【正文】 烤箱、電熱水器、空調(diào)等家用電器也同樣需要溫度監(jiān)控。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外 [7]。對電阻爐溫度控制的好壞直接影響工藝要求的溫度水平和加熱質(zhì)量，以致直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)消耗指標(biāo)， 所以本文研究電爐爐溫的控制。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 電爐是把爐內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為熱量對工件加熱的加熱 爐，同燃料爐比較，電爐的優(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成 真空 ；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產(chǎn)過程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化；勞動衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品 質(zhì)量 好；且更加環(huán)保對與日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題是一個(gè)很好的產(chǎn)品等。它比數(shù)字儀表包含的信息量大得多，因此使現(xiàn)場監(jiān)控人員的工作方式得到了改進(jìn)，效率也由此得到了很大的提高。同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。從 1976 年 Intel 公司推出第一批單片機(jī)以來， 80 年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展。超過這個(gè)范圍，系統(tǒng)或許會停止運(yùn)行或遭受破壞，所以我們必須能實(shí)時(shí)獲取溫度變化。 DS18B20。使用電加熱器升溫，配合鍵盤輸入，液晶顯示器顯示。 本系統(tǒng)按照模塊化程序設(shè)計(jì)思想，完成了對系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，給出了各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)思想和流程圖。由于單片機(jī)具有低功耗、高性能、可靠性好、易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)，因此 采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制不僅 節(jié)約成本， 控制 方法靈活多樣，并且 可以 達(dá)到較高的控制精度 ，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量 ，因此單片機(jī)被廣泛應(yīng)用在中小型控制系統(tǒng)中。 自動控制技術(shù)尤其是溫度控制技術(shù)在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。溫度采集控制系統(tǒng)不但能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采樣轉(zhuǎn)換，穩(wěn)定進(jìn)行升溫、恒溫的控制過程，而且可以記錄溫度 — 時(shí)間對應(yīng)關(guān)系，并以現(xiàn)今廣泛使用的液晶顯示器作為輸出設(shè)備，使數(shù)據(jù)讀取更加直觀。具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、人機(jī)界面友善、管理功能健全、系統(tǒng)可靠性高、記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 temperature control 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 i 目錄 1 緒論 .................................................................... 1 課題背景 .......................................................... 1 選題的目的和意義 .................................................. 2 爐溫控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ................................ 2 本系統(tǒng)的任務(wù)和本文的主要內(nèi)容 ...................................... 4 2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì) ...................................................... 5 系統(tǒng)方案選擇 ...................................................... 5 主控芯片單片機(jī)的選型 ......................................... 5 溫度傳感器的選擇 ............................................. 5 系統(tǒng)的組成和工作原理 .............................................. 6 系統(tǒng)主要元件介紹 .................................................. 7 AT89S52 單片機(jī)簡介 ........................................... 7 1602 液晶顯示器 ............................................. 10 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 ...................................... 14 固態(tài)繼電器 .................................................. 18 本章小結(jié) ......................................................... 19 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................... 20 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) ............................................. 20 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng) ................................................. 21 升溫驅(qū)動控制系統(tǒng) ................................................. 22 鍵盤顯示系統(tǒng) ..................................................... 23 報(bào)警系統(tǒng) ......................................................... 25 系統(tǒng)電源模塊 ..................................................... 26 本章小結(jié) ......................................................... 27 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................... 28 軟件總體設(shè)計(jì) ..................................................... 28 系統(tǒng)初始化函數(shù) ................................................... 29 控制函數(shù) ......................................................... 30 讀溫度子程序 ..................................................... 31 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 ii 鍵盤顯示函數(shù) ..................................................... 32 時(shí)間函數(shù) ......................................................... 33 本章小結(jié) ......................................................... 34 5 系統(tǒng)的調(diào)試與仿真 ....................................................... 35 軟件調(diào)試 ......................................................... 35 硬件調(diào)試 ......................................................... 36 本章小結(jié) ......................................................... 37 6 結(jié)論 ................................................................... 38 致謝 ..................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ................................................................. 40 附錄 1 .................................................................... 1 附錄 2 ................................................................... 18 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 緒論 課題背景 及時(shí)準(zhǔn)確地得到溫度信息并對其進(jìn)行適時(shí)的控制，在許多工業(yè)場合中都是重要的環(huán)節(jié)。對于，超過適宜范圍的溫度能夠報(bào)警。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能。采用單片機(jī)對整個(gè)測量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低、制造、安裝、調(diào)試及維修方便 [3]?，F(xiàn)場電視監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。冶金工業(yè)上電爐主要用于 鋼鐵 、 鐵合金 、有色金屬等的 熔煉 、加熱和熱處理 [5]。 選題的目的和意義 隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。 溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)?？梢姕囟瓤刂齐娐窂V泛應(yīng)用于社會生活的各個(gè)領(lǐng)域，所以對溫度進(jìn)行控制是非常有必要和有意義的 [8]。 總的來說，電阻爐溫度控制技術(shù)的發(fā)展可分為以下幾個(gè)階段 [9]： （ 1）經(jīng)典 控制技術(shù)階段。第二階段時(shí)間為 20 世紀(jì) 60～ 70 年代，稱之“現(xiàn)代控制技術(shù)”時(shí)期。七十年代末，電阻爐溫度控制技術(shù)已經(jīng)基本成熟，逐漸向“智能控制”和“復(fù)雜系統(tǒng)控制”的方向發(fā)展。日本山武、霍尼韋爾公司在 1995 年開發(fā)出了商品化的 SDC30 系列智能型數(shù)字調(diào)節(jié)器，由人工神經(jīng)元和模糊控制來整定 PID控制器參數(shù) [10]。但是，目前國內(nèi)的一些生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)主要開發(fā)一些大型微機(jī)控制系統(tǒng)，且大多硬件均是國外進(jìn)口的，投資成本很高。采樣溫度范圍是 55～ +125℃。上、下限溫度能夠用戶輸入并顯示。 （ 2）溫度 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 借助 Keil C51 開發(fā)工具， 以 C 語言為開發(fā)語言， 開發(fā)了單片機(jī)系統(tǒng)的溫度檢測與控制程序模塊、 對溫度傳感器模塊、顯示模塊、溫度控制模塊進(jìn)行控制， 鍵盤 導(dǎo)入設(shè)定的溫度，使其與實(shí)際溫度進(jìn)行運(yùn)算并輸出 。但 8031 內(nèi)部沒有程序存儲器，需要擴(kuò)展，增加了電路的復(fù)雜性。我們在單片機(jī) 課程中已經(jīng)熟悉了 51 系列單片機(jī)，用起來會得心應(yīng)手。此方案電路簡單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的數(shù)據(jù)。但鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性較正。不需要將溫度傳感器的輸出信號接到 A/D 轉(zhuǎn)換器上，減少了系統(tǒng)的硬件電路的成本和整個(gè)系統(tǒng)的體積進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，控制電路部分采用固態(tài)繼電器控制，此方案電路簡單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)是對電機(jī)繞組絕緣漆烘干溫度的控制，大約是一百度左右，在其測量范圍內(nèi)。系統(tǒng)為典型的閉環(huán)反饋式溫度控制系統(tǒng)，見圖 21。反之，如果實(shí)際溫度高于用戶設(shè)定的下限值時(shí)，系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)。 （ 2）溫度溫度傳感器 DS18B20：負(fù)責(zé)溫度與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化。 這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。 （ 5） LCD 顯示模塊：采用常用的 LCD1602 顯示溫度傳感器采集到的溫度，并且顯示采值時(shí)的時(shí)間，以及溫度上下限值。 系統(tǒng)主要元件介紹 本設(shè)計(jì)采用采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 GND：地。對 P0 端口寫 “ 1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。 P1 口：本次設(shè)計(jì) P1 口中 到 接 4 個(gè)按鍵。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。對 P3 端口寫 “ 1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。本次設(shè)計(jì) P3口中 將用于接收發(fā)送溫度型號。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。否則， ALE 將被微弱拉高。 EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 VSS 為地電源， VDD 接 5V 正電源， VEE 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，可通過一個(gè) 10KΩ的電位器調(diào)整對比度。 E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 表 21 接口引腳及其功能 引腳號 符號 狀態(tài) 功能 1 Vss — 電源地 2 Vdd — 電