【正文】 本文首先介紹了面漆線溫度控制設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)；其次介紹了控制裝置的系統(tǒng)組 成及工作原理；再次介紹了面漆線溫度控制裝置的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì) 硬件時(shí)為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更加科學(xué)合理，并在選擇了電路時(shí)對主要參數(shù)進(jìn)行了詳 細(xì)的計(jì)算；最后介紹了控制系統(tǒng)的 調(diào)試過程。當(dāng)今計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在這方面的應(yīng)用，已使溫度控制系統(tǒng)達(dá)到自動化、 智能化，比過去單純采用電子線路進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)的控制效果要好的多。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及思路 本設(shè)計(jì)首先介紹了控制裝置的系統(tǒng)組成和工作原理及控制器的組成和工作流 程；其次介紹了面漆線溫度控制裝置的硬件設(shè)計(jì)，主要有直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)、溫 度檢測電路設(shè)計(jì)、鍵盤及 顯示電路設(shè)計(jì)；再次介紹了面漆線溫度控制裝置的軟件 設(shè)計(jì)，主要包括主程序設(shè)計(jì)和中斷程序設(shè)計(jì)；最后介紹了控制系統(tǒng)的調(diào)試，主要 有介紹了控制面板組成和調(diào)試中遇到的問題及解決的方法，結(jié)尾論述了主要結(jié)論 與展望。從而也說明了單片機(jī)在我們生活中 應(yīng)用極為廣泛。 溫 度控制誤差不大于正負(fù) 2℃ 。 對升溫和降溫過程的時(shí)間不作要求。具體說明如下： 室溫：切除所有電爐。 溫度采集信號的選擇 本例對控制精度要求不高，控制功能一般，溫度傳感器選用 AD590。位移。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁 作用的電路 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單 片機(jī)直接接口。則 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須 進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快 ，則 需在輸入前增加采樣保持電路。轉(zhuǎn)換精度。電流型 轉(zhuǎn)換較快，一般在幾 ns 到幾百 ns 之間。理想的轉(zhuǎn)換器 是線性的，但是實(shí)際上是有誤差的，模擬輸出偏離理想輸出的最大值稱為線性誤 差。 +12V 220V 15V 15V C1 C2 7812 7912 C3 C4 7805 C5 +5V 12V 圖 3 直流穩(wěn)壓電源電路 8051 單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 單片機(jī)內(nèi)有一高增益反相放大器，構(gòu)成自激振蕩電路，振蕩頻率取 6MHz，外 接 6MHz 晶振，兩個(gè)電容 C C2 取 20pF，起便于起振的作用，如圖 4 所示。 +5V Vcc 溫度檢測電路 R 1KΩ C 22uF 80C51 RST/Vpd Vss 圖 5 上電復(fù)位電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要將檢測到得連續(xù)變化的模擬量如電壓、溫度壓 力、流 量、速度等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，才能輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。所以本 例主要使用芯片內(nèi)無 A/D 轉(zhuǎn)換電路的 80C51 系列單片機(jī)于 A/D 芯片的接口技術(shù)。℃ 、 177。圖 6 為溫度檢測和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖。 （ 2） 單電源 +5V 供電，參考電壓由外部提供，典型值為 +5V。 （ 6） 轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于芯片的時(shí)鐘， （ 7） 是芯片時(shí)鐘周期的 64 倍。由于晶閘管所在的主電路是交流強(qiáng)電回路，電壓較高，電流較大，不宜用 單片機(jī)直接控制，可用光耦合器將單片機(jī)控制信號與晶閘管觸發(fā)電路進(jìn)行隔離驅(qū) 動 。 R26 +5V R23 330 U4 330 R27 330 V1 R28 100 C6 220V 鍵盤電路 鍵盤的選擇 圖 7 電爐控制電路 1000W 鍵盤 于 CPU 的連接方式可分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵。故這種形式適用于按鍵 數(shù)量較少的場所。 口作為按鍵的輸入信號，鍵按下，就執(zhí)行該鍵的功能。程序控制掃描方式的鍵處理程序固定在主程序的某個(gè)程序段。 （ 2）定時(shí)控制掃描方式 定時(shí)掃描方式是利用定時(shí)、計(jì)數(shù)器每隔一段時(shí)間產(chǎn)生定時(shí)中斷， CPU 響用中 斷后對鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵時(shí)轉(zhuǎn)入該鍵的功能子程序。當(dāng)無按鍵按下時(shí)， CPUCPU 執(zhí)行正常工作程序。 按鍵功能的介紹 S1鍵：顯示 /設(shè)置鍵，用于實(shí)現(xiàn)溫度的顯示或者設(shè)置溫度的值。 上拉電阻 本電路采用 10K 的電阻為上拉電阻，鍵未按下時(shí)， P1 口電平被電阻上拉為高； 鍵按下時(shí)， P1 口電平被拉為低。 圖 9 為溫度顯示電路。 為簡單起見，我們只是編寫了 8 位 LED 同步顯示 00000000— 11111111直 到 99999999數(shù)字，并且反復(fù)循環(huán)。 LED 的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻射純度，也反映出半導(dǎo)體材料的 特 性。 LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中， 以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目。當(dāng)電壓超過開啟電壓時(shí)，電流就急劇上 升，筆段發(fā)光。若到 10s，則進(jìn)行一系列操作：檢測設(shè)定值，檢測溫度并進(jìn)行標(biāo)度變換， 刷新顯示溫度，輸出溫度控制。當(dāng)晶振采用 6MHz 時(shí)，每機(jī)器周期 2us，定時(shí)器方式 1 最大定時(shí)時(shí)間為 131ms。 時(shí) 間 常 數(shù) ： T=216100*103/2=6553650000=15536=3CB0H。 溫度檢測程序如下： TADC: MOV 50H,00H ；清結(jié)果單元 MOV B,00H ；清 B MOV R6,04H ；置連續(xù)采樣次數(shù) MOV DPTR,7FFFH ；置 0809 地址 TT0: MOVX DPTR,A ；啟動 0809A/D 轉(zhuǎn)換 JB INTO,$ ；等待 A/D 轉(zhuǎn)換 MOVX A,DPTR ；讀 A/D 轉(zhuǎn)換值 ADD A,50H ；累加轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV 50H,A ；暫存 JNC TT1 ；無進(jìn)位不增加進(jìn)位值 INC B ；有進(jìn)位，進(jìn)位值加 1 TT1: DJNZ R6,TT0 ；未滿連續(xù) 4 次，循環(huán) CLR C ；累加值除以 4 XCH A,B RRC A XCH A,B RRC A ；累加值完成除以 2 CLR C XCH A,B RRC A XCH A,B RRC A ；累加值完成除以 4 MOV 50H,A ；算術(shù)平均值存 50H RET 15 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 溫度控制子程序 溫度控制子程序的功能是將溫度實(shí)測值（存于 50H）與設(shè)定值（存于 51H） 溫度檢測程序 將結(jié)果單元 50H 和寄存器 B 消零 ，轉(zhuǎn)換次數(shù) 4 → R6 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 N N 轉(zhuǎn)換結(jié)束否 Y 累加轉(zhuǎn)換結(jié)果（ A） + （ 50H） → 50H 有進(jìn)位否？ Y （ B） +1→ B （ R6） 1=0？ Y （ B）、（ 50H）聯(lián)合做除 以 4 操作，結(jié)果 → 50H 返回 N 圖 11 溫度檢測子程序流程圖 16 面漆線溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 作比較，若實(shí)測值高于設(shè)定值 1℃ 以上，則關(guān)閉一臺電爐； 若實(shí)測值低于設(shè)定值 1℃ 以上，則接通一臺電爐；否則不予調(diào)節(jié)。 DISP: MOV R0,44H?，F(xiàn)在以下幾點(diǎn)供讀者思考探討： 溫室的溫度在溫室的各個(gè)部位是不一樣的。 8421 撥碼盤可有 16 種狀態(tài)，只有三種，未充分利用。 溫度控制是一個(gè)科技老課題，由于溫度的慣性很大，這個(gè)慣性的時(shí)間常 數(shù)與多種因素有關(guān)，因此不能簡單根據(jù)溫度的設(shè)定值與測量值來接通和關(guān)斷電 爐，要達(dá)到理想的控 制效果，還要根據(jù)現(xiàn)場具體情況進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是 大學(xué)三年所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，也是理論走向?qū)嵺`的第一步，為以后走向工作崗 位奠 定了基礎(chǔ)。 鑒于本人的水平有限，在設(shè)計(jì)中難免存在一些錯(cuò)誤或疏漏之處，望各位專 家、評 閱老師和學(xué)者多多提出寶貴意見，在此向大家表示感謝。設(shè)計(jì)中我得到了侍老師的悉心指導(dǎo)，從一個(gè)圖中就能學(xué) 會很多知識，了解自己的不足，他博深的知識以及對我的嚴(yán)格要求和他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖? 風(fēng)都給我留下了深刻的影響，將使我終身受益，在此，對侍老師表示深深的感謝。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最 終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。若輸入設(shè)定溫度不固定，可考慮用數(shù)碼鍵盤輸入或用電 位器分壓調(diào)節(jié)輸入。一般來講，更合理的做法是多點(diǎn)巡回測 量，可以充分利用 ADC0809 進(jìn)行 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換，然后求其平均值。希望本次設(shè)計(jì)能夠?yàn)樯鐣砗玫慕?jīng)濟(jì)效益，適應(yīng)市場的需求， 因而使其具有廣闊的市場開發(fā)前景。圖 12 為溫 度控制子程序流程圖 。溫度檢 測值存入 50H， R6 記錄連續(xù)采樣次數(shù)， A/D 轉(zhuǎn)換采用查詢方式。為了便于計(jì)算，取定時(shí)時(shí)間為 100ms， 100 次，合 計(jì) 10s 。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，可將程序劃分為幾個(gè)功能模塊：溫度設(shè)定輸入、溫度檢測、 溫度值標(biāo)度變換、溫度顯示、溫度控制。包括 I/0 口、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)的初始化，然后等 待定時(shí)器中斷。當(dāng) PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流 子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管 相似。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)， 因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。共陰極 LED數(shù)碼管則與之相反，它是 將發(fā)光二極管的陰極 (負(fù)極 )短接后作為公共陰極。如頻率太 高，由于每個(gè) LED 點(diǎn)亮的時(shí)間太短， LED 的亮度太低，肉眼無法看清，所以一般 均取幾個(gè) ms 左右為宜，這就要求在編寫程序時(shí)，選通某一位 LED 使其點(diǎn)亮并保 持一定的時(shí)間，程序上常采用的是調(diào)用延時(shí)子程序。數(shù)碼管的段用 P0 控制， ～ 作為數(shù)碼管的位控制。 S3鍵：上調(diào)鍵，用于使設(shè)置的溫度值向上增加。在中斷服務(wù)子程序中 掃描鍵盤，判斷是哪一個(gè)鍵被按下，然后執(zhí)行該鍵的功能子程序。定時(shí)控制掃描方式也應(yīng)考慮定時(shí)時(shí)間不能太長，否則 會影響對鍵輸入響用的及 時(shí)性。執(zhí)行相應(yīng)鍵功能子程序。 CPU 對鍵盤處理方式有以下幾種。按鍵按下時(shí)，行線和列線連通 。如圖 7 所示。為了減少晶閘管控制時(shí)的誤觸發(fā)，提高抗干擾性能，在晶閘管的陰 極和門極之間增加了 R R3 R32，為了防止負(fù)載在通斷時(shí)產(chǎn)生的過電壓沖擊 8 0.01uF 100uF 面漆線溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 損壞電路，電路中利用了 R3 R3 R35 和 電容串聯(lián)電路來吸取。 P0 8 D0～ D7 Q0～ Q7 UREF（ +） R2 RP2