【正文】 、抗干擾能力強，編程容易。單片機系統(tǒng)將實時溫度與設(shè)定溫度進行對比，并通過顯示電路將實時溫度顯示出來，如果實時溫度大于設(shè)定的最高溫度或者低于設(shè)定的最低溫度一定時間，單片機將觸發(fā)報警電路對過溫或者低溫進行警報，同時觸發(fā)控制電路對水溫的控制做出適當?shù)恼{(diào)整，確保水溫出在理想的溫度值，滿足需求 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件電路主要分為電源 電路 、復(fù)位電路、時鐘電路、按鍵電路、 LCD顯示電路和溫度采集電路六部分。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 31所示 ： 13 圖 31 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 單片機控制部分 單片機通俗來講就是一個小型的計算機，試想一下一個計算機的功能全部濃縮在一個小小的芯片上，充分解釋了什么叫濃縮的是精華。發(fā)展到現(xiàn)代社會，工業(yè)中我們應(yīng)用的主流單片機還是以 8位機為主，但其 16位、 32 位的同胞兄弟正在以極快的速度崛起中。需要注意的是要是用 P0 口的輸入輸出功能的時候一定要在外面接上拉電阻。 ● PSEN 管腳用于單片機是否在外部的儲存器提取指令，在低電平到達的時候，單片機才會從外部的儲存器提取所用的指令信號。由此可以看出，本次設(shè)計并沒有將單片機的全部引腳充分利用，但現(xiàn) 在也可以滿足此次的設(shè)計要求。單片機發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為了我們社會進步的不可缺少的重要工具。電源復(fù)位就是說通過給電源直接給單片機通電的方法來達到復(fù)位的目的；而按鍵復(fù)位就是在系統(tǒng)的復(fù)位電路中裝上復(fù)位開關(guān)，通過按鍵開關(guān)的通斷來觸發(fā)復(fù)位電平信號，通過上述對比，我們選用電源復(fù)位，電路設(shè)計 如圖 33所示 ： 圖 33 單片機 復(fù)位電路 16 時鐘電路 時鐘是單片機內(nèi)部電路工作的基礎(chǔ)，也是 CPU 工作時序的時間基準。 振蕩器有輸入和輸出段兩個端口，它的輸入端接單片機內(nèi)部的 其輸入端接至單片機 內(nèi)部 的 XTAL1 引腳，輸出端接單片機的外部 的 XTAL2 引腳。如圖 3 所示是單片機內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路。 所以 P0 口 必 需加上拉電阻。調(diào)節(jié)系數(shù)是 1 181。A 電流，它還能通過片內(nèi)薄膜電阻與激光作用來實現(xiàn)校準器件的功能。它也是在許多的溫度測量系統(tǒng)中人們比較青睞的備用方案，因為它是一個成本低并且不需要支持電路的單芯片集成電路。 除此之外，它的一些特點決定著它很 18 適合遠程的檢測應(yīng)用。 50℃ +150℃ 是他的基本測量范圍 ， 測量 誤差 是 177。 運算放大器 OP07 性能描述 Op07芯片是一個運算放大器集成電路，他的特點是噪聲低、雙電源供電。 ADC0804 性能描述 集成 A/D轉(zhuǎn)換器 根據(jù)應(yīng)用場合的不同可分為很多 種， 我們在 選用時 也通過考察各方面的因素滯后再選取適合的集成芯片。它的 內(nèi) 部設(shè)有 時鐘發(fā)生器； ；它不需要調(diào)零操作，并且輸出的電壓范圍是零到 5V，當一個電源工作的時候。 DB0DB7 的 管腳：是 一個數(shù)字信號輸出段，它輸出的是八位的二進制三態(tài)特性數(shù)字信號。 WR 管腳：是寫的電平輸入端，它通過低電平來開啟 AD 轉(zhuǎn)換 過程。 VCC：芯片電源 5V輸入。 ADC0804 型號的 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理通過幾個步驟來說明，不走如下： 20 這是通過二分法的尋 求方法來尋找結(jié)果，幾位的 A/D 轉(zhuǎn)換器就要對應(yīng)幾次尋找，這樣才能完成轉(zhuǎn)換的過程，在轉(zhuǎn)換過程中輸入值就代表這模擬輸入電壓。列出 A點的結(jié)點方程如下 : b12UR cIR ?? （ 1） 由于系統(tǒng) 控制 水溫范圍 是在 25℃ 50℃ 之間 ,在 輸出電壓為零時 AD590的輸出電流 則為 ,那么為了讓 Ui的電位為零就 得 使電流等于 , 輸出電壓為 12v所以由方程 (1)得 12R b cUR I?? 12V/ = (2) 由 (2)取電阻 R1=47k , R2=5k 的電位器 ， ADC0804 的輸入電壓范圍 在 0— 5v之間 ， 本設(shè)計為了達到更精確的測量目的就使水溫達到 50℃ 時 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為 5伏。如圖 37所示。 報警器的外殼為全不銹鋼，燈的抗沖擊能力好，超強的蜂鳴器，可視度高的 LED 發(fā)光管，而且具有功耗低，不受污染物和水的影響，使用壽命長等特點 報警電路 如下圖所示 ， 由 LED 指示燈和蜂鳴器發(fā)出聲光報警信號指示系統(tǒng)工作狀態(tài)有些危險。其內(nèi)部的驅(qū)動器為 HD44100 和 HD44780 分別在顯示器內(nèi)部起到驅(qū)動和控制作用。 圖 39 LCD1602 顯示電路 電源電路 單片機系統(tǒng) 需要 5V電壓來支持運行，但是我們的主要電源是 220V的交流電，所以我們就需要通過一定的降壓和蒸餾電路來將 220V 的交流電轉(zhuǎn)變成我們單片機所需要的 5V 電壓。 繼電器的兩輸出端 220V 的交流電，通過控制繼電器的閉合來控制電熱絲是否加熱； 加熱系統(tǒng)中，我們通過對繼電器的控制讓加熱電路的通斷來實現(xiàn)加熱功能，降溫系統(tǒng)中，我們同樣通過對繼電器的控制來讓降溫系統(tǒng)中的主 路開關(guān)的關(guān)閉和斷開來實現(xiàn)降溫的目的。第一個任務(wù)是先設(shè)置溫度值 ， 這時設(shè)置的溫度就會顯示在數(shù)碼管上 ， 溫度設(shè)定好后，單片機會根據(jù)當時的環(huán)境溫度是否啟動加熱器。要使溫度會維持在我們理想的范疇內(nèi)，只有通過如此的無限反復(fù)工作。此時鍵盤不發(fā)揮作用。 假如我們收到單片機傳來的要閉合按鍵的信號時首先要進行按鍵消抖 ， 這個步驟是必需的。 鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。 KEY3（ ） : 設(shè)置溫度“ ”。 下圖 42所示的流程圖是控制模塊的 ， 系統(tǒng)軟件會 將 我們預(yù)期的溫度 與 現(xiàn)場環(huán)境 溫度進行對比 ， 如果環(huán)境溫度高于預(yù)置溫度，加熱電器設(shè)備會關(guān)閉；如果環(huán)境溫度比預(yù)置溫度低，加熱電器設(shè)備會打開；要是環(huán)境溫度和預(yù)置溫度值相同，那么電器加熱設(shè)備保持不變。 其流程圖如圖 44所示： 30 圖 44 系統(tǒng)主程序流程圖 第 5章 設(shè)計總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計采納的是以 52單片機 為控制中心的的研究。其實，我們做的這個題目不僅僅是研究溫度的控制，更主要的研究一種控制思想 。其記錄數(shù)據(jù)如下表 4： 32 設(shè)定溫度值 系統(tǒng)顯示值 差值 控制精度 ℃ 超調(diào)量 % 結(jié)果分析論述 本次畢業(yè)設(shè)計完全符合設(shè)計要求 ， 溫度計 溫度和溫控系統(tǒng) 測得 的溫度 的標準誤差是 %，靜態(tài)誤差是 ℃ ，控制精度是 ℃ ，超調(diào)量是 %，我們設(shè)計做成產(chǎn)品也可以符合部分企業(yè)的要求，雖然還有超調(diào)量的存在，但也減少了總體上還是令人滿意的。 這個 恒溫箱 的設(shè)計，從整體組成部分來說包括硬件和軟件兩個大的部分。在最開始對這方面的內(nèi)容自然是茫然的，從客觀上來說自身的知識儲備有限，我在這方面學(xué)習(xí)不是很懂，也不是很到位，缺乏專業(yè)知識素養(yǎng)，缺乏理論 基礎(chǔ)；以往的生活中缺少對礦用溫度傳感方面的了解，生活中偶有接觸，卻沒花太多時間去詳細了解相關(guān)知識，因此缺乏實踐基礎(chǔ)。 33 整個軟件部分相對來說缺乏大的創(chuàng)新，在智能化方面還有待進一步的提升。在實際運用中，運用范圍有限，因此需要加大各方面知識的融合，在具體程序上還需要聯(lián)系客觀實際對此作出進一步的改進，讓各領(lǐng)域的知識融會貫通，以此達到全方位、寬領(lǐng)域、多層次的技術(shù)要求。但是，不足的是硬件在焊接板上的排版布局感覺不夠美觀得體，在后期制作方面需要多下功夫。只能說仿真只能是仿真他不是實物，他可以拿來參考和借鑒，卻不 能完全的規(guī)避風(fēng)險，對于實物還是需要要再多次試驗，找出其中的小的細節(jié)性問題，避免不必要的情況發(fā)生才行。一切從實際出發(fā)，多次試驗，得出結(jié)論，確保結(jié)論的準確性科學(xué)性，確保設(shè)計的可行性；全方位考慮，理論聯(lián)系實際，讓整個過程嚴謹有序；同時也讓我對單片機、傳感器、報警裝置和液晶顯示器這些設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)和軟件 編程方法，以及它們的工作方式有了全新和全面的認知，自身知識技能得到提升。因此，要想在此方面有更大的提升，那么必須從提升自身能力開始，理論聯(lián)系實際，激發(fā)創(chuàng)新思維，在不足的方面加以改正，做到更好、更完善。隨著社會的進步、科技的發(fā)展，智能化的控制手段在以后會更加快速的發(fā)展和進步，并且應(yīng)用于更多更廣泛的領(lǐng)域。因此做好 報警 工作是必不可少的。 。雖然我認為自己已經(jīng)很努力的在這一方面調(diào)整方案，但是我仍然覺得在實際生產(chǎn)過程中缺乏可行性，并不會很完美。在 醫(yī)學(xué) 領(lǐng)域， 醫(yī)用恒溫箱 扮演著重要的角色。不管是從生活方面來說，還是從生產(chǎn)方面來說，都與我們?nèi)祟愑兄豢煞指畹年P(guān)系。但是我認為還是有許多的不足，也可能是因為 34 我本身的水平的局限。 從剛開始拿到這個畢業(yè)設(shè)計的題目，到查找相關(guān)的資料，進行學(xué)習(xí)和方案論證，再到對題目進行實驗編程和調(diào)試。 最后是可行性方面，但是仿真和實物兩者之間存在著巨大差別。通過硬件方面的六個模塊，達到了不易毀壞，遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集簡化過程的目的。軟件部分一些程序過于復(fù)雜繁瑣，因此最好的辦法便是在實際操作中根據(jù)具體情況合理作出調(diào)整，做到簡單、準確、高效。通過相關(guān)的查閱，從中獲取相關(guān)的知識，了解溫度傳 監(jiān)控 的原理內(nèi)容，了解其設(shè)計的理念，以達到設(shè)計的科學(xué)性。在這個過程中發(fā)現(xiàn)問題，然后解決問題，各個擊破。這幾個月的時間里，從最開 始的未知到后來知之，經(jīng)過這個漫長的過程，我開始對 醫(yī)用恒溫箱的 設(shè)計產(chǎn)生興趣，樂于去了解他。測量數(shù)據(jù)如 表 所示： 測量值與實際值對比表 （℃） 溫度計 測得溫度值 差值比較 標度誤差 ： % 溫控系統(tǒng)的靜態(tài)誤差 根據(jù)上述幾個選擇的溫度參考值和溫度計的數(shù)值相比較確定系統(tǒng)靜態(tài) 誤差。此設(shè)計采納閉環(huán)控制方式，控制準確度高，利用 PID算法使 系統(tǒng)誤差比較小，系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定， 31 不會出現(xiàn)太多的錯誤。 假如 環(huán)境溫度高于預(yù)置溫度，加熱電器設(shè)備會關(guān)閉 當檢測到為了 系統(tǒng)報警出現(xiàn)錯誤 ， 特別設(shè)置了一個程序 ，只有 報警許可的時刻才報警。等一切準備工作完成后，按下確認鍵 KEY1，恒溫箱開始工作。 KEY1（ ） : 狀態(tài)切換；溫度設(shè)置確認；溫度重新設(shè)置。當進行按鍵操作時，首先要 在開始前間隔一會時間，再看是否有按鍵需要閉合還是打開。 鍵盤 輸入 模塊 鍵盤管理子程序流程如圖 41 所示。 按照上述的這些軟件理解，我覺得本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)該分兩個步驟：第一，接通電源，使加熱設(shè)備開始工作，加熱恒溫箱的溫度，我們可以手動在鍵盤上輸入溫度初值，并通過數(shù)碼管顯示出來，以此來編寫程序。當環(huán)境溫度高于溫度上限時，單片機及時發(fā)出信號使加熱器停止工作。 控制部分電路圖如圖311 所示： 圖 311 繼電器控制電路 25 第 4 章、 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 當我們完成硬件設(shè)計后就得開始寫程序，做軟件部分 ， 在這之前我們得理解溫度