計算機溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計報告書(已修改)
2025-06-04 18:19 本頁面
【正文】 . . . .. .目錄摘要 2 3 33. 總體方案設(shè)計 3 4 4 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 5 6 7 8 10 11 LED數(shù)碼管的組成 11 12 146. 各子程序流程圖 15 PID控制程序流程圖 15 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 15 顯示程序流程圖 16 16心得體會 17參考文獻 18附錄1：溫度控制系統(tǒng)總電路圖 19附錄2：溫度控制系統(tǒng)程序清單 21摘要溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。本設(shè)計介紹了以AD590集成溫度傳感器為采集器、AT89C51為控制器、ADC0809為A/D轉(zhuǎn)換器對溫度進行智能控制的溫度控制系統(tǒng)。其主要過程如下：利用傳感器對將非電量信號轉(zhuǎn)化成電信號，轉(zhuǎn)換后的電信號再入A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳遞給單片機進行數(shù)據(jù)處理，并向外圍設(shè)備發(fā)出控制信號。論文首先介紹了單片機控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計及原理，然后具體介紹了控制系統(tǒng)的溫度傳感器部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器89C51部分以及數(shù)碼管顯示和鍵盤控制部分，接著相信介紹了溫度控制系統(tǒng)各個單元電路的設(shè)計，最后闡述了溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的主程序和各個子程序。關(guān)鍵字：單片機89C51 溫度傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 溫度控制計算機溫度測控系統(tǒng)設(shè)計制作和調(diào)試一個由工業(yè)控制機控制的溫度測控系統(tǒng)。通過這個過程學(xué)習(xí)溫度的采樣方法，A/D變換方法以及數(shù)字濾波的方法。通過實踐過程掌握溫度的幾種控制方法，了解利用計算機進行自動控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。每組4～5同學(xué)，每個小組根據(jù)設(shè)計室提供的設(shè)備及設(shè)計要求，設(shè)計出實際電路組成一個完整的計算機溫度測控系統(tǒng)。 根據(jù)設(shè)備情況以及被控對象，選擇1～2種合適的控制算法， 框圖和源程序，并進行實際操作和調(diào)試通過。編制程序溫度指標：60～80℃之間任選；偏差：1℃。3. 總體方案設(shè)計 本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊構(gòu)成。設(shè)計思想是通過溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎妷海┬盘枺覀円澜?jīng)溫度變化引起電流（電壓）信號的改變是非常小的，此時如果被模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的話效果是非常不明顯的，因此我們將其通過一個信號放大模塊進行放大。再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后送入單片機AT89C51，而單片機通過PID算法控制烘箱的電爐加熱，并且使數(shù)碼管顯示實時溫度，從而實現(xiàn)溫度的高精度控制。 傳感器的選取目前市場上溫度傳感器繁多就此我們提出了以下三種選取方案：方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類溫度傳感器在各方面特性都比較優(yōu)秀，但其成本較高。方案二：采用熱敏電阻，選用此類元器件有價格便宜的優(yōu)點，但由于熱敏電阻的非線性特性會影響系統(tǒng)的精度。方案三：選用美國Analog Devices 公司生產(chǎn)的二端集成電流傳感器AD590，此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。其測量范圍在50℃+150℃，滿刻度范圍誤差為177?！?，當電源電壓在5—10V之間，穩(wěn)定度為1﹪時，誤差只有177。℃，其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計要求。比較以上三種方案，方案三具有明顯的優(yōu)點，因此此次設(shè)計選用方案三。圖41 溫度采集電路 選用溫度傳感器AD590，AD590具有較高精度和重復(fù)性（℃，℃的測量精度，利用其重復(fù)性較好的特點，通過非線形補償，℃測量精度）。超低溫漂移高精度運算放大器OP07將“溫度電壓”信號放大。便于A/D進行轉(zhuǎn)換，以提高溫度采集電路的可靠性。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0℃時輸出為0，溫度25℃。電流輸出型的靈敏度為1181。A/K。這樣便于A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809是M美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換時間為100μs左右。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。圖42 ADC0809引腳圖圖中多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，表41為通道選擇表。 圖43 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 表41通道選擇表ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖43和圖42所示。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然，在此就不再贅述，下面僅對各引腳定義分述如下： （1）IN0～IN7——8路模擬輸入，通過3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來選通一路。（2）D7～D0——A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號，ADDA為低位，ADDC為高位。地址信號與選中通道對應(yīng)關(guān)系如表41所示。（4）VR(+)、VR()——正、負參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準電壓。在單極性輸入時，VR(+)=5V，VR()=0V；雙極性輸入時，VR(+)、VR()分別接正、負極性的參考電壓。（5）ALE——地址鎖存允許信號，高電平有效。當此信號有效時，A、B、C三位地址信號被鎖存，譯碼選通對應(yīng)模擬通道。在使用時，該信號常和START 信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動A/D轉(zhuǎn)換。（6） START——A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐
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