【正文】 示、控制算法等都由子程序來完成；中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)測(cè)溫。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)30采樣初始值送 R 0啟動(dòng) A / D延時(shí)A / D 完成 ？所有采樣結(jié)果 ？YYNN開始返回圖 43 采樣程序流程圖 顯 示 子 程 序共陰極數(shù)碼管是用高電平（“1” ）點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率較大。如果按鍵較多，硬件消抖無法達(dá)到預(yù)期效果。溫度自動(dòng)控制常用調(diào)節(jié)規(guī)律有二位式、三位式、比例、比例積分和比例積分微分等幾種。比例調(diào)節(jié)器的輸入、輸出量之間任何時(shí)刻都存在一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，因此爐溫變化經(jīng)比例調(diào)節(jié)達(dá)到平衡時(shí)，爐溫不能復(fù)加到給定值時(shí)的偏差稱“靜差”。PID 控制是在連續(xù)的生產(chǎn)過程中，將偏差的比例（Proportional）、積分（Integral）、微分（Derivative ）通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。比例調(diào)節(jié)（P 調(diào)節(jié)）—— 調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)（M）和偏差輸入（ e）成比例。本系統(tǒng)采用查詢方式。按鍵的消抖，通常有軟件，硬件兩種消除方法。在等待 T1 中斷時(shí)，將本次采樣值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后調(diào)用顯示子程序。溫度信號(hào)采集子程序主要包括傳感器初始化、單片機(jī)給傳感器寫命令、單片機(jī)給傳感器寫數(shù)據(jù)、單片機(jī)從傳感器讀數(shù)據(jù)等部分。固態(tài)繼電器內(nèi)部采用電壓過零時(shí)開啟，負(fù)載過零時(shí)關(guān)斷的特性，在負(fù)載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形。192。這樣可以大大提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度，還可以方便的對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。表 74LS164 功能表輸 入 輸 出清除 時(shí)鐘 A B QA QB QHL L L LH L QA0 QB0 QH0H ↑ H H H QAn QGnH ↑ L L QAn QGnH ↑ L L QAn QGnLED164 的管腳如圖 316 所示，其中 ag 段用來顯示數(shù)字或字符的筆畫， dp 顯示小數(shù)點(diǎn)，9 和 10 引腳作為公共地。由于本設(shè)計(jì)所需要顯示的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，只包括現(xiàn)場(chǎng)溫度值、溫度限定值以及 PID系數(shù)的顯示，所以本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示設(shè)備采用 LED 數(shù)碼管。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21 顯示電路電子設(shè)計(jì)中常用的輸出顯示設(shè)備有兩種：數(shù)碼管和LCD。另外，設(shè)定 1 鍵用于顯示采集的溫度，第二次按下則進(jìn)行溫度的上限調(diào)整，第三次按下進(jìn)行溫度的下限調(diào)整，第四次按下則進(jìn)行采集溫度的顯示構(gòu)成循環(huán)。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于只需要四個(gè)按鍵，所以采用獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)，電路連接圖如圖313所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 16Jun2022 Sheet of File: F:\三三 \三三 三三\三三 \99三三 三\ Drawn By:K4SW4K3SW4K2SW4K1SW4GND 圖313 獨(dú)立式鍵盤當(dāng)用手按下一個(gè)鍵時(shí)，往往按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況；在釋放一個(gè)鍵時(shí)，也回會(huì)出現(xiàn)類似的情況。鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、命令輸入，是人工干預(yù)的主要手段。主要包括按鍵輸入、輸出顯示。它根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量。比例增益 P 調(diào)試完成。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。VREF——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/使用。本設(shè)計(jì)采用的 A/D 轉(zhuǎn)換器為 ADC0832一．ADC0832 簡(jiǎn)介ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。第一次比較時(shí)，用輸入的電壓與參考信號(hào)電壓的一半(1/2 2)進(jìn)行比較。用于特定用途的模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器可按其精度和速度分類。對(duì)于熱電偶信號(hào)處理來說，有三段就可以使精度達(dá)到 %以上。圖 310 折線近似法該種方法的電路原理圖如圖 310 所示。這又給線性化增加了難度。熱電偶簡(jiǎn)單分為裝配式熱電偶，鎧裝式熱電偶和特殊形式熱電偶；按使用環(huán)境細(xì)分有耐高溫?zé)犭娕?，耐磨熱電偶，耐腐熱電偶，耐高壓熱電偶，隔爆熱電偶，鋁液測(cè)溫用熱電偶，循環(huán)硫化床用熱電偶，水泥回轉(zhuǎn)窯爐用熱電偶，陽(yáng)極焙燒爐用熱電偶，高溫?zé)犸L(fēng)爐用熱電湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14偶，汽化爐用熱電偶，滲碳爐用熱電偶，高溫鹽浴爐用熱電偶，銅、鐵及鋼水用熱電偶，抗氧化鎢錸熱電偶，真空爐用熱電偶，鉑銠熱電偶等。PT100與AD590都不能與單片機(jī)的I/O口直接相連，需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路。因此，熱電阻的湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13引出線的電阻的變化會(huì)給測(cè)溫帶來影響。其優(yōu)點(diǎn)為精確度高、測(cè)量范圍廣、構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便，型號(hào)種類比較多且技術(shù)成熟等。也就是說，傳感器是借檢測(cè)元件（敏感元件）將被測(cè)對(duì)象的一種信息按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種信息的器件或裝置。他在如飲品功率放大器、定時(shí)器、穩(wěn)壓器、傳感測(cè)試電路等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。采用這種方法可以消除冷端溫度 t0 不等于 0℃而引起的誤差。電容取 30PF 左右。RC 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。 石 晶 振 蕩 和 陶 瓷 振 蕩 均 可 采 用 。 但 在 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， 這 兩 次 有 效 的 /PSEN 信 號(hào) 將 不 出 現(xiàn) 。 因 此 它 可 用 作 對(duì) 外 部 輸 出 的脈 沖 或 用 于 定 時(shí) 目 的 。 當(dāng) P3 口 寫 入 “1”后 ， 它 們 被 內(nèi) 部 上 拉 為 高 電 平 ， 并 用 作 輸 入 。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低8位地址信息。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止其它所有部件工作，直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其電源供電電路如圖 32所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 13Jun2022 Sheet of File: F:\三三 \三三三三\三三 \99三三三\ Drawn By:R6510D10LEDJ4RCAGND+5V圖32 電源供電電路 單 片 機(jī) 的 主 控 單 元本部分主要介紹單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖 31 所示：圖 31 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單 片 機(jī)在多數(shù)電子設(shè)計(jì)當(dāng)中，基于性價(jià)比的考慮，8 位單片機(jī)仍是首選。不斷重復(fù)該過程，使溫度始終保持在上下限溫度之間。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，但是微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性，都無法滿足廣大對(duì)象對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路。本文以電阻爐為控制對(duì)象，以單片機(jī)為硬件核心，利用單片機(jī)使電阻爐的溫度維持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍。電阻爐的主要參數(shù)有額定電壓、額定功率、額定溫度、工作空間尺寸。 SCM。電氣控制系統(tǒng)包括電子線路、微機(jī)控制、儀表顯示及電氣部件等。爐體由爐殼、加熱器、爐襯（包括隔熱屏）等部件組成。 Temperature。它適用于：① 機(jī)械零件的淬火、回火、退火、滲碳、氮化等熱處理 ；② 各種材料的加熱、干燥、燒結(jié)、釬焊、熔化等。電阻爐是由電阻絲加熱升溫，靠自然冷卻降溫，PID控制對(duì)小型電阻爐的溫度控制效果良好。溫度采集控制系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本設(shè)計(jì)是對(duì)電阻爐溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)電阻爐溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)對(duì)電阻爐發(fā)出加熱信號(hào)，使電阻爐溫度上升，當(dāng)電阻爐溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)使電阻爐停止加熱，使溫度下降，當(dāng)電子流溫度下降到下限溫度以下時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)使電阻爐繼續(xù)加熱。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4第三章 電阻爐溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心，本系統(tǒng)選用 12MHZ 的晶振，使得單片機(jī)有合理的運(yùn)行速度,復(fù)位電路為按鍵高電平復(fù)位。Vcc，電源端； GND，接地端。同時(shí)，AT89C52停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。P3 口 ： P3 口 管 腳 是 8 個(gè) 帶 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 雙 向 I/O 口 ， 可 接 收 輸 出 4 個(gè) TTL 門電 流 。 在 平 時(shí) ， ALE 端 以 不 變 的湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7頻 率 周 期 輸 出 正 脈 沖 信 號(hào) ， 此 頻 率 為 振 蕩 器 頻 率 的 1/6。 在 由 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 取 值 期 間 ， 每 個(gè) 機(jī) 器 周期 兩 次 /PSEN 有 效 。 該 反 向 放 大 器 可 以 配 置 為 片內(nèi) 振 蕩 器 。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)，RC 電路充電，RST 引腳出現(xiàn)正脈沖，提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)，為可靠起見，電源穩(wěn)定后湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)8還要經(jīng)一定的延時(shí)，才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。補(bǔ)償導(dǎo)線法：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖 36 補(bǔ)償導(dǎo)線法的連接圖冷端補(bǔ)償法：（1）將熱電偶的冷端置于放有冰水混合物的冰瓶中，使冷端溫度保持 0℃不變的方法稱為冰浴法。 放 大 電 路運(yùn)算放大器使所有的線性電路中最重要的基本構(gòu)件。 +同 向 輸 入 端反 向 輸 入 端 輸 出正 電 源負(fù) 電 源 12436578圖 38 運(yùn)算放大器的符號(hào) 圖 39 運(yùn)算放大器的封裝湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)12 溫度傳感器的選擇傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，其主要作用是將感知的被測(cè)非電量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為某一量值輸出，通常是電信號(hào)。它是利用兩種不同材料的金屬連接在一起，構(gòu)成的具有熱電效應(yīng)原理的一種感溫元件。從熱電阻的測(cè)溫原理可以知道，被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來表現(xiàn)的。數(shù)字溫度傳感器，更因適合與各種微處理器的I/O接口相連接，組成自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)克服了模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測(cè)溫、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中，數(shù)字溫度傳感器中比較有代表性的有DS18B20等。在現(xiàn)場(chǎng)使用中根據(jù)環(huán)境，被測(cè)介質(zhì)等多種因素研制成適合各種環(huán)境的熱電偶。其它熱電偶都存在類似的問題，盡管稍有不同。這種方法普遍適用于各種熱電偶的整個(gè)正信號(hào)溫區(qū)。所用折線的段數(shù)是根據(jù)精度要求決定的。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的整個(gè)過程均需要使用硬件。最先產(chǎn)生的為最高位，最后產(chǎn)生的則是最低位。因此對(duì)于第 N 位，由第 N1 位產(chǎn)生的代碼得到的電壓被迭加到 1/2N 倍的參考電壓后，并且讓它與輸入電壓比較以決定第 N 位的二進(jìn)制值。CS 片選使能，低電平芯片使能。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào) 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 2Jun2022 Sheet of File: H:\三三\99三三三\ Drawn By:CH02CH13CS1CLK7DI5VREF8DO 6U2ADC0832VCCP20P31P20CH0圖312 ADC0832與單片機(jī)的連接正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的 60%~70%，由 0 逐漸加大比例增益 P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從此時(shí)的比例增益 P 逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時(shí)的比例增益 P，設(shè)定 PID 的比例增益 P 為當(dāng)前值的 60%~70%。溫控系統(tǒng)采用數(shù)字PID算法，并由軟件實(shí)現(xiàn)，所謂PID控制就是按設(shè)定值與測(cè)量值之間偏差的比例、偏差的積累和偏差變化的趨勢(shì)進(jìn)行控制。根據(jù)遞推原理可得： （33）0(1)()()[(1)(2)]kpIDjukeeKke??????用式（32 ）減去式（33 ），可得增量式 PID 控制算法如下： （34）()[()1)]()[())()]pIDkKekekek????? 人機(jī)交互電路人機(jī)交互的主要功能是輔助控制、方便調(diào)試，提高系統(tǒng)的可用性和實(shí)用性。按鍵部分實(shí)現(xiàn)的主要原理是單片機(jī)讀取與按鍵相連接的I/O口狀態(tài)，來判定按鍵是否按下，達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的目的。因此，此鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。當(dāng)用于溫度調(diào)節(jié)時(shí)，開關(guān)分別用于調(diào)整溫度的上下限值，以及控制溫度的輸出。4 鍵用于減少一個(gè)數(shù)，按下一次在原基礎(chǔ)之上減 1，這個(gè)值在 09 之間變化。不足之處在于其價(jià)格比較昂貴，驅(qū)動(dòng)程序編寫比較復(fù)雜。74LS164 功能如表 所示。串行通信的主要功能是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，可以把數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，使用上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果又發(fā)送給單片機(jī)。\99212。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)26固態(tài)繼電器SSR40DA是由固態(tài)元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)，具有工作安全可靠、壽命長(zhǎng)、無觸點(diǎn)、無火花、無污染、高絕緣、高耐壓（）、低觸發(fā)電流、開關(guān)速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹脂為原料，采用灌封技術(shù)，使與外界隔離，具有良好的