基于單片機的恒溫箱智能控制系統(tǒng)的設計方案-免費閱讀
【正文】 在設計的過程中，我還得到了系里一些其他老師的關心和幫助，再次也表示誠摯的感謝。經過一個學期的畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，恒溫箱控制系統(tǒng)基本達到了設計要求，但也存在缺點和不足。如果把所有的電路都做完就連到一起，不去測試這些模塊的可行性，出現(xiàn)問題后會無從下手，不知道是哪里出了問題，使電路檢查起來非常麻煩。 鍵盤輸入及其程序設計上面介紹了單片機的輸出設計，接下來就應該是輸入部分了，在單片機的控制系統(tǒng)中，如果沒有人為的輸入接口，再稱之為智能控制系統(tǒng)難免有點說不過去，智能控制的優(yōu)點在于對輸入的信號判斷，并作出相應的反應，如果沒有了輸入，系統(tǒng)沒有了反應的依據(jù)，控制也就沒有了效果，也沒有了工作的信號，使整個系統(tǒng)不受人的控制，也就沒有了智能的成分。先將定時器的初值增加100μS，當單片機接到一個過零檢測信號，啟動定時器，當定時器溢出時，發(fā)送一個晶閘管的導通控制信號。圖42 控制系統(tǒng)主框圖 溫度檢測與控制程序溫度的檢測是通過對A/D轉換器的數(shù)據(jù)的讀取來測量的，溫度與數(shù)字量不是一一對應的，甚至還有可能不是呈線性變化的，所以在本系統(tǒng)中，用查表并求插值的方法算出溫度的真實值，數(shù)據(jù)表是在實際的溫度中測量的數(shù)字信號，但是表格不能完全將所有溫度的數(shù)字信號都記錄下來，用插值的方法就可以將表中沒有的溫度值算出來，這樣可以做到分段的線性，使溫度測量值更接真實值。 控制框圖在編程的過程序中，對于系統(tǒng)的控制，如果要把程序作的嚴謹、穩(wěn)定、漏洞少就要對整體的軟件程序做好模塊化的分割，因為在CPU處理程序時，它是從主程序進入，然后在主程序中調用各個模塊程序，如果一個復雜的系統(tǒng)的所有語句都在主程序中編寫的話，會使程序的可讀性非常差，而且更重要的一點就是，在CPU執(zhí)行程序時，它會將一個模塊的程序都調到內存中執(zhí)行，這樣，如果模塊的代碼很長的話容易使程序指針出錯導致進行死循環(huán)或死機，這樣的系統(tǒng)是不可用的，是不穩(wěn)定的，所以程序應該做成小的模塊，尤其是像延時一類在程序執(zhí)行中常被調用的程序。這樣作可以節(jié)省硬件電路，減少開支，針對本系統(tǒng)可以滿足系統(tǒng)的實時性要求。在單片機的特定內部或某些其它內存單元設置狀態(tài)標志，在開機后，運行中不斷地循環(huán)測試，來保證系統(tǒng)中的信息存儲、運算、傳輸?shù)母呖煽啃浴?系統(tǒng)的干擾及軟件處理措施 單片機應用系統(tǒng)出錯的外部原因從設計和制造的角度來看，造成應用系統(tǒng)容易受干擾的主要原因是：(1)系統(tǒng)提供的電源抗干擾不好或者功率不足；(2)控制程序沒有抗干擾措施或措施不足；(3)器件間的驅動功率不足，處在比較臨界的狀態(tài)；(4)長遠距離傳輸數(shù)據(jù)的電源、電壓較低；(5)沒有使用屏蔽保護措施；(6)元件質量差。在本系統(tǒng)中用到的是TLP5211光耦，其控制電路如圖310所示。同時，液晶顯示出此時的實時溫度。（2）非編碼鍵盤它是用較為簡單的硬件和一套專用程序來識別按下鍵的位置，并提供與按下鍵相對應的中間代碼，然后再把中間代碼轉換成要對應的編碼。圖37 TM240128A字模其取模的方式為：左上－左下－右上－右下。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。?RST：復位輸入，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復位。P2口：內部帶有上拉電阻的8位雙準向I/O口，與地址總線（高8位）復用，能驅動4個LS型TTL負載。當P0口訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，它還可設定成地址數(shù)據(jù)總線復用的形式。然后使用差動的放大器，其輸出Vo為（100K/10K）（V2V1）=T/10，假設溫度為攝氏28℃，輸出的電壓接A/D轉換器，那么A/D轉換器輸出的數(shù)字值就與攝氏溫度成比例線性關系。 AD590的輸出電流是以攝氏零度（對應絕對溫度為273K）為基準，每增加1℃，它會增加1μA輸出電流，因此在室溫25℃時，其輸出電流Iout=（273+25）=298μA。因此，電源變壓器采用雙15V變壓器，輸入220V，50Hz交流電，經過單相橋式整流電路進行整流，濾波，在分別經過L781L7809和L7805進行穩(wěn)壓后得到12V、9V和5V電壓分別給OP0晶閘管和單片機進行供電，電路原理圖如圖32所示。 直流穩(wěn)壓電源的設計直流穩(wěn)壓電源電路原理電子設備一般都需要直流電源供電。晶閘管的優(yōu)缺點：優(yōu)點： （1）功率放大倍數(shù)可達幾十萬倍；（2）控制靈敏，反應快；（3）損耗小，效率高；（4）體積小，重量輕；（5）改善了工作條件，維護方便。 A/D轉換器的選擇采用高精度A/D轉換器。根據(jù)以上控制系統(tǒng)要求，可得出恒溫箱的智能控制系統(tǒng)的結構框圖，如圖21所示。 溫度控制設定波動范圍小于177。恒溫箱的智能控制系統(tǒng)采用半導體集成溫度傳感器滿足溫度測量要求，溫度傳感器將采集的溫度信號轉換成電流信號，然后再由轉換電路將電流信號轉換為電壓信號，通過放大電路和模/數(shù)轉換芯片將電壓信號轉換成數(shù)字信號，由單片機處理后，將測量得到的溫度值顯示于液晶顯示器上。溫度的控制系統(tǒng)是自動控制系統(tǒng)較為復雜的控制，其控制的滯后性是整個系統(tǒng)中最難克服的難題，因為溫度的變化是純滯后環(huán)節(jié)，而溫度的控制也是一個慣性大，應變慢的控制對象[2]。設計要求：完成該系統(tǒng)的軟硬件設計，學習掌握單片機采集測控系統(tǒng)的設計方法，提高學習新知識、新技能的能力，培養(yǎng)獨立設計的能力。 溫度實時顯示；℃，電壓范圍：+4V—+30V，低功耗。而TLC2543精度高，且與單片機接口簡單，所以A/D轉換器采用TLC2543。恒溫箱以AT89C52為CPU組成單片機系統(tǒng)，負責輸入信號的處理和輸出信號的控制。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定，這樣就得到了比較穩(wěn)定直流電壓U0。AD590 具有標準化的輸出，固有的線性關系，因而便于使用。根據(jù)系統(tǒng)工作特性及精度要求，設計的放大電路如圖34所示。圖35 TLC2543與單片機接口電路 AT89C52最小系統(tǒng)設計 單片機系統(tǒng)概述AT89C52是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標準特征：片內含8k的可反復擦寫的ROM和2568bit內部RAM，32條I/O線，3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷，2個外部中斷源，共8個中斷源，片上震蕩器和時鐘電路。當對P1口寫1時，它們被內部的上拉電阻拉升為高電平，此時可以作為輸入端使用。P3口：內部帶有上拉電阻的8位準雙向I/O口，雙功能復用口，能驅動4個LS型TTL負載。VPP為本腳的第二功能，當執(zhí)行內部編程指令時， 應該接到VCC端。10%；模塊內可自帶10V負壓，用于LCD的驅動電壓；顯示內容：240（列）128（行）點；全屏幕點陣；帶8K外部數(shù)據(jù)存儲器（其地址由軟件設定）；其接口適配8080系列和Z80系列MPU的控制時序；驅動方式：1/128 DUTY，1/9 BIAS；工作溫度：－10℃～＋60℃；存儲溫度：－20℃～＋70℃；模塊可帶LED或EL背光；背光電流≤100mA；60’CLOCK顯示。在鍵盤數(shù)目較多的系統(tǒng)中，還要使用鍵
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