基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文正文-wenkub
2023-07-08 18:49:39 本頁(yè)面
【正文】 片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51系列產(chǎn)品沒有的功能。 2 AT89C51系列單片機(jī)介紹及硬件設(shè)計(jì) AT89C51系列單片機(jī)介紹 AT89C51系列基本組成及特性AT89C51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其具體控制功能如下：（1）能夠連續(xù)測(cè)量水的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來(lái)顯示水的實(shí)際溫度。從DS18S20讀出或?qū)懭隓S18S20信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電，而且不需要額外電源。水箱水溫控制部分，提出了用DS18SAT89C51單片機(jī)及LED的硬件電路完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示，利用DS18S20與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)。因此，單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫度進(jìn)行有效的測(cè)量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測(cè)量任務(wù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。相對(duì)微機(jī)來(lái)說，單片機(jī)價(jià)格低，非常適合于應(yīng)用在簡(jiǎn)單 的控制場(chǎng)合以降低成本。人們可以完成各種各樣的控制。隨著人們生活質(zhì)量的提高，現(xiàn)代社會(huì)中的溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，廠房以及家庭生活中，在有些應(yīng)用中，如高精度的生產(chǎn)廠房，對(duì)溫度的要求極其嚴(yán)格，溫度的變化極有可能對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品造成極大的影響。 sensor。本文從硬件和軟件兩方面來(lái)講述水溫自動(dòng)控制過程,在控制過程中主要應(yīng)用AT89C5ADC080LED顯示器、LM324比較器，而主要是通過 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核心控制部件，并通過四位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度的一種數(shù)字溫度計(jì)。軟件方面采用匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。 data acquisition。因此，這就需要一種能夠及時(shí)檢測(cè)溫度變化以及溫度變化的設(shè)備，提供溫度數(shù)據(jù)值，使人們對(duì)溫度的變化做及時(shí)的調(diào)整，多點(diǎn)溫度控制可根據(jù)人們不同的應(yīng)用環(huán)境自行設(shè)置該環(huán)境的溫度值，及時(shí)反映生產(chǎn)，生活中溫度變化使人們能及時(shí)看到溫度變化的第一手資料，提示人們溫度變化情況，協(xié)助人們能及時(shí)的調(diào)整，起到溫度報(bào)警作用，使溫度控制更好的服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)，生活。然而，微機(jī)造價(jià)高，對(duì)于大多數(shù)的工業(yè)控制來(lái)說，也并不需要微機(jī)那樣強(qiáng)大的功能，于是單片機(jī)就運(yùn)用而生了。另外，單片機(jī)是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，其可靠性很高，可在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行。由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。在日常生活中，也可廣泛實(shí)用于地?zé)?、空調(diào)器、電加熱器等各種家庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)合。而爐內(nèi)溫度控制部分，采用一套PID閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，由DS18S20檢測(cè)爐內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個(gè)值存入程序存取器內(nèi)部一個(gè)單元作為最后檢測(cè)信號(hào)，并在LED中顯示。同時(shí)DS18S20能提供九位溫度讀數(shù)，它無(wú)需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。（2）能夠設(shè)定水的溫度值，設(shè)定范圍是30℃～90℃。而在眾多的51系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更實(shí)用，也是一種高效微控制器，因?yàn)樗坏?051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器，用戶可以用電的方式達(dá)到瞬間擦除、改寫。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。另外,AT89C51 還具有MCS51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過硬件復(fù)位。 AT89C51系列引腳功能AT89C51有40引腳雙列直插（DIP）形式。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。2．I/O（4個(gè)口，32根）P0口——8位、漏極開路的雙向I/O口。P1口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口。這時(shí)，讀兩個(gè)特殊輸入引腳的輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。P2口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口可以輸入/輸出4個(gè)LSTTL負(fù)載?！狪NT1外部中斷1，輸入?！猂D低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。在編程時(shí)，其上施加21V的編程電壓。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。輸出：PSEN——片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。51系列共有4個(gè)8位的并行I/O口，分別記作P0、PPP3每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。C51系列包含有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器分別稱為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1；在C51部分產(chǎn)品中，還包含有一個(gè)用做看門狗的8位定時(shí)器。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理：由定時(shí)器0、定時(shí)器定時(shí)器方式寄存器TMOD和定時(shí)器控制寄存器TCON組成。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳T0（）和T1（）的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。3．振蕩器 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。當(dāng)輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，而對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下，CPU停止工作。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷的特點(diǎn)是分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理和故障處理。AT89C51在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)對(duì)INT0、線上中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行一次檢測(cè),檢測(cè)方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。AT89C51內(nèi)部有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,受內(nèi)部定時(shí)脈沖(主脈沖經(jīng)12分頻后)或T0/T1引腳上輸入的外部定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。在串行口進(jìn)行發(fā)送/接收數(shù)據(jù)時(shí),每當(dāng)串行口發(fā)送/接收完一組串行數(shù)據(jù)時(shí)串行口電路自動(dòng)使串行口控制寄存器SCON中的RI或TI中斷標(biāo)志位置位，并自動(dòng)向CPU發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求,CPU響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。 溫度采樣部分溫度采樣單元用于采集被控制對(duì)象的溫度采集參數(shù)，它由溫度電壓轉(zhuǎn)換，小信號(hào)放大及A/D轉(zhuǎn)換三部分組成，其中將溫度轉(zhuǎn)化為電量的溫度電壓轉(zhuǎn)換由溫度傳感器——熱敏電阻實(shí)現(xiàn)，A/D轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809將采集的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為8255能處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。ADC0809是引腳雙列直插式封裝，引腳及其功能（）：1．D7～D0：8位數(shù)字量輸出引腳。5．REF（+）：參考電壓正端。9．ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。 ADC08
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