【正文】 ................................ 36 謝 辭 .......................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ..................................................................... 38 附 錄 .......................................................................... 39 陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 ５ 前 言 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展 ，人們對(duì)機(jī)械的應(yīng)用也越來越廣 ，進(jìn)而人們對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制要求亦越來越高。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。對(duì)溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。電烤箱的溫度控制系統(tǒng)有兩個(gè)部分組成：硬件部分和軟件部分。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到。人們通過它可以使機(jī)械完全按照自己的意愿來執(zhí)行。陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 １ 摘 要 隨 著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們改造自然的能力也在不斷的提高。機(jī)電控制系統(tǒng)成為機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)集成的共性關(guān)鍵技術(shù)。 單片機(jī)在日常生活中的運(yùn)用越來越廣泛。 本文介紹了以 AT89C51 單片機(jī)為核心的電烤箱溫度控制系統(tǒng)。文章最后對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 單片機(jī)在工業(yè)控制、儀器儀表、商用商品、家 用電器以及計(jì)算機(jī)接口等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 1983 年 Intel 公司推出的MCS96 系列、 1987 年 Intel 公司又推出的 80C96 等位 16位單片機(jī)。隨著 社會(huì)的 發(fā)展 ， 單片機(jī)的特點(diǎn)體現(xiàn)在體積小、可靠性高、使用方便等方面。 為以后進(jìn)一步應(yīng) 用 單片機(jī)系統(tǒng) 提供幫助。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制算法新穎，控制精度高，有較強(qiáng)的通用性。 (3) 預(yù)置時(shí)顯示設(shè)定溫度， 烤 干時(shí)顯示實(shí) 時(shí)溫度，顯示精確到 1℃。 控制方案 產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。 陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 ７ 第 2 章 硬件部分設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件部分包括單片機(jī)電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器電路、放大器電路、傳感器電路、鍵盤及顯示電路五部分。以 下對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。 AT89C51 系列單片機(jī)主要有 CPU、存儲(chǔ)器（包括 RAM 和 ROM）、 I\O接口電路及時(shí)鐘電路等部分組成。 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部 CPU包括控制器和運(yùn)算器兩部分。但為 44 個(gè)引腳，其中 4 個(gè)引腳是不使用的。 主電源引腳兩根： VCC 接 +5V 電源正端 ； VSS 接 +5V 電源地端 。對(duì) CHMOS 單片機(jī) XTAL1 腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端， XTAL2 腳空不接。在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口。 P1 口作為通用的 I/O口使用。也可作為片外存儲(chǔ)器的高 8位地址線。 P3 口除作為準(zhǔn)雙向口使用外。 ② PSEN 片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端低電平有效。 AT89C51 單片機(jī)的并行 I/O 端口 AT89C51 單片機(jī)有 4個(gè) 8位并行 I/O 端口（ P0、 P P P3）每個(gè)端口都各有 8條I/O 口線，每條 I/O 口線都獨(dú)立地用作輸入輸出，在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中， P2口送出高 8 位地址， P0口分時(shí)送出低 8 位地址和 8位數(shù)據(jù)。 P0 口是一個(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，也可作為通用I/O 接口。 口。 AT89C51 單片機(jī)時(shí)鐘電路及時(shí)序 AT89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部方式，一種是外部方式。復(fù)位分為上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 傳感器電路設(shè)計(jì) 隨著新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代，在利用信息的過程中，首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠地信息。其組成框圖如 27 所示。轉(zhuǎn)換電路，上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。 傳感器的基本特性 根據(jù)被測(cè)量 的變化狀態(tài)，可以把傳感器的輸入量分為靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量?jī)深?。衡量傳感器靜態(tài)靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有量程、線性度、遲滯、重復(fù)性，靈敏度、漂移等。 C． 精度有關(guān)指標(biāo)：包括精度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 １２ 值穩(wěn)定性、漂移等。 ：包括 抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場(chǎng)干擾能力等 ③ 可靠性指標(biāo)： 包括工作壽命，平均故障時(shí)間，保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能等 ④ 其他指標(biāo) A 使用方面：包括供電方式（直流、交流、頻率及波形等）、電壓幅度與穩(wěn)定性功能、各項(xiàng)分布參數(shù)等 B 結(jié)構(gòu)方面：名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等 ：包括安裝方式、饋成、電纜等 （二）改善傳感器性能的技術(shù)途經(jīng) A 差動(dòng)技術(shù) B 平均技術(shù) C 零示法和微差法 D 閉環(huán)技術(shù) E 屏蔽隔離子干擾抑制 F補(bǔ)償修正 技術(shù) G 穩(wěn)定性處理。隨著其技術(shù)的發(fā)展，其測(cè)溫范圍也不斷擴(kuò)大，低溫已可測(cè)量 1K~3K,高溫則可測(cè)量 1000。 (a)二線式接法 (b)三線式接法 (d)四線式接法 圖 28 熱電阻傳感器的接線方式 四線式接法 R2=R3 為固定電阻， R1 可調(diào)，熱電阻 Rt,通過電阻為 r r r r4 的四根 導(dǎo)線和電橋連接， r r4 分別串聯(lián)在相鄰的兩橋臂內(nèi)， r r3 與電源去路串聯(lián)，將開關(guān)接通，調(diào)節(jié) R1使電橋平衡，則 R1+r1=Rt+r4 再將開關(guān)接通 B，重新調(diào)整 R1，使電橋達(dá)到新的平衡，則 R1’ +r1=Rt+r1 兩式相加得： Rt= 2 39。另外，在 A/D 轉(zhuǎn)換過種中，模擬量輸入的值不應(yīng)變化太快，因此，對(duì)變化速度快的模擬量在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。通常使用頻率為 500KHZ 的時(shí)鐘信號(hào)。只要把三位地址寫入 0809 中 的地址鎖存器就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。傳感器的信號(hào)放大，根據(jù)具體情況可采用分立元件放大器（晶體管放大器）和集成元件放大器（運(yùn)算放大器）兩種。 B 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) a。=UsrUsc ≈ β 1β 2 12rbefzR? （當(dāng) RC1rb2 時(shí)） 陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 １７ 此放大電路特點(diǎn) 放大倍數(shù)大，工作點(diǎn)穩(wěn)定 b．靜態(tài)工作點(diǎn) Ub≈21 1RbRbEcRb?， Ua=UbUbe， Ie=ReUe， Uce≈ EcIc（ Re+Rc） 交流等效電路 R39。fz=Rc//Rfz 輸入電阻 )//(// R F21 rRRr bebbsr ?? ? 輸出電阻 ?rRr bebsc ??39。39。39。 直流放大器電路 將緩慢的直流量信號(hào)進(jìn)行廣大的器件稱直流放大器。便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的組合和運(yùn)算。 本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況采用多級(jí)交流放大電路。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通常采用通過 RS觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過程是在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行一個(gè) 10ms 左右的昝程序后 ，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)該鍵處于討債狀態(tài)，同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)珠步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。 鍵盤掃描程序一般應(yīng)飫以下內(nèi)容： 1差別有無鍵按下降鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值 3 用計(jì)算法或查表法得到鍵值 4 判斷閉合鍵是否釋放，如釋放則繼續(xù)等待 5將閉合鍵鍵號(hào)保存，同時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行該執(zhí)行該閉合鍵的功能 。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。公共陰極接低電平（一般接地）當(dāng)某個(gè)陽極接高電平，則該數(shù)碼管并點(diǎn)亮。且占用 CPU時(shí)間少編程簡(jiǎn)單，顯示，便于檢測(cè)和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜、成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。各位的位選線（公共陰極或陽極）有另外的 I/O口線控制。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。因此，電磁干擾已成為許多電子設(shè)備與系統(tǒng)在環(huán)境正常操作運(yùn)行的主要障礙之一。 ③ 按干擾傳輸系統(tǒng)的方式分為共模干擾、差模干擾、傳導(dǎo)耦合、感應(yīng)耦合和輻射耦合。要選擇集成度高、抗干擾能力強(qiáng)功耗小的電子器件。 ③ 采用硬件抗干擾技術(shù) 硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道，只要合理地布置與選擇有關(guān)參數(shù)。在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中獲得 了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用硬件抗干擾措施是經(jīng)常采用的一種方法。磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。反之若接地處理得不好，會(huì)導(dǎo)致噪聲耦合，形成嚴(yán)重干陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 ２５ 擾。通路降低電磁感應(yīng)噪聲。 電氣設(shè)備接地的目的有三個(gè)：其一是為各電路的工作提供基準(zhǔn)電位 。漏電干擾防止措施等。啟動(dòng)后不能再修改預(yù)置溫度，必須按復(fù)位 /停止鍵回到停止 加熱狀態(tài)再重新設(shè)定預(yù)置溫度。 (4) 溫度控制：根據(jù)檢測(cè)到的溫度控制電爐工作。 程序存儲(chǔ)器： EPROM2764 的地址范圍為 0000H~1FFFH I/O 口： ~—— 鍵盤輸入； 、 —— 報(bào)警控制和電爐控制。鍵盤管理子程序流程圖如圖所示。數(shù)字濾波的算法很多，這里采用 4次采樣取平均值的方法。 溫度檢測(cè)子程序 TIN： TIN： MOV TEMP1， 00H ；清檢測(cè)溫度緩沖區(qū) MOV TEMP0， 00H MOV R2， 04H ；取樣次數(shù)送 R2 MOV DPTR， 7FF8H ；指向 A/D 轉(zhuǎn)換器 0 通道 LTIN1： MOVX DPTR， A ；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 HERE： JNB IE1， HERE ；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOVX A， DPTR ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 ADD A， TEMP0 ；累加（雙字節(jié)加法） MOV TEMP0， A MOV A， 00H ADDC A， TEMP1 MOV TEMP1， A DJNZ R2， LTIN1 ； 4 次采樣完否，未完繼續(xù) CLR C ；累加結(jié)果除 2(雙字節(jié)除法 ) MOV A， TEMP1 RRC A MOV TEMP1， A MOV A， TEMP0 RRC A MOV TEMP0， A RET 陜西國(guó)防學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 ３２ 圖 32 溫度檢測(cè)子程序流程圖 溫度控制模塊 將當(dāng)前溫度與預(yù)置溫度比較，當(dāng)前溫度小于預(yù)置溫度時(shí)，繼電器閉合，接通電阻絲加熱；當(dāng)前溫度大于預(yù)置溫度時(shí)，繼電器斷開，停止加熱；當(dāng)二者相等時(shí)電爐保持原來狀態(tài)；當(dāng)前溫度降低到比預(yù)置溫度低 2℃時(shí)，再重新啟動(dòng)加熱；當(dāng)前溫度超出報(bào)警上下限時(shí)將啟動(dòng)報(bào)警，并停止加熱。 2 a?225。 y 4 ???243。 1 ??225。 50 HAR 2 ￡ 1 ￡? 0A4 ′? 224。 ?235。 溫度越限報(bào)警模塊 報(bào)警上限溫度值為預(yù)置溫度 +5℃，即當(dāng)前溫度上升到高于預(yù)置溫度 +5℃時(shí)報(bào)警，并停止加熱；報(bào)警下限溫度值為預(yù)置溫度 5℃，即在當(dāng)前溫度下降到低于預(yù)置溫度 5℃，且報(bào)警允許時(shí)報(bào)警，這是為了防止開始從較低溫度加溫時(shí)誤