【正文】 ........ 25 實(shí)現(xiàn)功能 .................................................................................. 25 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 4 不完善之處 ............................................................................... 25 參考文 獻(xiàn) .................................................................................................................. 26 致謝 ............................................................................................................................ 27 附錄一 電路原理圖 ........................................................................................... 28 附錄二 程序清單 ................................................................................................ 29 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 5 第一章 緒論 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一，例如在冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到大幅度的提高 。所以如果能將烘箱的溫度控制的技術(shù)提高的話，那么人們的許多日?；顒?dòng)都將變得更加方便，對(duì)能源的節(jié)約也起到了重要的意義。 PID等算法的運(yùn)用使的溫度的控制更加的精確。單片機(jī)數(shù)通過 HD7279鍵盤顯示當(dāng)前采樣溫度值以及鍵盤輸入的設(shè)定溫度值。 五、報(bào)警電路模塊實(shí)現(xiàn)在烘箱溫度超過設(shè)定溫度時(shí)發(fā)出警告。 圖 單片機(jī)時(shí)鐘電路 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 10 復(fù)位電路 系統(tǒng)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都要復(fù)位，使中央處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。如果頻率降低，可以適當(dāng)加大電容 C6。但集成溫度傳感器工作溫度范圍通常在 55176。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 12 Pt100 溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測(cè)量范圍： 200℃ ～ +850℃ ；允許偏差值 △℃ ： A 級(jí) 177。 因此采用了 以鉑熱電阻溫度傳感器 PT100 作為烘箱環(huán)境溫度變化的敏感元件，由含鉑熱電阻 PT100 為橋臂的電橋?qū)?PT100 電阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)變換、再經(jīng)集成運(yùn)放 7650 放大成 0 ～ 5V的電壓信號(hào)，進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換器的方案。為使最終輸出 0～5V的電壓信號(hào)，放大電路的增益 uA 應(yīng)為 24，且應(yīng)采用正相放大電路。分辨率 8 位，轉(zhuǎn)換時(shí)間 100 μs ，輸入電壓范圍為 0～ 5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地 線的正確連接，否則干擾很嚴(yán)重，以至影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。微處理器立即執(zhí)行輸入指令，以產(chǎn)生 CS， RD 低電平信號(hào)到ADC0804 相應(yīng)引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中。 七段 LED數(shù)碼管的字高有 、 、 、 、 、 和 等幾種。它的 A、 B（第 2 腳 ）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個(gè)引腳按－邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，公用一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。 方案二： HD7279 鍵盤顯示電路 HD7279A， 它共有 28 個(gè)引腳。電路要實(shí)現(xiàn)控制回路（輸入）與負(fù)載回路（輸出）之間的電隔離及信號(hào)耦合，可達(dá)到無觸點(diǎn)，無火花接通和斷開電器的目的。 報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)當(dāng)溫度超過 300℃時(shí)，這就需要報(bào)警。此時(shí)，如果 CS、RD 同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出，而在 RD 高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。還可以測(cè)試外部中斷口和內(nèi)部定時(shí)器的工作情況，測(cè)試方法是：在 P口正常工作的情況下，可以通過改變外部中斷和定時(shí)中斷到來前后 P 口的電平來檢測(cè)外部中斷和定時(shí)中斷的工作情況。再用萬用表測(cè)運(yùn)放輸出電壓，看看是否是 5V左右。實(shí)際上此時(shí)運(yùn)放輸出為 ，根據(jù)上述分析可以認(rèn)定采樣電路調(diào)好了。 硬件調(diào)試： 首先要檢查數(shù)碼管是否能被點(diǎn)亮。 （ 2）判斷是否有鍵按下，無鍵按下時(shí)為 FFH。單片機(jī)獲得鍵盤輸入的設(shè)定值后，比較兩者的溫度來決定開啟或關(guān)閉可控硅。畢設(shè)中，我們密切合作，共同參與了兩部分的設(shè)計(jì)和調(diào)試。感謝他們?yōu)槲覀兲峁┝水呍O(shè)的場(chǎng)地和必要的元器件和設(shè)備，給了我們大學(xué)畢業(yè)之前的一次鍛煉的機(jī)會(huì)。系統(tǒng)成功的達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。只有充分考慮到這些各方面的問題，顯示部分的調(diào)試才會(huì)相對(duì)順利。如初始狀態(tài)數(shù)碼管顯 COOL，通過按鍵盤上預(yù)先設(shè)定好的功能鍵，數(shù)碼管依次進(jìn)行顯示， 結(jié)束顯示功能，按下此鍵時(shí)能夠顯示結(jié)束標(biāo)志 STOP，清零顯示功能，則要使的按下此鍵，可實(shí)現(xiàn)所有顯示的清零，信息發(fā)送與信息接收功能鍵，此時(shí)只要附個(gè)固定值，按下此鍵時(shí)，能夠正確顯示出所設(shè)定的值。作好后再把電阻箱打到 100Ω檔，看看運(yùn)放輸出電壓是多少。再將電阻箱打到 （ 100℃對(duì)應(yīng)的 PT100 的電阻值 ），用萬用表測(cè)電橋輸出端電壓，與理論值相比較。程序流程圖如 所示： 圖 鍵掃程序流程圖 開始 鍵掃 有鍵按下否？ 是否為設(shè)置鍵？ 進(jìn)入閃爍控制 鍵識(shí)別 加 鍵 減 鍵 移 位 鍵 確認(rèn)鍵 返回 N N Y Y 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 27 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 28 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 最小系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，必須保證它的正常工作。其中選取AT89C52 的 P0 口 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)口相連。 如圖 所示電路 圖 控制電路原理圖 圖中 R1 的阻值由下式確定： R31＝ V/， 為雙向開關(guān)的額定電流。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 20 加熱控制電路 控制部分最主要是電子開關(guān)電路。如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就有一個(gè) 0進(jìn)入其內(nèi)部。其電路原理圖如圖 所示。 圖 7 段 LED 顯示器引腳及原理圖 共陰極和共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管的幾何尺寸和字形是相同的，使用時(shí)要加以注意，另外，每一種 LED又有不同的發(fā)光顏色，如 :紅、綠、黃、橙等。 WR 和 RD 接89C52 的讀寫端。如輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓，以保證小信號(hào)輸入時(shí) ADC0804 芯片 8 位的轉(zhuǎn)換精度。它是一種一路模擬輸入、 8 位數(shù)字輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。則有： 210 UUU ?? （ ） sURR RU 31 31 ???又 （ ） st t URR RU 22 ?? （ ） stt URR RRR RU ????????????? 231 30 （ ） 根據(jù)（ ）得： ? ?? ?st URR bTaTRRR RU ?????? ? ????? 2203130 1 （ ） 即可得到 0℃ ～ 850℃內(nèi)任意溫度點(diǎn)的電橋輸出電壓。應(yīng)當(dāng)注意的是：使用運(yùn)放時(shí)，要考慮到該運(yùn)放的放大倍數(shù)是否能達(dá)到系統(tǒng)的要求，要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 Pt100 傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)行測(cè)溫，其溫度 /阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系為： （ 1） 200℃t0℃ 時(shí)， tR =100[1+At+Bt2+Ct3（ t100） ] （ ） （ 2） 0℃≤t≤850℃ 時(shí)， tR =100（ 1+At+Bt2） （ ） 式中， a,b,c 均為系數(shù) 1273 102 7 ,108 0 ,109 0 ??? ???????? cba 。 采用集成數(shù)字溫度傳感器設(shè)計(jì)電路 ,可以省略 A/D 轉(zhuǎn)換電路。若 Vcc 上升時(shí)間小于 20ms，那么從上電時(shí)間算起，只要保持 RST 引腳在高電平停留時(shí)間不小于 20ms 即可。圖 中 C C2 是反饋電容，其值在 5pF～ 30pF 之間選擇 ,其典型值是 30Pf。 三、顯示模塊主要是通過 7279 鍵盤顯示來實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)工作主要包括了：掌握溫度傳感器、 數(shù)碼管 顯示、鍵盤輸入、放大器件和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片工作原理，并由此設(shè)計(jì)出具體硬件電路；在軟件方面則是利用單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，編程實(shí)現(xiàn)鍵盤數(shù)據(jù)輸入，溫度數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)顯示和加熱控制的功能。例如其輸出結(jié)果常用數(shù)碼管顯示，結(jié)果不夠形象，對(duì)于復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理更是力不從心。 烘箱的用途十分廣泛，它適用于烘烤有化學(xué)性氣體及食品加工行業(yè)的欲烘烤物品、基板應(yīng)力的去除、油墨的固化、漆膜的烘干等，并且廣泛使用于電子、電機(jī)、通訊、電鍍、塑料、五金化工、食品、印刷、制藥、 PC 板、粉體、含浸、噴涂、玻璃、陶瓷、木器建材等等的精密烘烤、烘干、回火、預(yù)熱、定型、加工等，既適用于工業(yè)生產(chǎn)的加工過程，也適用于日常生活的一些物品的烘 烤。 1 176。 以鉑熱電阻溫度傳感器 PT100 作為感應(yīng)烘箱溫度傳感器，它將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻阻值的變化，由鉑熱電阻 PT100 組成的測(cè)量電橋?qū)⒑嫦錅囟鹊淖兓D(zhuǎn)換成電壓信號(hào)變換、再經(jīng)集成運(yùn)放 7650 放大成 0～ 5V 的模擬電壓信號(hào)后，經(jīng)ADC0804 轉(zhuǎn)換成 8 位數(shù)字信號(hào)送入 AT89C52 單片機(jī)系統(tǒng)， AT89C52 單片機(jī)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波、變換等處理后送入 164 顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)輸出控制量，控制可控硅的導(dǎo)通從而控制加熱裝置開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)烘箱溫度的智能控制。測(cè)量結(jié)果用 3 位 LED 數(shù)碼管顯示。 溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，主要部分包括傳感器溫度采集、 A/D轉(zhuǎn)換、按鍵操作、顯示等部分。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和完善，微機(jī)被廣泛運(yùn)用與檢測(cè)和控制領(lǐng)域。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 7 第二章 烘箱系統(tǒng)的組成及工作原理 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo) 本課題的任務(wù)是應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)對(duì)一脫蠟烘箱進(jìn)行溫度控制 。 1．硬件電路組成框圖 簡(jiǎn)化的硬件組成框圖如下： 圖 加熱 控制 溫度轉(zhuǎn) 換電路 控 制 對(duì) 象 報(bào)警顯示 A/D 轉(zhuǎn) 換電路 單片機(jī)控制 鍵盤顯示電路 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 8 基本功能 使用 pt100 構(gòu)成 電橋測(cè)量溫度，溫度的信號(hào)經(jīng)過 AD轉(zhuǎn)換電路后進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示溫度，控制加熱設(shè)備等功能，同時(shí)可通過鍵盤可設(shè)置電路參數(shù) ． 軟件的基本組成 軟件主要有主程序， A/D 轉(zhuǎn)換程序，鍵盤輸入等幾部分組成，主要實(shí)現(xiàn) 鍵盤數(shù)據(jù)輸入，溫度數(shù)據(jù)