱為 1 個(gè)量化單位。如果模擬電壓小于此值，不能轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。這表 示了這個(gè) a/d 轉(zhuǎn)換器的分辨能力。 a/d 轉(zhuǎn)換的主要性能指標(biāo) 1. 分辨率 習(xí)慣上以輸出的二進(jìn)制位數(shù)或 bcd 碼位數(shù)表示。如一個(gè)輸出為 8 位二進(jìn)制的 a/d 轉(zhuǎn)換器， 稱其分辨率為 8 位?；蛘哂脤?duì)應(yīng)于 1lsb 的輸入模擬電壓來表示。分辨率也可以用百分?jǐn)?shù)來表示， 例如 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器的分辨率百分?jǐn)?shù)位（1/256）*100%=0.39%。 2. 量化誤差 a/d 轉(zhuǎn)換是用數(shù)字量對(duì)模擬量進(jìn)行量化。由于存在著最小量化單位，在轉(zhuǎn)換中就會(huì)出現(xiàn)誤差。

29、大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 7 3. 轉(zhuǎn)換精度 這是指一個(gè)實(shí)際的 a/d 轉(zhuǎn)換器與理想的 a/d 轉(zhuǎn)換器相比的轉(zhuǎn)換誤差。絕對(duì)精度一般以 lsb 為單位給出。性隊(duì)精度則是絕對(duì)精度與滿量程的比值。不同廠家（公司）生產(chǎn)的 a/d 轉(zhuǎn)換器 6 其轉(zhuǎn)換精度指標(biāo)的表達(dá)方式可能不同。有的給出綜合誤差指標(biāo)；有的給出分項(xiàng)誤差指標(biāo)，有失 調(diào)誤差（零點(diǎn)誤差） 、增益誤差（滿量程誤差） 、非線性誤差和微分非線性誤差。 (1) 失調(diào)誤差 又稱為零點(diǎn)誤差，這是指當(dāng)輸入模擬量從 0 逐漸增長使輸出數(shù)字量從 00 跳至 01 時(shí)， 輸入模擬量實(shí)際數(shù)值與理想的模擬量數(shù)值（即 1lsb 的對(duì)應(yīng)值）之

30、差。這反映了 a/d 轉(zhuǎn)換器零點(diǎn) 的偏差。一定溫度下的失調(diào)誤差可以通過電路調(diào)整來消除。 (2) 增益誤差 當(dāng)輸入數(shù)字量達(dá)到滿量程時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入模擬量與理想的模擬量數(shù)值之差，稱為增益誤 差或滿量程誤差。計(jì)算此項(xiàng)誤差時(shí)應(yīng)將失調(diào)誤差除去。一定溫度下的增益誤差也可以通過電路 調(diào)整來消除。 (3) 非線性誤差 這是指實(shí)際轉(zhuǎn)換特性與理想轉(zhuǎn)換特性之間的最大偏差，它可能出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換曲線的某處。此 項(xiàng)誤差不包括量化誤差、失調(diào)誤差和增益誤差。它不能通過電路調(diào)整來消除。 4. 轉(zhuǎn)換時(shí)間 這是指 a/d 轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。其倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速率。 2.3 模擬量輸出通道 2.3.1 模擬量輸出通道設(shè)計(jì) 模擬量

31、輸出通道的一般形式： 1. 單路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu) (1) 寄存器 用于保存計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量控制信號(hào)。目前的 d/a 轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)一般都帶有輸入寄存器， 因此，在模擬量輸出通道中，一般不需要再安排專門的寄存器電路。 (2) d/a 轉(zhuǎn)換器 它是模擬量輸出通道的核心部件。其作用是將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。轉(zhuǎn)換后 的模擬量有電壓和電流兩種形式。 (3) 放大/變換電路 d/a 轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量信號(hào)往往無法直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠡蜃儞Q。例 如，常用的電動(dòng)執(zhí)行器需要 010ma 或 420ma 電流信號(hào)來控制，這就需要把 d/a 轉(zhuǎn)換器輸出 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)）

32、 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 8 的電壓信號(hào)變換成上述范圍地信號(hào)。 2.3.2 模擬量輸出通道設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題 關(guān)于模擬量輸出通道的設(shè)計(jì),像模擬量輸入通道的實(shí)際一樣,基于現(xiàn)代微電子技術(shù)的成就,其 主要任務(wù)是根據(jù)通道的技術(shù)要求,合理地選擇通道的結(jié)構(gòu)以及按照一定的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則，恰當(dāng) 地選擇所需的集成電路，并把它們與微處理器正確地連接起來。設(shè)計(jì)中通常不需要進(jìn)行繁雜的 參數(shù)計(jì)算，而需要清楚地掌握和理解集成電路的功能和特點(diǎn)。 在模擬量輸出通道的設(shè)計(jì)中，選擇合適的 d/a 轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要，一般來講，對(duì)于 d/a 轉(zhuǎn)換 電路，應(yīng)考慮以下問題： (1) 通道技術(shù)要求所需要的分辨率、精度以及線性度。 (2) 連

33、接電平和 cpu 能否直接接口，數(shù)據(jù)是串行輸入還是并行輸入。 (3) 輸出是電流形式還是電壓形式，滿刻度值的大小，能否滿足通道的技術(shù)要求等。 (4) 參考電壓類型。 (5) 輸出電壓是單極性的還是雙極性的。 (6) 速度是夠滿足通道技術(shù)要求。 (7) 此外，在硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)，還必須考慮通道的驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。合理的軟件設(shè)計(jì)可以 簡(jiǎn)化硬件電路。 2.3.3 d/a 轉(zhuǎn)換器 d/a 轉(zhuǎn)換得基本知識(shí) d/a 轉(zhuǎn)換的基本原理是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將 n 位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)換為模擬量并求和，從而實(shí) 現(xiàn)將 n 位數(shù)字量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)得模擬量。 由于數(shù)字量不是連續(xù)的，其轉(zhuǎn)換后的模擬量自然也不會(huì)連續(xù)，同時(shí)由于計(jì)算機(jī)每次輸

34、出數(shù) 據(jù)和 d/a 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，因此實(shí)際上 d/a 轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量隨時(shí)間的變化 不是連續(xù)的，而是呈階梯狀。 d/a 轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo) 1. 分辨率 其定義是當(dāng)輸出數(shù)字量發(fā)生單位數(shù)碼變化（即 1lsb）時(shí)，所對(duì)應(yīng)得輸出模擬量的變化量， 即等于：模擬量輸出的滿量程值/2n （n數(shù)字量位數(shù)） 。分辨率也可以用相對(duì)值（即 1/2n）百分 率來表示。在實(shí)際使用中，又常用數(shù)字量的位數(shù)來作為分辨率。 2. 轉(zhuǎn)換精度 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 9 這是指一個(gè)實(shí)際的 d/a 轉(zhuǎn)換器與理想的 d/a 轉(zhuǎn)換器相比較的轉(zhuǎn)換誤差。精度反映 d/a 轉(zhuǎn)換 的總誤差

35、。其主要誤差因素可分為失調(diào)誤差、增益誤差、非線性誤差和微分非線性誤差。 (1) 失調(diào)誤差（或零點(diǎn)誤差） 其定義是黨輸入數(shù)字量為全 0 碼時(shí)，其模擬量實(shí)際輸出值與理想輸出值得偏差。對(duì)于單極 性 d/a 轉(zhuǎn)換器，模擬量輸出的理想值是零。對(duì)于雙極性 d/a 轉(zhuǎn)換，此理想值是負(fù)的滿量程值。 一定溫度下的失調(diào)誤差可以通過外部調(diào)整措施進(jìn)行補(bǔ)償。 (2) 增益誤差（或滿量程誤差） 當(dāng)輸入數(shù)字量為全 1 碼（即滿量程）時(shí)，實(shí)際輸出電壓值與理想值之間的偏差稱為增益誤 差。此誤差是由于 d/a 轉(zhuǎn)換器的輸出與輸入傳遞特性曲線的斜率（稱為增益）存在誤差所引起 的。計(jì)算增益誤差時(shí)應(yīng)將失誤誤差除去。一定溫度下的增益誤差

36、也可通過外部調(diào)整措施實(shí)現(xiàn)補(bǔ) 償。 3. 建立時(shí)間 當(dāng) d/a 轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)據(jù)發(fā)生變化后，輸出模擬量達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值即進(jìn)入規(guī)定的精度范圍內(nèi) 所需要的時(shí)間。 4. 溫度系數(shù) 以上各項(xiàng)性能指標(biāo)一般是在環(huán)境溫度為 250c 下測(cè)定的就。環(huán)境溫度的變化會(huì)對(duì) d/a 轉(zhuǎn)換精 度產(chǎn)生影響，這一影響分別用失調(diào)溫度系數(shù)、增益溫度系數(shù)和微分非線性溫度系數(shù)來表示。這 些系數(shù)的含義是環(huán)境溫度變換 10c 時(shí)該項(xiàng)誤差的相對(duì)變化率，單位是 ppm/c 。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 10 第三章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 3.1 計(jì)算機(jī) ddc 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的要求 1. 實(shí)時(shí)性 ddc 系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制

37、系統(tǒng)，所以它的軟件應(yīng)是實(shí)時(shí)性控制軟件。計(jì)算機(jī)必須對(duì)生產(chǎn)過程（或 裝置）的各種工藝參數(shù)及時(shí)采集，不能丟失有用的信息；cpu 要盡快地進(jìn)行邏輯判斷或按規(guī)定的 控制酸法進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，完成處理過程，輸出控制信號(hào)，以便對(duì)生產(chǎn)過程（或裝置）不失時(shí)機(jī) 的加以控制。因此，實(shí)時(shí)性的概念對(duì)計(jì)算機(jī) ddc 系統(tǒng)具有特被重要的意義。 2. 可靠性 軟件的可靠性是指在一定時(shí)間范圍內(nèi)，軟件執(zhí)行無故障的可能性和每次遇到故障時(shí)對(duì)擁護(hù) 造成的影響大小?？煽啃愿叩能浖€應(yīng)該具有自動(dòng)容錯(cuò)、糾錯(cuò)功能，在誤操作時(shí)（如按錯(cuò)鍵、 輸入錯(cuò)誤參數(shù)等）不會(huì)造成生產(chǎn)過程（或裝置）的嚴(yán)重失調(diào)。 3. 人機(jī)交往功能 軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該方便操作人員與計(jì)算機(jī)系

38、統(tǒng)的“對(duì)話” ，生產(chǎn)過程的狀態(tài)要在控制面板上隨時(shí) 顯示，而操作員也能在連機(jī)情況下修改程序及調(diào)節(jié)參數(shù)，變更控制方案。 3.2 數(shù)據(jù)采集 3.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制方式 1. 軟件延時(shí)定時(shí)控制 2. 硬件定時(shí)、軟件查詢 3. 多中斷控制方式 4. 單中斷控制方式 5. dma 控制方式 3.2.2 數(shù)據(jù)采集程序 首先按順序采集 30 個(gè)溫度信號(hào)，然后再采集 10 個(gè)壓力信號(hào)，最后采集 10 個(gè)液位信號(hào)，這 些信號(hào)共采集 5 遍存儲(chǔ)起來，采樣周期 t=2s。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 11 3.2.3 標(biāo)度變換程序 變送器輸出的 420ma(dc)信號(hào)，經(jīng) i/v

39、 變換后產(chǎn)生 15v（dc）信號(hào)，進(jìn)行 12 位 a/d 轉(zhuǎn) 換后，即得 12 位二進(jìn)制 x，其對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理量要按下面方法求得（對(duì)于 12 位 a/d 轉(zhuǎn)換器， 05v（dc）時(shí)輸出為 000fffh） 。 1. 溫度的標(biāo)度變換 溫度的量程范圍為-20+500c，其標(biāo)度變換計(jì)算公式為 50( 20) (819)( 20) 4095819 yx (3-1) 0 (0.02136837.5)xc 2. 壓力的標(biāo)度變換 壓力的量程范圍為 00.25mpa，其標(biāo)度變換計(jì)算公式為 0.250 (819)0 4095819 px (3-2) 5 2 (7.63126 100.0625) (7.63126

40、 1062.5) xmpa xkpa 3. 液位的標(biāo)度變換 液位的量程范圍（差壓）為 00.2mpa，其標(biāo)度變換公式為 6 0.2 100 (819)0 . .(4095819) hx d g (3-3) 61.0550000 . x d g 式中，d 為啤酒（麥汁）的密度，單位為 kg/m3; g 為重力加速度，單位為 m/s2;h 的單位為 m。 3.3 給定工藝曲線的實(shí)時(shí)插補(bǔ)計(jì)算 給定工藝曲線由多段折線組成，每一段都是直線，故采用直線插補(bǔ)算法來計(jì)算各個(gè)采樣周 期的給定值 r(k): (3-4) 1 11 1 ( )() nn nkn nn rr r krtt tt 其中， 和分別是第 n

41、 段折線的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)。 1nkn ttt 11 (,) nn tr ( ,) nn t r 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 12 3.4 控制算法 pid 算式加特殊處理 采用增量型 pid 控制算式 (3-5) 012 ()( )(1)(2) eee u kqkqkqk 式中 0 1 (1) d p tt qk tt 1 2 (1) d p t qk t 2 d p t qk t ( )( )( )e kr ky k 其中：r(k)為第 k 個(gè)采樣周期的實(shí)測(cè)溫度值它由式（4-4）確定； y(k)為第 k 個(gè)采樣周期的實(shí)測(cè)溫度值，它由式（4-1）確定； t 為采樣周

42、期（t=2s） 。 根據(jù)被控對(duì)象的特點(diǎn)，在 pid 算式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下特殊處理： 在保溫段，r(k)不變，采用 pi 控制算式；降溫段采用 pid 控制算式；為了減小被控對(duì)象純 滯后的影響，在給定溫度曲線轉(zhuǎn)折處作特殊處理，即由保溫段轉(zhuǎn)至降溫段時(shí)提前開大調(diào)節(jié)閥， 而在降溫段轉(zhuǎn)至保溫段時(shí)提前關(guān)小調(diào)節(jié)閥，其目的是使溫度轉(zhuǎn)折時(shí)平滑過渡。 增量式 pid 在算法上有不少優(yōu)點(diǎn)： 1. 計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，影響范圍小。由于它每次只輸出控制增量，即對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置 的變化量，輸出變化范圍不大（0） ，所以，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn) max u 過程。 2. 手動(dòng)-自動(dòng)切換時(shí)沖擊小。由于它每次輸出

43、的最大幅度為，所以，當(dāng)控制從手動(dòng) max u 切換到自控時(shí)，可做到無擾動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。 計(jì)算工作量小。算式中不需要累加。 3.5 軟件調(diào)試 軟件設(shè)計(jì)的全過程可以分為 4 個(gè)階段，它們是：分析問題、繪制流程圖、編輯程序（產(chǎn)生 程序代碼） 、軟件調(diào)試。 軟件調(diào)試的基本原則是：先分調(diào)，后總調(diào)；先模擬試驗(yàn)，后現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 程序編寫完畢，首先要按模塊和子程序進(jìn)行分段試驗(yàn)，可用一些事先準(zhǔn)備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)或附 加一部分程序來產(chǎn)生模擬的外部信號(hào)和狀態(tài)，以檢驗(yàn)這些模塊和子程序的功能和獨(dú)立工作能力。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)控制啤酒發(fā)酵系統(tǒng) 13 對(duì)于有時(shí)間限制的程序，還要通過計(jì)算或測(cè)試來確定其

44、執(zhí)行速度，以免影響實(shí)時(shí)控制的要求。 第四章 總結(jié) 啤灑發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程。發(fā)酵期間，根據(jù)酵母的活動(dòng)能力，繁殖快慢， 確定發(fā)酵給定的溫度。要使酵母的繁殖與哀減，麥汁中糖度的消耗和雙乙酞等雜質(zhì)含量達(dá)到最 佳狀態(tài)，必須嚴(yán)格控制發(fā)酵各個(gè)階段的溫度。因此，啤灑發(fā)酵過程，除生產(chǎn)工藝水平外，生產(chǎn) 工序控制指標(biāo)的優(yōu)劣，將直接影響啤灑生產(chǎn)的質(zhì)量，必須嚴(yán)格加以控制。 目前，我國啤灑生產(chǎn)規(guī)模逐年擴(kuò)大，但是，大部分啤灑生產(chǎn)廠家仍然采用常規(guī)儀表進(jìn)行生 產(chǎn)陳控，依靠人工陳視各個(gè)參數(shù)，人為因素較多。所以，人工控制方式將難以保證生產(chǎn)工藝的 正確執(zhí)行，從而導(dǎo)致啤灑質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，并且，很難提高生產(chǎn)能力，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī) 模。 為此，我們對(duì)啤灑生產(chǎn)的發(fā)酵過程提出采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，使啤灑發(fā)酵生產(chǎn)控制與生產(chǎn) 數(shù)據(jù)管理集于一身，這樣才能適應(yīng)當(dāng)前啤灑現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，使企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，生產(chǎn)管理 以及市場(chǎng)竟?fàn)幠芰_(dá)到一個(gè)新的水平。 啤酒發(fā)酵過程中由于發(fā)酵液自身的生