基于單片機(jī)的恒溫箱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案(文件)
【正文】 拆成“1”、“2”、“3”、“4”然后分別送入液晶顯示器才能顯示出來(lái)，浮點(diǎn)數(shù)還要把浮點(diǎn)傳送進(jìn)去才行。這樣，我們的數(shù)據(jù)就可以十分準(zhǔn)確的顯示在顯示器上面了。此三個(gè)按鍵的程序構(gòu)圖如圖44 所示。 硬件電路的調(diào)試在硬件電路的調(diào)試中，最值得注意的是電源的部分，因?yàn)殡娐返脑O(shè)計(jì)時(shí)不可能都做成PCB電路板再做調(diào)試，一般為了調(diào)試的速度，都是只做個(gè)草草的電路只是用來(lái)測(cè)試一下電路的效果是不是令人滿(mǎn)意，如果達(dá)到了我們想要的效果，這個(gè)電路就是對(duì)的了，然后再用各種方法測(cè)試它的穩(wěn)定性，如完全成功，再焊接好電路，或是制作成PCB電路板，電路的調(diào)試不是把所有的電路都做到一起再調(diào)試效果，一般都是把一個(gè)復(fù)雜的電路分成幾個(gè)小的模塊，分別對(duì)每個(gè)模塊做調(diào)試，從最基本的模塊做起，測(cè)試成功后就做與其相聯(lián)系的模塊，另一個(gè)模塊做好調(diào)試成功后再將兩個(gè)模塊連接到一起，連起來(lái)才能較好的完成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。結(jié) 論恒溫箱智能控制系統(tǒng)采用半導(dǎo)體集成溫度傳感器作為測(cè)溫器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。該系統(tǒng)采用模糊PID控制實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值一定程度時(shí)，發(fā)出報(bào)警。對(duì)工程的設(shè)計(jì)過(guò)程也有了初步的了解，開(kāi)發(fā)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都做了很好的學(xué)習(xí)，這對(duì)以后工作非常有幫助。在此向宗老師致以最誠(chéng)摯的謝意。在此還要感謝所有的老師，為我打下了堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，這對(duì)我以后的工作有很大的幫助；還要感謝我所有的同學(xué)，感謝大家的支持和鼓勵(lì)。在軟、硬件的設(shè)計(jì)和撰寫(xiě)論文的過(guò)程中，同學(xué)們也給了我很大的幫助，尤其在硬件設(shè)計(jì)中，他們的建議使我的思維開(kāi)闊了許多，在此表示感謝。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)匱乏，設(shè)計(jì)會(huì)有一些不完美的地方，如果沒(méi)有宗棟老師的監(jiān)督指導(dǎo)，想完成此設(shè)計(jì)是極難想象的。如對(duì)于溫度的檢測(cè)過(guò)程中，信號(hào)的放大和讀入不夠準(zhǔn)確，在模擬電路的處理方面，對(duì)于模擬信號(hào)處理經(jīng)驗(yàn)不足，信號(hào)的準(zhǔn)確度不夠高，導(dǎo)致了溫度的檢測(cè)不夠真實(shí)，所以控制的效果不是很好。由鍵盤(pán)來(lái)控制數(shù)據(jù)之間的選擇，并通過(guò)鍵盤(pán)增加和減少設(shè)定值。 軟件程序調(diào)試軟件程序的調(diào)試對(duì)于硬件來(lái)說(shuō)就比較容易，程序的調(diào)試只要改一下代碼就可以了，不像硬件那樣需要改電路，51單片機(jī)的仿真可以用仿真器，所以在改變程序的代碼后，只要執(zhí)行一下，就可以看到改變程序后的效果，但是調(diào)試程序要有很好的邏輯思路，程序執(zhí)行到哪里都要知道硬件電路的效果，比如用示波器看看波形對(duì)不對(duì)、用萬(wàn)用表測(cè)一下電壓等，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，軟件和硬件是不能單獨(dú)調(diào)試的，還要結(jié)合起來(lái)一起考慮。本系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)有許多需要考慮的模塊，比如數(shù)據(jù)的顯示處理程序，在液晶的顯示中，沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)整體的顯示功能，它只能對(duì)一個(gè)幾位的數(shù)據(jù)進(jìn)行分位顯示，這就要編程中將數(shù)據(jù)的各個(gè)位的數(shù)提出來(lái)，然后再把它分別送入液晶中顯示出來(lái)，在現(xiàn)實(shí)的處理中可以很簡(jiǎn)單，但是CPU在處理乘除運(yùn)算時(shí)是靠移位的處理方法實(shí)現(xiàn)的，所以一個(gè)大數(shù)的乘除對(duì)于單片機(jī)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，如果一個(gè)系統(tǒng)要進(jìn)行很多的乘除運(yùn)算，那么CPU的運(yùn)算量會(huì)很大，會(huì)大大的降低CPU的執(zhí)行速度在單片機(jī)系統(tǒng)中，還有很多需要處理的信號(hào)，相對(duì)應(yīng)的也都有軟件的設(shè)計(jì)技巧，這就要多學(xué)習(xí)一些別人作的程序，看看他們作的哪個(gè)地方值得我們?nèi)W(xué)習(xí)，那些地方我們可以做的更好，用這種方法使自己的編程思路更開(kāi)闊。圖44 按鍵讀取程序框圖本系統(tǒng)鍵盤(pán)數(shù)量少，所以在軟件的設(shè)計(jì)中，我們選用查詢(xún)的方式設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的程序，可以減少CPU的資源的使用，且能滿(mǎn)足流程的安排，根據(jù)系統(tǒng)需要，設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的作用分別為數(shù)據(jù)的選擇、設(shè)定值加和設(shè)定值減，在程序的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的設(shè)定值不是說(shuō)加多少就能加多少的，本系統(tǒng)溫度的最高值在80℃，因此設(shè)定值加鍵只能加到80℃就不能再加了，同理設(shè)定值減也只能到30℃。在這里，介紹一下數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，系統(tǒng)取到一個(gè)待顯示的數(shù)據(jù)后，第一步將這個(gè)數(shù)除以1000取整（/1000），得到的值就是千位的值，第二步將這個(gè)數(shù)除以100（/100）模10（％10），得到的值就是百位的值，第三步將這個(gè)數(shù)除10（/10）模（10）,得到的值就是十位的值，第四步將這個(gè)數(shù)模10，得到的數(shù)就是個(gè)位的值。此時(shí)系統(tǒng)完成一個(gè)周期的溫度控制過(guò)程。導(dǎo)通角每增加1℃定時(shí)器時(shí)間延長(zhǎng)100μS。用AD590作為檢測(cè)元件，其檢測(cè)速度較快，本系統(tǒng)用到的A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543對(duì)電壓的轉(zhuǎn)換是滯后的，所以在檢測(cè)的過(guò)程中，溫度的測(cè)量是前一時(shí)刻的瞬時(shí)值，但因?yàn)闇囟鹊淖兿啾戎路浅＞徛赃@種系統(tǒng)可以滿(mǎn)足對(duì)溫度的測(cè)量速度要求。其中初始化包括定時(shí)器、液晶的初始化和變量的初始化；通過(guò)數(shù)據(jù)選擇按鍵來(lái)控制設(shè)定溫度、上限報(bào)警溫度和下限報(bào)警溫度的選擇，然后用設(shè)定值加和設(shè)定值減按鍵來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)定值，這種方法不會(huì)影響系統(tǒng)，還省去了系統(tǒng)資源。一個(gè)成功的編程人員所編的程序是十分容易理解的，這不光要寫(xiě)的有條理，還要適當(dāng)?shù)募右恍┳⑨專(zhuān)驗(yàn)橐粋€(gè)大的程序一個(gè)程序員是不能完成的，需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)共同完成，這樣如果自己編的程序只有自己才能看懂的話(huà)就不能與別人的程序很好的接口。 A/D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì)恒溫箱控制系統(tǒng)對(duì)溫度的采集使用的傳感器的AD590，經(jīng)過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路和放大電路后，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。 液晶顯示程序的設(shè)計(jì)恒溫箱控制系統(tǒng)的顯示選用液晶TM240128A作為顯示器，其內(nèi)部沒(méi)有字庫(kù)，所有的漢字都要自行編寫(xiě)。下面我們就來(lái)分析一下本系統(tǒng)的控制方案。采集數(shù)據(jù)誤差的軟件處理用程序?yàn)V波算法，可以濾掉一部分由于輸入信號(hào)干擾所帶來(lái)的輸出控制類(lèi)錯(cuò)誤。像這種方法在處理慣性較大控制系統(tǒng)擁有超棒的抗干擾能力。針對(duì)以上出現(xiàn)的各種問(wèn)題，我們從軟件方面來(lái)探討一些提高單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾的方法。我們根據(jù)過(guò)零檢測(cè)信號(hào)可以得到正弦波的零點(diǎn)位置，然后用CPU可以算出晶閘管的導(dǎo)通角控制信號(hào)的觸發(fā)信號(hào)，這樣，系統(tǒng)就可以根據(jù)溫度的需要控制電熱絲所加電壓的有效值的大小，來(lái)控制溫度。圖310 光耦控制電路由于光電耦合器的受控端的驅(qū)動(dòng)電流不是很大，而晶閘管的導(dǎo)通電流比較大，所以在光電耦合器的輸出端接入一個(gè)三極管，來(lái)增加晶閘管的驅(qū)動(dòng)電流。2腳與4腳間任意一組，阻值為無(wú)限大，輸入端接通電源后，4腳的電阻很小。報(bào)警電路如圖39所示。當(dāng)按下“SEL”鍵時(shí)，系統(tǒng)對(duì)設(shè)定溫度、上限報(bào)警溫度、下限報(bào)警溫度進(jìn)行選擇。由于鍵盤(pán)通常排列成矩陣格式，因此可以用硬件或軟件的方法對(duì)行、列分別進(jìn)行掃描去查找按動(dòng)的鍵。在鍵盤(pán)數(shù)目較多的系統(tǒng)中，還要使用鍵盤(pán)專(zhuān)用芯片。共十六個(gè)字符串型代碼，因此這樣程序的代碼會(huì)很長(zhǎng)，所以在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于A(yíng)T89C52的內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限，不可以用過(guò)多的漢字顯示。10%；模塊內(nèi)可自帶10V負(fù)壓，用于LCD的驅(qū)動(dòng)電壓；顯示內(nèi)容：240（列）128（行）點(diǎn)；全屏幕點(diǎn)陣；帶8K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（其地址由軟件設(shè)定）；其接口適配8080系列和Z80系列MPU的控制時(shí)序；驅(qū)動(dòng)方式：1/128 DUTY，1/9 BIAS；工作溫度：－10℃～＋60℃；存儲(chǔ)溫度：－20℃～＋70℃；模塊可帶LED或EL背光；背光電流≤100mA；60’CLOCK顯示。因而，復(fù)位是很重要的操作方式。VPP為本腳的第二功能，當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)， 應(yīng)該接到VCC端。?ALE/ ：ALE為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器
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