【正文】 ：一種是計(jì)算機(jī)把來(lái)自被控制對(duì)象的信息處理之后，僅僅向工作人員提供一些操作的信息，在通過(guò)工作人員影響被控制對(duì)象。因此，從結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)、設(shè)計(jì)思想等方面權(quán)衡把握，才能更好的設(shè)計(jì)出滿足使用性能和要求的控制電路。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門 和日常生活中，經(jīng)常對(duì)多路溫度進(jìn)行信息的采集。 990 年國(guó)際溫標(biāo)是根據(jù)第 18 屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第 7 號(hào)決議的要求 ,由第 77 屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)于 1989 年會(huì)議通過(guò)的。溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)，溫標(biāo)是溫度的標(biāo)尺，各種溫度計(jì)的數(shù)值也是通過(guò)溫標(biāo)來(lái)決定的。 8 DS18B20 采溫調(diào)試 .......................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5 報(bào)警電路 ................................................................ 20 加熱控制電路 ............................................................ 20 溫度采集電路結(jié)構(gòu) ........................................................ 22 本章小結(jié) ................................................................ 22 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 ............................................................. 23 系統(tǒng)子程序分析 ......................................................... 23 軟件整體設(shè)計(jì)思路 ....................................................... 23 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) ....................................................... 23 溫度采集子程序 ......................................................... 24 LCD 顯示模塊流程圖 ..................................................... 26 本章小結(jié) ...............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 背景和意義 ..............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。它的主要組成部分有： STC89C52單片機(jī)、溫度傳感器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中很普遍的過(guò)程控制，人們需要對(duì)各種加熱爐，熱處理爐，反應(yīng)爐等鍋爐中溫度進(jìn)行測(cè)量與控制。 基于單片機(jī)的溫度控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 信息學(xué)院 信息工程 學(xué) 號(hào)： 職 稱： 090103021043 高級(jí)工程師 、 助理工程師 中國(guó)特別是冶金，化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用，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(jì)一種較為理想的溫度控 制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的，工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制具有單向性、時(shí)滯性、大慣性和時(shí)變性的特征，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)溫度控制的快速性和準(zhǔn)確性，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有很重要的意義。它可以實(shí)時(shí)的顯示和設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。 發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 7 5 系統(tǒng) PCB 板制作及系統(tǒng)調(diào)試 .....................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 8 溫度控制電路的調(diào)試 .....................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)隨著溫度變化而變化的物理量來(lái)定義溫度的數(shù)值。 本世紀(jì)初國(guó)際權(quán)度局制定的 “標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo) ”范圍從0℃ ~100℃ ,其復(fù)現(xiàn)性為 ℃ ,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)的復(fù)現(xiàn)精度大幅提高 ,前蘇聯(lián)計(jì)量科學(xué)研究院在 0℃ ~400℃ 范圍內(nèi)溫標(biāo)定點(diǎn)精度達(dá) ℃ ,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局水三相點(diǎn)的溫度復(fù)現(xiàn)性達(dá) ℃ 。在溫度采集的時(shí)候常用到的測(cè)溫元件有熱電阻、熱敏電阻和熱電偶等。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 發(fā)展現(xiàn)狀 多路溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前，多路溫度控制的方法有基于計(jì)算機(jī)的溫度控制系統(tǒng)、基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)、基于 CPLD/FPGA 的溫度控制系統(tǒng)、基于 DSP 控制的多路溫度采集系統(tǒng)和基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)。然而另外一種是計(jì)算機(jī)僅僅按照時(shí)間或者某種設(shè)定的規(guī)律來(lái)影響被控對(duì)象 。采集器內(nèi)置了串行接口，可以通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片和計(jì)算機(jī)的串行口直接連接，電路結(jié)構(gòu)小型緊湊，系統(tǒng) 工作穩(wěn)定可靠。整個(gè)設(shè)計(jì)電路具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、多路溫度信號(hào)的采集所用的時(shí)間短、以及數(shù)據(jù)傳輸方便。PLC 功能的擴(kuò)充是在控制器中擴(kuò)充了 PID 控制功能，因此在邏輯控制與 PID控制的混合應(yīng)用場(chǎng)所中，采用 PLC 控制較為合理。這將對(duì)改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)具有重要性意義。 現(xiàn)在的整體設(shè)計(jì)成本比較低，因?yàn)楝F(xiàn)在的外圍電路的元器件價(jià)格不高，而且單片機(jī)價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)同樣比較低 。單片機(jī)在 生產(chǎn)中應(yīng)用及其廣泛，涉及生活的每個(gè)角落，尤其為電子和計(jì)算機(jī)發(fā)展提供了技術(shù)實(shí)踐。 二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量。在生活中，炎熱高溫的夏天，人們也需要通過(guò)空調(diào)來(lái)控制溫度使得自己變得涼爽， 溫度控制器 的設(shè)計(jì)不但是我在論文上所要提到的，在現(xiàn)實(shí)生活中 也是著必不可少的部分，工業(yè)生產(chǎn)中的成本的降低以及效率提升，都與溫度 有著密切的聯(lián)系。 四路進(jìn)行溫度的測(cè)量。選擇單片機(jī)是要注意以下幾點(diǎn) 單片機(jī)的字長(zhǎng)與速度。 系統(tǒng)的功耗，特別是在野外作業(yè)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這尤為重要?？紤]為以后的系統(tǒng)功能擴(kuò)展留下空間，可供選擇的單片機(jī)有 AT89C52， STC89C52，飛利浦和摩托羅拉的同等級(jí)單片機(jī)。STC89C52 有 8KB 可擦除 1000 次 Flash 程序存儲(chǔ)區(qū)，利于系統(tǒng)擴(kuò)展和功能升級(jí)和功能調(diào)試，具有三位保密位，安全有保障。電容值小的容易起振但穩(wěn)定性差，電容值大穩(wěn)定性好但不容易起振，此最小配置選擇 30pf 兼顧了穩(wěn)定性和容易起振。 單片機(jī)也被稱為微控制器（ Microcontroler），因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。 期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。在 90 年代后期，隨著科學(xué)的發(fā)展和消費(fèi)電子產(chǎn)品的增多，單片機(jī)的技術(shù)獲得了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)如今的單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不是單單的在裸機(jī)環(huán)境下 使用和開發(fā)，眾多的全系的單片機(jī)上已經(jīng)運(yùn)用到了專用的嵌入式操作系統(tǒng)。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。接下來(lái)會(huì)將硬件的選擇以及設(shè)計(jì)詳細(xì)的介紹。 主 控 制 器 溫度顯示器 （液晶顯示屏） 多路溫度采集 （ DS18B20） 報(bào)警控制電路 （發(fā)光二極管） 輸入控制電路 （按鍵） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 23 復(fù)位電路 在管腳 1 處的電壓為 V1 VVRRRVV cc)4 0 0 01 5 0(1 5 05)( 1615151?????????? 式 （ 21） 當(dāng)電平低于 視為低電平，高于 視為高電平。電容 C5 主要是為了抑制開關(guān)動(dòng)作時(shí)在閉合瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖對(duì)整個(gè) 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的沖擊，同理也是起到了減少電路干擾的作用。片內(nèi)振蕩器的震蕩頻率 fOSC 非常接近晶振頻率，一般多在 ～ 12MHz 之間選取，這次畢設(shè)用的時(shí)鐘頻率是 6MHz。其作用有兩個(gè)：一個(gè)是使振蕩器起振，而另一個(gè)則是對(duì)振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ C1 C17 大， f變?。?。 方案一 ： 采用 74LS164 芯片 在本次設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)的串行口來(lái)外接三片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口，把單片機(jī)的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線， TXD 作為移位時(shí)鐘脈沖。故本次設(shè)計(jì)采用可提供單獨(dú)鎖 存的 I/O 接口電路的串并轉(zhuǎn)換電路74LS164。 T（第 8 腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。 所謂時(shí)鐘脈沖端，其實(shí)就是需要高、低、高、低的脈沖，在 74LS164 獲得時(shí)鐘脈沖的瞬間，如果數(shù)據(jù)輸入端（第 2 腳）是高電平，則就會(huì)有一個(gè) 1 進(jìn)入到 74LS164 的內(nèi)部。 8255 有 3 種基本工作方式。方式 1 適用于打印機(jī)等具有握手信號(hào)的輸入 /輸出設(shè)備。 PA 口為方式 2 工作時(shí)， PB 口仍可作方式 0 和方式 1I/O 口， PC 口高 5 位作狀態(tài)控制線。在這種方式下， 3 個(gè)端口都可以有程序設(shè)定為輸入或者輸出。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 27 獨(dú)立鍵盤原理圖 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 HD7279 內(nèi)部含有譯碼器，可直接接收 BCD 碼或 16 進(jìn)制碼，并同時(shí)具有 2 種譯碼方式 .此外 ,還具有多種控制指令 ,如消隱 ,閃爍 ,左移 ,右移 ,段尋址等 .RC 引腳用于外接振蕩元件，其典型值為R=,C=15pF 。 DIG0～ DIG7 和 SA～ SG 也分別 是 64 鍵盤的列線和行線端口，完成鍵 盤掃描、 譯碼和鍵碼識(shí)別。而方案三 I/O 少，元件電路簡(jiǎn)潔，同時(shí)有能滿足本設(shè)計(jì)的需要顯示的內(nèi)容也需要控制的按鍵所以選 擇方案三。電路制造中利用激光修正技術(shù)對(duì)芯片內(nèi)部電阻進(jìn)行調(diào)整，在 25℃（ ）時(shí)，使器件產(chǎn)生電流為 A 的輸出。 5V 通過(guò) R1， R2， Rw1 加在 AD590 上，當(dāng)溫度變化時(shí)，通過(guò) AD590的電流發(fā)生變化，則 R1， Rw1 上的壓降變化，從而使運(yùn)放反相輸入端的電壓隨溫度變化。該電路測(cè)溫范圍為： 0～ 100℃，輸出電壓為 0～ 5V。 C 電阻 R。由于電橋輸出的電壓信號(hào)很小 (毫伏級(jí) )，所以應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)高精度而且放大倍數(shù)也很匹配的運(yùn)放將該信號(hào)進(jìn)行放大。 圖 211 PT100 溫度采集電路 方案三：用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行溫度的采集 本次設(shè)計(jì)采用的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn) 型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)量元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是由減法計(jì)數(shù)器 1 進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。系統(tǒng)對(duì) DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 圖 215 DS18B20 與單片機(jī)連 接圖 方案比較： 方案一 AD590 其精度雖高，但采樣電路略顯麻煩：為了控制在輸出 0 ～ 5V 的電壓，要求有多級(jí)運(yùn)放組成采樣轉(zhuǎn)換電路。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 報(bào)警電路 方案一：利用 蜂鳴器 實(shí)現(xiàn) 峰鳴音的報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購(gòu)買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過(guò) MCS51 的 1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。如下圖 216 報(bào)警電路 。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 217 可控硅調(diào)功器輸出功率與通斷電 T 關(guān)系 對(duì)于這樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，單片機(jī)只要輸出能控制可控硅通斷時(shí)間的脈沖作為信號(hào)就可以了，這可用一條功線通過(guò)程序輸出控制脈沖。因此選用方案二，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的繼電器控制電路。 工作時(shí)，由