基于單片機(jī)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)

I 遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 論文 課程設(shè)計(jì) 論文 題目 題目 加熱爐溫度控制器設(shè)計(jì)加熱爐溫度控制器設(shè)計(jì) 院 系 院 系 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 專業(yè)班級 電氣電氣12122 2 學(xué)學(xué) 號 號 學(xué)生姓名 學(xué)生姓名 馬馳馬馳 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 簽字 起止時(shí)間 起止時(shí)間 2012015 5 06 22 201 06 22 2015 5 07 07 0505 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 II 課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)及評語課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)及評語 院 系 電氣工程學(xué)院 教研室 注 成績 平時(shí)20 論文質(zhì)量60 答辯20 以百分制計(jì)算 學(xué) 號學(xué)生姓名馬馳專業(yè)班級電氣122 課程設(shè)計(jì) 論文 題目 加熱爐溫度控制器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù) 高溫加熱爐利用煤氣加熱 通過傳感器測量溫度 四相 5V 1A 步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)閥門來 調(diào)節(jié)進(jìn)氣量 溫度控制范圍 0 1800 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括 CPU 選擇 晶振電路 復(fù)位電路 2 溫度傳感器及接口電路設(shè)計(jì) 3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 4 程序流程圖設(shè)計(jì)及程序清單編寫 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 1 溫度控制范圍 0 1800 2 工作電源 220V 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 1 分析系統(tǒng)功能 盡可能降低成本 選擇合適的單片機(jī) AD 轉(zhuǎn)換器 輸出電路等 2 應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖 3 按規(guī)定格式 撰寫 打印設(shè)計(jì)說明書一份 其中程序開發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說明 詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過程 字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上 進(jìn)度計(jì)劃 第 1 天 查閱收集資料 第 2 天 總體設(shè)計(jì)方案的確定 第 3 4 天 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 天溫度傳感器及接口電路設(shè)計(jì) 第 6 天步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 第 7 天 程序流程圖設(shè)計(jì) 第 8 天 軟件編寫與調(diào)試 第 9 天 設(shè)計(jì)說明書完成 第 10 天 答辯 指導(dǎo)教師評語及成績 平時(shí) 論文質(zhì)量 答辯 總成績 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 III 摘 要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 控制理論和控制技術(shù)的發(fā)展 電加熱爐的溫度控制技術(shù)日 趨成熟 已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要部分 本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng) 通過控制電阻絲兩端電壓的 工作時(shí)間 來控制電阻絲的輸出平均功率 從而實(shí)現(xiàn)對電加熱爐溫度的自動控制 系統(tǒng)分為溫度測量 A D轉(zhuǎn)換 單片機(jī)系統(tǒng) 鍵盤操作系統(tǒng) 溫度顯示電路 D A 轉(zhuǎn)換等若干個(gè)功能模塊 該系統(tǒng)具有硬件成本低 控溫精度較高 可靠性好 抗 干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 電加熱爐 單片機(jī) 溫度控制 固態(tài)繼電器 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 IV 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)概況 1 1 2 本文研究內(nèi)容 2 第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 2 1 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3 2 2 CPU 的選擇 4 2 3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展 6 2 4 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 7 2 5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 8 2 6 CPU 最小系統(tǒng)圖 9 第 3 章 溫度傳感器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) 10 3 1 溫度檢測傳感器的選擇 10 3 2 模擬量檢測接口電路設(shè)計(jì) 11 3 3 溫度檢測輸出接口電路設(shè)計(jì) 12 3 4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計(jì) 15 第 4 章 加熱爐溫度控制軟件設(shè)計(jì) 16 4 1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 16 4 2 流程圖設(shè)計(jì) 16 4 2 1 主程序流程圖設(shè)計(jì) 16 4 2 2 模擬量檢測流程圖設(shè)計(jì) 17 4 2 3 單片機(jī)流程圖設(shè)計(jì) 18 4 3 程序清單 19 第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 25 5 1 系統(tǒng)原理圖 25 5 2 系統(tǒng)原理綜述 26 5 3 硬件仿真圖 27 5 4 軟件調(diào)試結(jié)果 28 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 V 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 1 第 1 章 緒論 1 1 單片機(jī)溫度控制背景及國內(nèi)外研究概況概況 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛 但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制 器來講 總體發(fā)展水平仍然不高 同日本 美國 德國等先進(jìn)國家相比 仍然有著較大 的差距 成熟的溫控產(chǎn)品主要以 點(diǎn)位 控制及常規(guī)的 PID 控制器為主 它們只能適應(yīng) 一般溫度系統(tǒng)控制 而用于較高控制場合的智能化 自適應(yīng)控制儀表 國內(nèi)技術(shù)還不十 分成熟 形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入 WTO 我國政府及企業(yè)對此都非常重視 對相關(guān)企業(yè)資 源進(jìn)行了重組 相繼建立了一些國家 企業(yè)的研發(fā)中心 開展創(chuàng)新性研究 使我國儀表 工業(yè)得到了迅速的發(fā)展 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用 近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速 一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主 的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起 單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力 冶金 化工 建材 機(jī)械 食品 石油等各個(gè)行業(yè) 傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力 而且精度差 單片 機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決 溫度是工業(yè)對象中的一 個(gè)重要的被控參數(shù) 然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同 產(chǎn)品的工藝不同 控 制溫度的精度也不相同 因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同 傳統(tǒng)的控 制方式已不能滿足高精度 高速度的控制要求 如溫度控制表溫度接觸器 其主要缺點(diǎn) 是溫度波動范圍大 由于它主要通過控制接觸器的通斷時(shí)間比例來達(dá)到改變加熱功率的 目的 受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制 通斷頻率很低 近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式 如 PID 控制 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)及遺傳算法控制等 這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度 不但使控制變得簡便 而 且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好 降低了產(chǎn)品的成本 提高了生產(chǎn)效率 本系統(tǒng)要求有數(shù)據(jù)處理 顯示功能等 被控對象為一階慣性環(huán)節(jié)和一階積分環(huán)節(jié)的組合 慣性時(shí)間常數(shù)為 2s 開 環(huán)增益 k 10 溫度控制范圍為 50 150 本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制 單片機(jī)具有集成度高 通用性好 功能強(qiáng) 特別是體積小 重量輕 耗能低 可靠性高 抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) 在 數(shù)字 智能化方面有廣泛的用途 本系統(tǒng)使用 8051 單片機(jī) 使溫度控制大為簡便 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 2 1 2 本文研究內(nèi)容 本文主要包括以下內(nèi)容 1 以單片機(jī)為核心 建立自動控制系統(tǒng) 構(gòu)建按鍵 采樣 顯示以及輸出等外圍電 路 實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的搭建 建立電加熱爐系統(tǒng)的仿真圖 2 畫出軟件流程圖 根據(jù)流程圖編寫程序 并對其進(jìn)行調(diào)試 使其符合系統(tǒng)的具體 要求 3 將所編寫的程序下載到單片機(jī)中去 對系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整個(gè) 功能 設(shè)計(jì)出符合實(shí)際要求的系統(tǒng) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 3 第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 1 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖 2 1 所示 系統(tǒng)由 8051 單片機(jī) 溫度檢測電路 模數(shù)轉(zhuǎn) 換電路 溫度控制電路 8279 鍵盤顯示器等組成 爐內(nèi)溫度由熱電阻測溫元件和 電阻元件構(gòu)成的橋式電路測量并轉(zhuǎn)換成電壓信號送給放大器的輸入端 使信號變 成 0 5V 電壓信號 再經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān) CD4051 將信號送入 A D 轉(zhuǎn)換器 將此數(shù)字 量經(jīng)過數(shù)字濾波 標(biāo)度轉(zhuǎn)換后 一方面通過 LED 將爐溫顯示出來 另一方面 將 該溫度值與被測溫度值比較 根據(jù)其偏差值的大小 采用比例微分控制 PID 控 制 通過固態(tài)繼電器控溫電路控制電爐絲的加熱功率大小 從而控制電爐的溫 度 使其逐漸趨于給定值且達(dá)到平衡 圖 2 1 過程層原理框圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 4 2 2 CPU 的選擇 本文采用 8051 單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì) 8051 有 40 條引腳 其中有 2 條主電源引腳 2 條外接晶體引腳 4 條控制或 其它電源復(fù)用的引腳 32 條 I O 引腳 如圖 2 2 所示 由于 8051 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的地址有限 因此需要擴(kuò)展 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類 電源 時(shí)鐘 控制和 I O 引腳 1 電源 VCC 芯片電源 接 5V VSS 接地端 2 時(shí)鐘 XTAL1 XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端 3 控制線 控制線共有 4 根 ALE PROG 地址鎖存允許 片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ALE 功能 用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能 片內(nèi)有 EPROM 的芯片 在 EPROM 編程期間 此引腳輸入編程 脈沖 PSEN 外 ROM 讀選通信號 RST VPD 復(fù)位 備用電源 RST Reset 功能 復(fù)位信號輸入端 VPD 功能 在 Vcc 掉電情況下 接備用電源 EA Vpp 內(nèi)外 ROM 選擇 片內(nèi) EPROM 編程電源 EA 功能 內(nèi)外 ROM 選擇端 Vpp 功能 片內(nèi)有 EPROM 的芯片 在 EPROM 編程期間 施加編程電源 Vpp 4 I O 線 8051 共有 4 個(gè) 8 位并行 I O 端口 P0 P1 P2 P3 口 共 32 個(gè) 引腳 P3 口還具有第二功能 用于特殊信號輸入輸出和控制信號 屬控制總線 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 5 圖 2 2 8051芯片 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date 13 Jun 2005Sheet of File C Docum ents and Settings Mount 011 二二 二二 DdbDrawn By EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8051 OUTA 0 27 OUTB0 31 OUTA 1 26 OUTB1 30 OUTA 2 25 OUTB2 29 OUTA 3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IRQ 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL S 37 8279 1 2 3 4二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 RC 二 二 二 二 二 二 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 6 2 3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展 本次設(shè)計(jì)擴(kuò)展了 8K 8 位紫外線擦除電可編程只讀存儲器 2764 和 8K 8 位 靜態(tài)隨機(jī)存儲器 6264 8051 擴(kuò)展如圖 2 3 所示 EPROM 程序存儲器 2764 簡介 2764 是 8K 8 字節(jié)的紫外線镲除 電可編程只 讀存儲器 單一 5V 供電 工作電流為 75mA 維持電流為 35mA 讀出時(shí)間最大為 250ns 28 腳雙列直插式封裝 各引腳的含義為 A0 A12 為 13 根地址線 可尋址 8K 字節(jié) O0 O7 為數(shù)據(jù)輸出線 CE 為片選線 OE 為數(shù)據(jù)輸出選通線 PGM 為編程脈沖輸入端 VPP 是編程電源 VCC 是主電源 圖 2 3 8051 單片機(jī)的外部擴(kuò)展 12345678 A B C D 87654321 D C B A EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT 0 12 INT 1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8051 D0 3 A7 2 D1 4 A6 5 D2 7 A5 6 D3 8 A4 9 D4 13 A3 12 D5 14 A2 15 D6 17 A1 16 D7 18 A0 19 OE 1 LE 11 74LS373 u4 u5 U10 U11 A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 CS2 26 D0 11 D1 12 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17 D7 18 OE 22 6264 CS1 20 WE 27 A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 CE 20 PGM 27 VPP 1 D0 11 D1 12 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17 D7 18 OE 22 2764 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 7 2 4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 8051 單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動按鈕復(fù)位兩種形式 RST VPD 端 的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位 若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位 信號稱為手動按鈕復(fù)位 上電瞬間 RST 端的電位與 VCC 相同 隨著電容充電電流的減小 5V 立即 加到了 RST VPD 端 該高電平使 8051 復(fù)位 若運(yùn)行過程中 需要程序從頭開始執(zhí)行 按下按鈕則直接把 5V 加到了 RST VPD 端從而復(fù)位 這稱為手動復(fù)位 在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中 有些外圍芯片也需要復(fù)位 如果這些復(fù)位端的復(fù)位 電平要求與單片機(jī)的要求一致 則可以與之相連 8051 復(fù)位后 P0 P3 四個(gè)并行接口全為高電平 其它寄存器全部清零 只 有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 8 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date 13 Jun 2005Sheet of File C Docum ents and Settings Mount 011 二二 二二 DdbDrawn By EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8051 12MHZ 30PF 30PF 2 5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號 8051 內(nèi)部有一個(gè)高增益反向 放大器 用于構(gòu)成振蕩器 引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出 端 在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體或陶瓷諧振器 就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器 其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器 見圖 2 4 外接晶振時(shí) C1 C2 值常選擇 為 30pF 左右 外接陶瓷諧振器時(shí) C1 C2 約為 47pF C1 C2 對頻率有微調(diào)作用 振蕩頻率范圍是 1 2 12MHz 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器 其輸出信號是單片機(jī)工作所需 的時(shí)鐘信號 一般要求 外接的脈沖信號應(yīng)當(dāng)是高 低電平的持續(xù)時(shí)間大于 20ns 且頻率低于 12MHz 的方波 這種方式適合于多塊芯片同時(shí)工作 便于同步 圖 2 4 時(shí)鐘電路 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 9 2 6 8051CPU 最小系統(tǒng)圖 2 5 8051CPU 最小系統(tǒng)圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 10 第 3 章 溫度傳感器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) 3 1 溫度傳感器的選擇 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)就是溫度檢測元件的選擇以及測溫電路的 設(shè)計(jì) 一般測量電路由測溫元件 信號調(diào)理電路 信號放大器等組成 本次設(shè)計(jì) 采用的是 pt100 型鉑電阻溫度傳感器 因其測量范圍大 復(fù)現(xiàn)性好 穩(wěn)定性強(qiáng)等 特點(diǎn)而被廣泛使用 pt100 型鉑電阻溫度傳感器特性綜述 該電阻值隨溫度變化而變化 并且具有很好的重視性和穩(wěn)定性 其零度阻值 為 100 電阻變化率為 0 3815 是中低溫區(qū) 200 650 最常用的一種 溫度檢測器 3 1 1 A D 轉(zhuǎn)換器選擇 數(shù)據(jù)采集在控制系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié) 其性質(zhì)的好壞直接影響控制的精 度 由于本次設(shè)計(jì)要求測量多點(diǎn)溫度值 所以選擇芯片 CD4051 為多路轉(zhuǎn)換開關(guān) AD574 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器 模擬量輸入接口的功能是把工業(yè)生產(chǎn)控制現(xiàn)場送來的模擬信號轉(zhuǎn)換成能接收的 數(shù)字信號 本次設(shè)計(jì)選用的 A D 轉(zhuǎn)換器為 AD574 AD574 是 AD 公司生產(chǎn)的 12 位逐次逼近 型 A D 轉(zhuǎn)換芯片 它將 A D 轉(zhuǎn)換電路 基準(zhǔn)電壓 時(shí)鐘 比較器 逐次逼近寄存 器以及輸出緩沖存儲器等集成在一塊芯片上 并具有三態(tài)輸出 在一般情況下 無需加任何外部電路 只要接上 5V 及 15V 電源 加上模擬輸入 給出啟動轉(zhuǎn)換 信號 即可實(shí)現(xiàn) 12 位 A D 轉(zhuǎn)換 AD574的主要特性指標(biāo)如下 1 分辨率 12位 2 轉(zhuǎn)換時(shí)間 25 s 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 11 3 轉(zhuǎn)換精度 2LSB 4 輸入信號 單極性或雙極性 5 電源 5V及 15V AD574 可由 5V 及 15V 供電 輸入模擬電壓可以是單極性 0 至 10V 或者是雙 極性 5V 至 5V 輸入電壓極性可由 BIP OFF 引腳的連接方式而定 單極性輸入時(shí) BIP OFF 接地 雙極性輸入時(shí)應(yīng)懸空或接 5V 電源 在 AD574 由微處理器控制的情況下 可在初始化程序中將 BC 端置為高電平 DR 端的狀態(tài)由芯片內(nèi)部決定 其初始狀態(tài)也是高電平 此時(shí)輸出總線處于高阻狀 態(tài) 當(dāng) B C 端輸入低電平信號后 AD574 便開始轉(zhuǎn)換 此時(shí) DR 端及輸出端狀態(tài) 不變 經(jīng) 25 s 后轉(zhuǎn)換結(jié)束 DR 端變低 延時(shí) 500ns 后 數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)轉(zhuǎn)換后的數(shù) 據(jù) 當(dāng)微處理器取完數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換命令可撤去 B C 置高電平 在 B C 變化后的 1 5 s DR 線隨之自動變高 同時(shí)數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻 一次轉(zhuǎn)換即完成 注意上次 B C 命令撤除與下一次給出新的轉(zhuǎn)換命令之間的時(shí)間間隔不得小于 2 s 如果在 轉(zhuǎn)換進(jìn)行期間 B C 線變高 那么這次轉(zhuǎn)換就停止 而且 DR 與數(shù)據(jù)線狀態(tài)不變 A D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí) A D 轉(zhuǎn)換芯片會輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 通過 CPU 讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 3 2 模擬量檢測接口電路圖 畫出有傳感器 CPU AD 轉(zhuǎn)換器等電路連接圖 即完整的模擬量檢測硬件電路 圖 3 1 AD574 與 8051 的連接 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date 2 Jun 2005 Sheet of File C Documents and Settings Mount 031 二 二 二 二 DdbDrawn By EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT 0 12 INT 1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8051 5V U NOT 100 CH 15V 15V DGND 1 REF IN 10 lsbDB0 16 DB1 17 AN GND 9 DB2 18 DB3 19 DB4 20 BIFOFF 12 DB5 21 DB6 22 DB7 23 10Vspn 13 DB8 24 DB9 25 20Vspn 14 DB10 26 msb 11 27 REFout 8 STATUS 28 CE 6 CS 3 Vs 7 A0 SC 4 R C 5 Vs 11 12 8 2 U AD574A LF398 100K 100K100 12V 12V 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 12 3 3 溫度檢測電路輸出接口電路設(shè)計(jì) AD522 是 AD 公司推出的高精度數(shù)據(jù)采集放大器 利用它可在惡劣的環(huán)境下獲得高 精度的數(shù)據(jù) 它的線性好 具有較高的共模抑制比 低電壓漂移和低噪聲的優(yōu)點(diǎn) AD522 采用14 腳 DIP 封裝 圖 1 2 給出了AD522 的引腳排列 表 1 給出了各引腳的功能說明 圖 3 4 AD522 芯片 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 13 表 3 1 AD522 芯片引腳功能圖 引腳名稱功能 1 INPUT正輸入端 2R GAIN增益補(bǔ)償端 3 INPUT輸入端 4NULL空端 5V 負(fù)電源端 6NULL空端 7OUTPUT輸出端 8V 正電源端 9GND地參考端 10NC不接 11REF參考端 12SENSE補(bǔ)償端 13DATA GUARD數(shù)據(jù)保護(hù)端 14R GAIN增益補(bǔ)償端 測量電路的設(shè)計(jì) 測量電路由測溫元件和電阻元件構(gòu)成的 如圖 1 3 所示 此電路為典型的橋式測 量電路 可在低電壓 高阻抗 大噪聲的環(huán)境中獲得最佳性能 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 14 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 19 Jun 2006Sheet of File D PREV IO 1 1 D DBDrawn By 12 U31A 74LS05 555 C1 0 1uF 180k5k 12 1k AC AC SSR C CA P RS 圖 3 5 溫度測量電路 該橋式電路能夠把溫度變化所引起的熱電阻阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號送給放 大器的輸入端 由于鉑電阻安裝在內(nèi) 通過長導(dǎo)線接入控制臺 為了減少引線電 阻的影響采用三線制接法 AD522 是高精度集成放大器 AD522 的第 1 引腳和第 3 引腳為信號差動輸入端 第 2 14 引腳外接電阻 RG 用于調(diào)整放大倍數(shù) 第 4 6 引腳為條零端 第 13 引 腳為數(shù)據(jù)屏蔽端 第 12 腳為測量端 第 11 腳為參考端 這兩端的電壓差即為加 到負(fù)載上的電壓信號 使用時(shí) 測量端與 OUT 輸出端 第 7 腳 在外部相連接 輸出放大后的信號 將信號地與放大器的電源地 第 9 腳 相連接為放大器的偏 置電流提供通路 圖 3 6 溫度控制電路 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 19 Jun 2006Sheet of File D PREV IO 1 1 D DBDrawn By 1 3 2 14 5 9 11 7 12 46 8 R0 15V r VCC RG 10 15V 15V R7 10K out pt 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 15 3 4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計(jì) 8279 鍵盤 顯示器擴(kuò)展電路如圖 1 13 所示 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 16 12345678 A B C D 87654321 D C B A A 1 B 2 C 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U7 74LS138 R16 5K R20 5K R17 5K R18 5K R15 5K R21 5K R14 5K a bf c g d e DPY1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 OUTA0 27 OUTB0 31 OUTA1 26 OUTB1 30 OUTA2 25 OUTB2 29 OUTA3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IRQ 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL S 37 U6 8279 12 U23A 7407 34 U24B 7407 56 U25C 7407 98 U26D 7407 1110 U27E 7407 1312 U28F 7407 1312 U30F 7407 1312 U29F 7407 5V dpg f e d c b a 12 U31A 74LS05 12 U32A 74LS05 12 U33A 74LS05 12 U34A 74LS05 12 U35A 74LS05 二 二二 二 7 二 二 3 二 二 1 5 9 2 46 二 二二 二 0 8 R22 4 7K R23 4 7K R24 4 7K R25 4 7K 5V R19 5K 該電路中 顯示器采用共陰極接法 由驅(qū)動器 74LS05 7407 對其進(jìn)行驅(qū)動 鍵盤為 4 4 矩陣式 采用行掃描對鍵盤按鍵進(jìn)行查詢 從而調(diào)入相應(yīng)指令 圖 1 13 8279 鍵盤顯示電路原理圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 17 第 4 章 加熱爐溫度控制軟件設(shè)計(jì) 4 1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要分三部分 第一部分為主程序 第二部分為鍵盤中斷服 務(wù)程序 第三部分是定時(shí)采樣及處理程序 4 2 流程圖設(shè)計(jì) 4 2 1 主程序流程圖設(shè)計(jì) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 18 鍵盤掃描顯示主要完成鍵盤的粗掃描 判斷有無鍵按下 以及按下鍵值的位 置 并延時(shí)以消除鍵的抖動 4 2 2 模擬量檢測流程圖設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集是溫度控制不可缺少的部分 數(shù)據(jù)采集程序的主要任務(wù)是巡回檢測 爐內(nèi)5個(gè)點(diǎn)的溫度參數(shù) 巡回檢測的方法是先把8個(gè)通道各采樣一次 然后再采第 二次 第三次 直到每個(gè)通道均采樣5次為止 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 19 4 2 3 單片機(jī)主程序流程圖設(shè)計(jì) 單片機(jī)主程序的主要任務(wù)是初始化 MODEM 讀取數(shù)據(jù)并保存 并對鍵進(jìn)行處 理 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 20 4 3 程序清單 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP CT1 ORG 0200H A1 EQU 50H MAIN CLR A MOV 2AH A MOV 2CH A MOV 2DH A MOV 2EH A MOV A1 50 LOOP ACALL SAMP ACALL FILTER ACALL TRAST ACALL TESTKEY ACALL DISPLAY MOV A 50H ADD A 5 MOV 52H A SUBB A 10 MOV 53H A MOV A 51H CJNE A 52H TPL CLR P3 4 CLR P3 2 AJMP LOOP TPL JNC TPL1 CJNE A 53H MTPL SETB P3 4 CLR P3 2 AJMP LOOP 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 21 MTPL JNC HAT SETB P3 2 SETB P3 4 AJMP LOOP TPL1 SETB P3 2 CLR P3 4 AJMP LOOP HAT CLR P3 2 ACALL PID MOV A 2FH CPL A INC A SETB F0 MOV TMOD 50H SETB P3 4 MOV TL1 A MOV TH1 0FFH CLR PT1 SETB EA SETB TR1 SETB ET1 LOOP1 ACALL TESTKEY ACALL DISPLAY JB F0 LOOP1 AJMP LOOP CT1 CLR TR1 CLR F0 CLR P3 4 RETI 采樣子程序 SAMP MOV R1 02CH MOV R0 03 MOV DPTR 0FEFFH 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 22 READ MOVX DPTR A HERE JB P3 3 HERE MOVX A DPTR RLC A MOV 20H 0 C RLC A MOV 20H 1 C RLC A MOV 20H 2 C RLC A MOV 20H 3 C RLC A MOV 20H 4 C RLC A MOV 20H 5 C RLC A MOV 20H 6 C RLC A MOV 20H 7 C MOV A 20H MOV R1 A MOV P0 A INC R1 DJNZ R0 READ RET 按鍵選擇子程序 TESTKEY JB P3 0 MAIN2 2 ACALL DELAY10 JB P3 0 MAIN2 2 JNB P3 0 MOV A 1 ADD A A1 CLR C CJNE A 150 MAIN2 1 1 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 23 MOV A 150 AJMP MAIN2 1 3 MAIN2 1 1 JC MAIN2 1 3 MAIN2 1 2 CLR C MOV A 150 MAIN2 1 3 MOV A1 A 上面這一段是 1 度按 鍵 按下 1 度 MAIN2 2 JB P3 1 MAIN2 3 ACALL DELAY10 JB P3 1 MAIN2 3 JNB P3 1 MOV A A1 CJNE A 50 MAIN2 2 1 AJMP MAIN2 2 3 MAIN2 2 1 JC MAIN2 2 2 CLR C MOV B 1 SUBB A B AJMP MAIN2 2 3 MAIN2 2 2 MOV A 50 MAIN2 2 3 MOV A1 A MAIN2 3 ACALL TRAST1 MOV 32H A MOV 31H B RET 顯示子程序 DISPLAY M A A1 將待顯示的數(shù)存在 70H 到 75H 中 MOV B 100 DIV AB 顯示子程序 MOV 73H A 百位在 A MOV A B 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 24 MOV B 10 DIV AB MOV 72H A 十位在 B MOV 71H B 個(gè)位在 C MOV A 51H 將的十六進(jìn)制數(shù) 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 MOV B 100 DIV AB 顯示子程序 MOV 76H A 百位在 A MOV A B MOV B 10 DIV AB MOV 75H A 十位在 B MOV 74H B 個(gè)位在 C DISP1 MOV R1 70H 指向顯示數(shù)據(jù)首址 MOV R5 0FEH 掃描控制字初值 PLAY MOV P1 0FFH MOV A R5 掃描字放入 A MOV P2 A 從 P2 口輸出 MOV A R1 取顯示數(shù)據(jù)到 A MOV DPTR TAB 取段碼表地址 MOVC A A DPTR 查顯示數(shù)據(jù)對應(yīng) 段碼 MOV P1 A 段碼放入 P1 口 MOV A R5 LCALL D1MS 顯示 1MS INC R1 指向下一地址 MOV A R5 掃描控制字放入 A JNB ACC 6 ENDOUT ACC 5 0 時(shí)一次顯示 結(jié)束 RL A A 中數(shù)據(jù)循環(huán)左移 MOV R5 A 放回 R5 內(nèi) AJMP PLAY 跳回 PLAY 循環(huán) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 25 ENDOUT MOV P1 0FFH 一次顯示結(jié)束 P2 口復(fù)位 MOV P2 0FFH P3 口復(fù)位 RET 子程序返回 雙字節(jié)加法程序 R5R4 R3R2 R7R6 DSUM MOV A R4 ADD A R2 MOV R6 A MOV A R5 ADDC A R3 MOV R7 A RET 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 26 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date 22 Jun 2006Sheet of File D PREVIO 1 1 DDBDrawn By EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8051 12MHZ K 30PF 30PF MR 1 VCC 2 GND 3 PFI 4 WDO 8 RESET 7 WDI 6 PFO 5 MAX813L 51K 1 2 3 A 74HC08 5V OUTA0 27 OUTB0 31 OUTA1 26 OUTB1 30 OUTA2 25 OUTB2 29 OUTA3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IRQ 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL S 37 8279 2K R 20uF 5V 5V NOT 100 CH 15V 15V DGND 1 REF IN 10 lsbDB0 16 DB1 17 AN GND 9 DB2 18 DB3 19 DB4 20 BIFOFF 12 DB5 21 DB6 22 DB7 23 10Vspn 13 DB8 24 DB9 25 20Vspn 14 DB10 26 msb 11 27 REFout 8 STATUS 28 CE 6 CS 3 Vs 7 A0 SC 4 R C 5 Vs 11 12 8 2 U9 AD574A LF398 100K 100K100 12V 12V VEE VDD X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 INH C B A X VSS 16 u3 CD4051 1 2 3 4 5 6 7 8 9 15 14 13 12 11 10 15V 15V RESET RESET INT0 INT0 D0 3 A7 2 D1 4 A6 5 D2 7 A5 6 D3 8 A4 9 D4 13 A3 12 D5 14 A2 15 D6 17 A1 16 D7 18 A0 19 OE 1 LE 11 74LS373 u4 u6 u5 D0 3 A7 2 D1 4 A6 5 D2 7 A5 6 D3 8 A4 9 D4 13 A3 12 D5 14 A2 15 D6 17 A1 16 D7 18 A0 19 OE 1 LE 11 74LS373 A B C U4 U13 U10 U11 P00 P01 P02 P16 P17 P26 RD ALE ALE P27 P25 PSEN P07 STS A 1 B 2 C 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U7 74LS138 R16 5K R20 5K R17 5K R18 5K R15 5K R21 5K R14 5K a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 12 U23A 7407 34 U24B 7407 56 U25C 7407 98 U26D 7407 1110 U27E 7407 1312 U28F 7407 1312 U30F 7407 1312 U29F 7407 5V dpg f e d c b a 12 U31A 74LS05 12 U32A 74LS05 12 U33A 74LS05 12 U34A 74LS05 12 U35A 74LS05 二二二二 7 二二 3 二二 1 5 9 2 46 二二二二二二 0 8 R22 4 7K R23 4 7K R24 4 7K R25 4 7K R19 5K 1 2 3 4 C1 200uF R3 RES2 T DW 2CM53 T1 NPN R1 RES2 R2 R 2K RW C2 470uF 3 3K 5 6K NPN BELL 5V 8 A 12 U31A 74LS05 555 C1 0 1uF 180k5k 12 1k AC AC SSR C CAP RS 1 3 2 14 5 9 11 7 12 46 8 R0 15V r VCC RG 10 15V 15V R7 10K out pt 2K RW 5V A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1