【正文】 45P 1 56P 1 67P 1 78I N T 113I N T 012T115T014E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627R X D10T X D11A L E / P30P S E N29P 2 728U?A D C 8 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 14 四相步進(jìn)電 動(dòng) 機(jī)與單片機(jī)接口電路 圖 給出了四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與 89C51 單片機(jī)的接口電路。 模擬量檢測(cè)接口電路圖 模擬量檢測(cè)接口電路由 A/D 轉(zhuǎn)換器、 89C51 單片機(jī)和溫度傳感器組成 。也就會(huì)影響控制的精度。并且誤差為2℃。 熱 電偶 工作原理 ：如果兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體形成回路，直接測(cè)溫端叫測(cè)量端，接線端子端叫參比端，當(dāng)兩端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，那么兩端之間就會(huì)存在 Seebeck 熱電勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)或熱電效應(yīng)。 89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容 C1 的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間 ， 89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。 如圖 所示。 RST由高電平降為低電平后，系統(tǒng)從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。但單片機(jī)本身不能自動(dòng)復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)的。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。接高電平時(shí)， CPU 訪問(wèn)并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令，但當(dāng)程序計(jì)數(shù)器值超過(guò) 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。在對(duì) FLASH ROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收高 8位地址和其他控制信號(hào)。在對(duì) FLASH ROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受低 8 位地址。 圖 89C51 芯片引腳 P0 口：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口。 因此，在本課題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)中，采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，選用 89C51 單片機(jī)。根據(jù)判斷溫度是否 超 過(guò) 設(shè) 定值，由單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令， 經(jīng) 步進(jìn)電機(jī) 控制電磁閥， 從而通過(guò)閥門 的控制 就可以控制煤氣的進(jìn)氣量 多少 。 圖 工作過(guò)程分析 由溫度控制器工作流程圖分析具體的工作過(guò)程。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：以 89C51 單片機(jī)為核心， 高溫加熱爐利用煤氣加熱，通過(guò)傳感器測(cè)量溫度，四相 5V、 1A 步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)閥門來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、 傳感器原理、 模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次綜合 運(yùn)用 。 加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。其中溫度的控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。 本設(shè)計(jì)介紹的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)主要內(nèi)容包有 系統(tǒng)方案、元器件選擇、系統(tǒng)理論分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)調(diào)試 等幾方面 。 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇，晶振電路，復(fù)位電路） 2. 溫度傳感器及接口電路設(shè)計(jì) 3. 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 4. 程序流程圖設(shè)計(jì)及程序清單編寫 技術(shù)參數(shù)： 1．溫度控制范圍： 01800℃ 2． 工作電源 220V 設(shè)計(jì)要求 ： 分析系統(tǒng)功能，盡可能降低成本，選擇合適的單片機(jī)、 AD 轉(zhuǎn)換器、輸出電路等； 應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖； 按規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，其中程序開發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過(guò)程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上。 溫度控制范圍 0～ 1800℃ 。 用 89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度檢測(cè)電路是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，是整個(gè)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，該系統(tǒng) 利用溫度傳感器 對(duì)溫 度進(jìn)行了實(shí)時(shí)采集與檢測(cè)，從而對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行更精確的控制。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程中的主要參數(shù)，如溫度，壓力，流量， 速度等進(jìn)行有效的控制。它的作用主要是改善勞動(dòng)條件，節(jié)約能源，防止生產(chǎn)和設(shè)備事故，以獲得好的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。 加熱爐 按 爐溫分布，爐膛沿長(zhǎng)度方向 可 分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段 。 對(duì)于不同場(chǎng)所、不同工藝、 所需溫度高低、范圍不同、精度不同，采用的測(cè)溫元件、測(cè)溫方法以及對(duì)溫度的控制方式也有所不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時(shí)效不同，則對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對(duì)溫度的測(cè)控方法多種多樣。 本次設(shè)計(jì)：加熱爐溫度控制器的設(shè)計(jì)，正是運(yùn)用單片機(jī)和溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行控制。 其基本控制原理為 : 用鍵盤將溫度的設(shè)定值送入單片機(jī)， 通過(guò)信號(hào)采集電路將 溫度信號(hào)采集到后，送到 A/D 轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制運(yùn)算， 控制 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)而控制加熱爐的溫度 。 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)入單片機(jī) 89C51 后，由程序算法，判斷溫度是不 是超過(guò)設(shè)定 值 ，并且有相應(yīng)的鍵盤顯示電路，用以顯示加熱爐的溫度。它把中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出接口電路以及定時(shí)器計(jì)數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、智能儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的前端裝置。正常操作及對(duì) FLASH ROM 編程和驗(yàn)證時(shí)接 +5V 電源。 P1 口： 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)P 1P 3P 2P 4P 5P 6P 7P 8R E S E T9P 10P 11P 13P 12P 14P 15P 16P 17X T A L 119X T A L 218V S S20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E30EA31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C4089c 51 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 9 器時(shí)，它送出高 8 位地址。 RST: 復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。 EA/VPP:訪問(wèn)內(nèi)、外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。因此，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H，P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07H，其他專用寄存器被清 0。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。 圖 最小 CPU 系統(tǒng) 3233343536373839VCC402122232425262728ALE/PROG30PSEN29EA/VPP3112345678REST91011121314151617XTAL218XTAL119GND20U1 AT89S51S1R10200R1410KC1