基于單片機(jī)的恒溫箱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案(存儲(chǔ)版)
【正文】 盤(pán)專(zhuān)用芯片。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。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。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。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。下面我們就來(lái)分析一下本系統(tǒng)的控制方案。 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。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。導(dǎo)通角每增加1℃定時(shí)器時(shí)間延長(zhǎng)100μS。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。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。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。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。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)。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。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)。此三個(gè)按鍵的程序構(gòu)圖如圖44 所示。圖43 溫度控制框圖 顯示程序介紹恒溫箱智能控制系統(tǒng)用TM240128A液晶顯示器作為顯示部分，本液晶內(nèi)部有數(shù)字和英文字母以及符號(hào)的字庫(kù)，在刷新數(shù)據(jù)時(shí)，要用到數(shù)字的字庫(kù)，但是在顯示數(shù)據(jù)時(shí)，不可以直接傳送一個(gè)幾位的整數(shù)，更不能寫(xiě)入帶浮點(diǎn)的小數(shù)，因?yàn)槠鋬?nèi)部只有單個(gè)的數(shù)字的字模，系統(tǒng)只能將一個(gè)整數(shù)拆開(kāi)，比如：1234，系統(tǒng)要拆成“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。在溫度的控制中，還要考慮到過(guò)零檢測(cè)信號(hào)的輸入，所以本系統(tǒng)中溫度的控制是一個(gè)難點(diǎn)，再有就是PID處理后的輸出量的處理，在數(shù)學(xué)公式中這些都是十分好算的，但是在編程的實(shí)現(xiàn)中，這些沒(méi)有實(shí)際所想象的那樣容易。 主程序框圖恒溫箱控制系統(tǒng)主程序的順序應(yīng)該先初始化系統(tǒng)，如把晶閘管關(guān)閉、初始化液晶、初始化定時(shí)器等等，這些都是為系統(tǒng)下一步做好運(yùn)行的準(zhǔn)備；然后是程序的正式運(yùn)行， CPU做的應(yīng)該是數(shù)據(jù)的讀取、處理、輸出。在程序的運(yùn)行中，如果顯示漢字多，液晶的數(shù)據(jù)傳輸量就很大，所以在程序設(shè)計(jì)中，固定不變的字要使用初始化的方法寫(xiě)入，這種方法在程序的執(zhí)行中只在程序的初始化中才執(zhí)行，而在初始化過(guò)后這些漢字不變，沒(méi)有必要循環(huán)寫(xiě)入。具體選取某種濾波，必須依據(jù)信號(hào)變化的規(guī)律選擇。在控制狀態(tài)失常下的軟件對(duì)策(1)軟件冗余技術(shù)。由于220V的強(qiáng)電壓對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常大的電壓，所以在采集220V 50Hz電壓的信號(hào)是不能直接接收的，在本系統(tǒng)中，我用到的是過(guò)零檢測(cè)電路，其電路如圖311 過(guò)零檢測(cè)電路所示。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電—光—電轉(zhuǎn)換的器件。圖38 系統(tǒng)按鍵電路本系統(tǒng)使用P1口，不使用上拉電阻，其工作原理是：按鍵在沒(méi)有按下時(shí)，I/0口出現(xiàn)的是高電平，當(dāng)按下時(shí)I/O口會(huì)出現(xiàn)低電平，為了減少硬件資源，在硬件中沒(méi)有使用消抖電路，在程序中，可以使用軟件編程的方法進(jìn)行消抖。 鍵盤(pán)接口電路對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)，其輸入部分大多為鍵盤(pán)，鍵盤(pán)的形式有很多種，一般分為兩類(lèi)，獨(dú)立式和矩陣式。 液晶顯示電路大多數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)都有人機(jī)接口模塊，本系統(tǒng)也不例外，本系統(tǒng)的顯示部分使用的是TM240128A液晶顯示模塊，TM240128A是內(nèi)藏T6963C控制器的240128點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，在LCD板中還有行列驅(qū)動(dòng)器，8KB隨機(jī)存儲(chǔ)器，控制電路和時(shí)序電路等，通過(guò)對(duì)T6963C的編程，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣式LCD的各種應(yīng)用。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)兩個(gè)信號(hào)。當(dāng)利用8位地址線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。 TLC2543的介紹TLC2543是11個(gè)輸入端的12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換速度快、穩(wěn)定性好、分辨率高、與微處理器接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 放大電路的設(shè)計(jì)由于AD590的輸出信號(hào)微弱，為μA級(jí)，所以需要把信號(hào)放大，再輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。AD590 溫度傳感器具有重復(fù)性好、精度高等特點(diǎn)，其測(cè)量溫度范圍為：55℃～+150℃，線(xiàn)性度177。電網(wǎng)提供的交流電壓U1（220V，50Hz）經(jīng)變壓器的降壓后，得到電路所需的電壓U2，然后用整流電路轉(zhuǎn)換成大小隨時(shí)間變化、方向不變脈動(dòng)電壓U3，接著用濾波器過(guò)濾去交流分量，就得到了比較平直直流電壓U4。 單片機(jī)的選擇基于系統(tǒng)要求，系統(tǒng)所用的單片機(jī)選擇了AT89C52。1LSB；低供電電流(1mA典型值)；掉電模式電流為4μA。AD590是一種2端集成電路式半導(dǎo)體傳感器，輸出電流與它所受的溫度成線(xiàn)性關(guān)系。2%；當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值一定程度時(shí)，發(fā)出生光報(bào)警，消除由于單片機(jī)系統(tǒng)意外失控所造成的危險(xiǎn)，提高了恒溫箱工作的可靠性和使用安全性?；趩纹瑱C(jī)的恒溫箱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案1 引言近年來(lái)為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，各個(gè)行業(yè)行為規(guī)范就越來(lái)越高，眾多機(jī)械類(lèi)、醫(yī)藥類(lèi)、化工類(lèi)、建筑類(lèi)等工業(yè)和企業(yè)都離不開(kāi)恒溫箱的使用；為了確保恒溫箱許多主要技術(shù)的指標(biāo)可以達(dá)到國(guó)家技術(shù)所要求的規(guī)定，必須對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)溫度顯示和溫度設(shè)定功能，還具有溫度上、下限報(bào)警和自動(dòng)控制功能。1%，控制精度小于177。 溫度傳感器的選擇采用集成半導(dǎo)體溫度傳感器AD590。TLC2543的主要特性如下：66ksps的采樣速率；最大
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