《自動(dòng)控制恒溫箱》畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧
2024-11-09 11:24 本頁面
【正文】 及系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)等。 2 恒溫箱的方 案 確定 根據(jù)系統(tǒng)具體指標(biāo)要求，可以對每一個(gè)具體部分進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。整個(gè)控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)兩部分。 硬件電 路見附錄 Ⅱ 。分析硬件電路主要包括：加熱及控制電路部分，數(shù)據(jù)采集和模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換處理部分，鍵盤和顯示器部分，單片機(jī)與各部分的接口處理部分。這些可用一個(gè)方框圖來表示，如圖 1 所示 。 圖 1 電烤箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 3 恒溫箱 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主機(jī) 由于系統(tǒng)控制方案簡單，數(shù)據(jù)量也不大，因此選用 8031 作為控制系統(tǒng)的核心，外擴(kuò) EPROM2764 作為程序存儲(chǔ)器。也可視具體情況換用 805 805 875主機(jī)溫度顯示鍵盤聲音報(bào)警A / D 轉(zhuǎn)換器 變送器 熱電阻光耦 驅(qū)動(dòng)器可控硅調(diào)功器電爐人 機(jī) 對 話部 分溫 度 檢 測部 分溫 度 控 制部 分 3 875 80C5 89C5 89C52 等。其中， 805 805 875 8752 的各個(gè)引腳輸入 /輸出電平只與 TTL 電平兼容； 89C5 89C5 80C51 各引腳輸入 /輸出電平既與 TTL 電平兼容，也與 CMOS 電平兼容。 溫度檢測 這部分包括溫度傳感器、變送器和 A/D 轉(zhuǎn)換三部分。 溫度傳感器和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍及精度等級(jí)有關(guān)。型號(hào)為WZB— 003，分度號(hào)為 BA2 的鉑熱電阻適用于 0℃ ~500℃的溫度測量范圍，可以滿足本系統(tǒng)的要求。 變送器將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成與溫度成正比的電壓，當(dāng)溫度在 0℃ ~500℃時(shí)變送器輸出 0~ V 左右的電壓。 A/D 轉(zhuǎn)換器件的選擇 主要取決于溫度的控制精度。 溫度控制 電爐控制采用可控硅來實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅和電爐電阻絲串接在交流 220 V 市電回路中。單片機(jī)的 口通過光電隔離器和驅(qū)動(dòng)電路送到可控硅的控制端，由 口的高低電平來控制可控硅的導(dǎo)通與斷開，從而控制電阻絲的通電加熱時(shí)間。 人機(jī)對話 這部分包括鍵盤、顯示和報(bào)警三部分電路。 本系統(tǒng)設(shè)有 3 位 LED 數(shù)碼顯示器，停止加熱時(shí)顯示設(shè)定溫度，啟動(dòng)加熱時(shí)顯示當(dāng)前烤箱溫度。采用串行口擴(kuò)展的靜態(tài)顯示電路作為顯示接口電路。 為使系統(tǒng)簡單緊湊，鍵盤只設(shè)置 4 個(gè)功能鍵，分別是啟動(dòng)、 “ 百位 +” 、 “ 十位 +” 和 “ 個(gè)位 +” 鍵，由 P1 口低 4 位作為鍵盤接口。利用 +1 按鍵可以分別對預(yù)置溫度的百位、十位和個(gè)位進(jìn)行加 1 設(shè)置，并在 LED 上顯示當(dāng)前設(shè)置值。連續(xù)按動(dòng)相應(yīng)位的加 1 鍵即可實(shí)現(xiàn) 0℃～ 500℃的溫度設(shè)置。 報(bào)警功能由蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)由于意外因素導(dǎo)致烤箱溫度高于設(shè)置溫度時(shí)， 口送出的低電平經(jīng)反向器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴叫報(bào)警。 其他可擴(kuò)展電路 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 : 連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS12887 可以獲得長的采樣周期，顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，而其片內(nèi)帶有的 114 B 非易失性 RAM，可用來存入需長期保存但有時(shí)也 需變更的數(shù)據(jù)。如采樣周期、 PID 控制算法的系數(shù) KP、 KI、 KD等。 4 “看門狗 ”電路 : 連接集成監(jiān)控芯片 MAX705 可實(shí)現(xiàn)對主電源 VCC 的監(jiān)控，提高系統(tǒng)的可靠性。 4 恒溫箱 的軟件設(shè)計(jì) 軟件流程總框圖 完整的系統(tǒng)不光要有硬件部分，軟件部分也是不可或缺的。甚至與比硬件部分更能影響系統(tǒng)的性能。軟件部分主要是完成對系統(tǒng)硬件實(shí)施情況的管理以及功能實(shí)現(xiàn)。 為使系統(tǒng)容易維護(hù)，擴(kuò)充，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)。 主程序采用中斷嵌套方式設(shè)計(jì)，各功能模塊可直接調(diào)用。 圖 2 軟件總體流程圖 工作流程 烤箱在上電復(fù)位后先處于停止加熱狀態(tài)，這時(shí)可以用 “+1”鍵設(shè)定預(yù)置溫度，顯示器顯示預(yù)定溫度；溫度設(shè)定好后就可以按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作了。溫度檢測系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到預(yù)定值后停止加熱并顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度下降到下限（比預(yù)定值低 2℃）時(shí)再啟動(dòng)加熱。這樣不斷重復(fù)上述過程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。啟動(dòng)后不能再修改預(yù)置溫度，必須保護(hù)現(xiàn)場重 裝 定 時(shí)器 0 初值軟 定 時(shí) 器減 11 5 s 到重 置 軟 定時(shí) 器 初 值調(diào) 用 溫 度檢 測 子 程 序當(dāng) 前 溫 度顯 示 緩 沖 區(qū)調(diào) 顯 示 子程 序調(diào) 用 溫 度控 制 子 程 序調(diào) 報(bào) 警 子程 序中斷返回YN開始定 義 堆 棧區(qū)定時(shí)器 0 、 軟 定 時(shí) 器、各 數(shù) 據(jù) 緩沖 區(qū) 、各 標(biāo) 志 位初 始 化調(diào) 用 鍵 盤管 理 子 程 序啟 動(dòng) 鍵 閉合 時(shí) 返 回開定時(shí)器 0 中斷等 待 定 時(shí)中 斷 5 按復(fù)位 /停止鍵回到停止加熱狀態(tài)再重新設(shè)定預(yù)置溫度。 功能模塊 根據(jù)上面對工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè) 功能模塊： (1) 鍵盤管理：監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。 (2) 顯示：顯示設(shè)置溫度及當(dāng)前溫度。 (3) 溫度檢測及溫度值變換：完成 A/D 轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。 (4) 溫度控制：根據(jù)檢測到的溫度控制電爐工作。 (5) 報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。 資源分配 首先給出單片機(jī)資源分配情況。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的分配與定義見下表 : 程序存儲(chǔ)器： EPROM2764 的地址范圍為 0000H~1FFFH I/O 口： ~——鍵盤輸入； 、 ——報(bào)警控制和電爐控制。 A/D 轉(zhuǎn)換器 0809：通道 0~通道 7 的地址為 7FF8H~7FFFH，使用通道 0。 鍵盤管理模塊 上電或復(fù)位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置和啟動(dòng)鍵。程序設(shè)有預(yù)置溫度合法檢測報(bào)警，當(dāng)預(yù)置溫度超過 500℃時(shí)會(huì)報(bào)警并將溫度設(shè)定在 500℃。鍵盤管理子程序流程圖如圖 3 所示。 地址 功能 名稱 初始化值 50H~51H 當(dāng)前檢測溫度，高位在前 TEMP1~TEMP0 00H 52H~53H 預(yù)置溫 度，高位在前 ST1~ST0 00H 54H~56H BCD碼顯示緩沖區(qū)，百位、十位、個(gè)位 T100， T10， T 00H 57H~58H 二進(jìn)制顯示緩沖區(qū)，高位在前 BT1， BT0 00H 59H~7FH 堆棧區(qū) 報(bào)警允許標(biāo)志 F0=0時(shí)禁止報(bào)警； F0=1時(shí)允許報(bào)警 F0 0 6 圖 3 鍵盤管理子程序流程圖 鍵盤管理子程序 KIN： KIN： ACAL CHK ；預(yù)置溫度合法性檢測 MOV BT1
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