【正文】 耐壓、防潮、防腐、抗震動(dòng)等性能。溫度信號(hào)采集子程序，主要完成溫度信號(hào)采集與A/D 功能。脈沖寬度由 T1 計(jì)數(shù)器溢出中斷決定。為了確保CPU對一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，提高按鍵處理的可靠性，應(yīng)在程序中做按鍵消抖處理。在軟件編寫上，可采用查詢方式，也可采用中斷方式。如管狀加熱器為加熱元件時(shí)，可采用三位式調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)加熱與保溫功率的不同。主要設(shè)備：熱電偶或熱電阻，智能 PID 溫控儀，可控硅觸發(fā)調(diào)功器等。比例積分（PI）調(diào)節(jié)，為了“靜差”，在比例調(diào)節(jié)中添加積分（ I）調(diào)節(jié)積分，調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與偏差存在隨時(shí)間的增長而增強(qiáng)，直到偏差消除才無輸出信號(hào)，故能消除“靜差”比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)的組合稱為比例積分調(diào)節(jié)。電阻爐爐溫控制是這樣一個(gè)反饋調(diào)節(jié)過程，比較實(shí)際爐溫和需要爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號(hào)，去調(diào)節(jié)電阻爐的熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對電阻爐溫度的控制。所以通常采用軟件消抖。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)31初始化程序定義 L E D 顯示段碼調(diào)用顯示子程序指針顯示緩沖區(qū)首地址取顯示數(shù)據(jù)返回開始查表得段碼送出段碼延時(shí)指針加 1掃描完畢 ？YN圖 44 顯示流程圖 按鍵子程序在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，I/O口電平為低；松開時(shí)，I/O口電平為高。流程圖如圖41所示。采用Keil uVision3集成編譯環(huán)境和C語言來進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。188。而單片機(jī) I/O 口輸出的電流無法直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以設(shè)計(jì)了蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，具體電路連接如圖318所示： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 1Jun2022 Sheet of File: H:\201。數(shù)碼管結(jié)構(gòu)有共陰極和共陽極之分。LED 顯示電路如下圖 314 所示。液晶顯示屏具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自己的需求，顯示自己所需要的、甚至是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的圖案。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。很容易想到，抖動(dòng)問題不解決就會(huì)引起對閉合鍵的識(shí)別。當(dāng)輸入口湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20線內(nèi)部已有上拉電阻，外電路的上拉電阻可省去。另一種就是MCU本身具有驅(qū)動(dòng)功能，它通過數(shù)據(jù)總線與控制信號(hào)直接采用存儲(chǔ)器訪問形式或I/O設(shè)備的訪問形式來控制鍵盤和LED實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。顯然，上述離散化過程中，采樣時(shí)間 T 必須足夠短，才能保證有足夠的精度。積分時(shí)間常數(shù) Ti 調(diào)試完成。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。C~+70176。下一步是把參考電壓的四分之一(1/2 2)迭加到由上面代碼產(chǎn)生的電壓上，并再次用它與輸入電壓比較。一個(gè) N 位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將提供 2N 個(gè)離散代碼來代表輸入的模擬電壓。實(shí)際的轉(zhuǎn)換過程包括在特定時(shí)刻的信號(hào)采樣并保持其值直到一個(gè)穩(wěn)定信號(hào)被輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器即止。這就有效地限制了熱電偶信號(hào)迅速增加，降低了非線性。幾種非線性稍小的熱電偶，可以采用這種方法，特別是在溫區(qū)要求不寬的情況下。C，熱電勢從 0mV 變化到 ，每 100176。但是DS18B20的測溫范圍僅限 55℃～+125 ℃，而電阻爐的溫度大約在一千度左右，所以從測溫范圍的大小、精度要求以及價(jià)格等多方面因素綜合考慮，最終選擇K 型熱電偶傳感器。方案三：半導(dǎo)體集成模擬溫度傳感器半導(dǎo)體IC溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN 結(jié)的電流、電壓與溫度變換關(guān)系來測溫的一種感溫元件。方案二：熱電阻傳感器熱電阻傳感器的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。一般情況下經(jīng)過一次變換后的信息具有以下特點(diǎn)：（1） 輸出電信號(hào)通常為模擬量；（2） 輸出電信號(hào)一般較微弱；（3） 輸出電信號(hào)的信號(hào)噪聲比較小，甚至有用信號(hào)淹沒在噪聲之中；（4） 傳感器的輸入輸出特性通常存在一定的非線性，并易受環(huán)境溫度及周圍電磁干擾的影響；（5） 傳感器的輸出特性與電源的定性等有關(guān)，通常要求恒壓或恒流供電。早期的運(yùn)算放大器使用分立元件，但現(xiàn)在使用集成電路就更為方便了。（3）將熱電偶的冷端置于恒溫的空調(diào)房間中，使冷端溫度保持恒定。XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。最常用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶振和電容組成的。本 設(shè) 計(jì) STC89C52 單 片 機(jī) 的 P1 P1 P1 P17 口 接 的 是 四 位 按 鍵 ， 口和 口 接 LED 顯 示 ， X1 和 X2 接 的 是 晶 振 電 路 ， RESET 接 復(fù) 位 電 路 。 在 FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 也 用 于 施 加 12V 編 程 電 源 （ VPP） 。 此 時(shí) ， ALE 只 有 在 執(zhí) 行MOVX， MOVC 指 令 是 ALE 才 起 作 用 。 RST： 復(fù) 位 輸 入 。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。對內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)；校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，需要接上拉電阻。小系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基石。它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器（NURAM）技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容、片內(nèi)的 Flash 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程。根據(jù)溫度變化慢，并且控制精度不易掌握的特點(diǎn)，我們設(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為檢測控制中心，將溫度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。單片機(jī)誕生于二十世紀(jì)七十年代末，經(jīng)歷了SCM 、MCU和SOC三大階段。因此對溫度的檢測的意義就越來越大。因此各個(gè)領(lǐng)域?qū)﹄娮锠t溫度控制的穩(wěn)定性、可靠性、精度等要求也越來越高，溫度測量控制技術(shù)也成為現(xiàn)代科技發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。單片機(jī)控制 K 型熱電偶溫度傳感器，把溫度信號(hào)通過 A/D 轉(zhuǎn)換器采集到單片機(jī)里。湖 南 科 技 大 學(xué)瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目作者學(xué)院專業(yè)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二〇〇 年 月 日湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)I基于單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要電阻爐是利用電流通過電阻體產(chǎn)生的熱量來加熱或熔化物料的一類電爐。單片機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)處理、 PID 運(yùn)算，發(fā)出控制信息改變執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時(shí)用 LED 顯示顯示值 PV、設(shè)定值 SV。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。溫度控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：定值開關(guān)控制；PID控制；智能控制。溫度采集控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是電阻爐溫度控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。其主要的控制原理為：對被控對象的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，其主要是通過熱電偶傳感器將溫度轉(zhuǎn)變成模擬電信號(hào)，并由A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832 將所得的模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量送入單片機(jī)中。因此，AT89C52 是一湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5種功能強(qiáng)、靈活性高，且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。本電路的小系統(tǒng)主要由三部分組成，一塊AT89C52芯片、復(fù)位電路及時(shí)鐘電路。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。對內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8位地址和控制信息。 當(dāng) 振 蕩 器 復(fù) 位 器 件 時(shí) ， 要 保 持 RST 腳 兩 個(gè) 機(jī) 器 周 期 的 高 電 平 時(shí)間 。 另 外 ， 該 引 腳 被 略 微 拉 高 。 XTAL1： 反 向 振 蕩 放 大 器 的 輸 入 及 內(nèi) 部 時(shí) 鐘 工 作 電 路 的 輸 入 。 復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候都需要復(fù)位，使中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并且從這個(gè)初始狀態(tài)開始工作。時(shí)鐘振蕩電路如圖34所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17Jun2022 Sheet of File: F:\三三 \三三三三\三三 \99三三三\ Drawn By:C730PFC630PFY1J1J2J1J2圖 34 時(shí)鐘振蕩電路單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自己振蕩器，這種方式形成的時(shí)鐘信號(hào)稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。 溫度采集與傳感器圖35 熱電偶傳感器溫度檢測是本次設(shè)計(jì)前向通道的重要組成部分，它的精確程度將直接影響到控制效果。計(jì)算修正法：當(dāng)熱電偶的冷端溫度 t0 ?0?C 時(shí)，由于熱端與冷端的溫差隨冷端的變化而變化，所以測得的熱電勢 EAB（t，t 0）與冷端為 0 ?C 時(shí)所測得的熱電勢 EAB（t，0? C）不等。電路設(shè)計(jì)者對集成電路內(nèi)部元件不感興趣，而只關(guān)心作為一個(gè)整體的單元性能。本部分主要是論證溫度傳感器的選型。熱電阻傳感器是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器。這種傳感器輸出線性好、精度高，而且可以把傳感器驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等，與溫度傳感器部分集成在同一硅片上，體積小，使用方便，應(yīng)用比較廣泛的有AD590等。K型（鎳鉻－鎳硅）熱電偶可測量1300℃ 以內(nèi)的溫度，其線性度較好，而且價(jià)格便宜。C 熱電勢增加最大的約為最小的 8 倍。有時(shí)，由于在其一溫區(qū)有精度要求，那么就在該溫區(qū)對信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，達(dá)到要求的目標(biāo)；在其它溫區(qū)可以放寬精度要求，甚至不要求，只作監(jiān)視用。IC2 的工作過程與此類似，不同的是 B 點(diǎn)電位比 A 點(diǎn)高。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)通過微機(jī)的輸入通道進(jìn)入微型機(jī)。大多數(shù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器基于逐次逼近和雙斜式轉(zhuǎn)換技術(shù)。根據(jù)這次比較，產(chǎn)生的二進(jìn)制代碼將是 11000000(模擬輸入電壓大于代碼電壓時(shí))，或者是 10000000(模擬輸入電壓小于代碼電壓時(shí))。C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為 40176。DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 Td積分時(shí)間常數(shù) Td 一般不用設(shè)定，為 0 即可。為了書寫方便，將 e(kT)簡化表示成 e(k)等，即省去 T。 按 鍵按鍵是現(xiàn)階段電子設(shè)計(jì)中最常用、最實(shí)用的輸入設(shè)備。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷是哪個(gè)按鍵被按下了。用軟件方法可以很容易地解決抖動(dòng)問題，這就是通過延遲 10ms 來等待抖動(dòng)消失，再讀入鍵盤碼。當(dāng)用于 PID 參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)，設(shè)定 1 鍵為確認(rèn)鍵，按下第五次后，顯示設(shè)置 PID 系數(shù)狀態(tài)。當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時(shí)候，它的優(yōu)點(diǎn)就突現(xiàn)出來了，并且當(dāng)硬件設(shè)計(jì)完成時(shí)，可以通過軟件的修改來不斷擴(kuò)展系統(tǒng)顯示能力。圖中的 和 分別連接到單片機(jī)的 和 引腳，作為時(shí)鐘輸入端和數(shù)據(jù)端口。本設(shè)計(jì)采用的是共陰極數(shù)碼管。232。\ Drawn By:U3BELLQ18550R3100KVCC圖318 報(bào)警電路圖 輸 出 控 制 單 元電阻爐溫度控制是通過控制電阻爐輸入功率的大小實(shí)現(xiàn)對溫度的控制，其控制方法有兩種：一種是可控硅移相觸發(fā)調(diào)節(jié)方式，實(shí)質(zhì)就是通過改變交流電壓每周期內(nèi)電壓波形的導(dǎo)通角從而控制輸出功率；另一種是通斷控制調(diào)節(jié)方式，其觸發(fā)方式是過零觸發(fā)，實(shí)質(zhì)是通過改變交流電壓每周期內(nèi)電壓波頭出現(xiàn)的次數(shù)從而控制輸出功率。本章從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)，先介紹整體的思路，再逐一分析各模塊程序算法的實(shí)現(xiàn)，最終編寫出滿足任務(wù)需求的程序。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)28系統(tǒng)各模塊初始化調(diào)測量溫度子程序顯示當(dāng)前溫度開始調(diào)鍵盤處理子程序輸入設(shè)定值計(jì)算溫度的偏差值測量值超過設(shè)定值調(diào)用執(zhí)行 P I D 子程序報(bào)警子程序進(jìn)行加熱停止加熱測量值低于設(shè)定值YYNN報(bào)警子程序圖41 控制系統(tǒng)程序流程圖 程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖 42 所示：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)29請標(biāo)志和暫存單元清顯示緩沖區(qū)T 0 初始化溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換開始鍵盤高優(yōu)先級(jí)開 C P U 中斷溫度顯示圖 42 主程序流程圖 采 樣 程 序系統(tǒng)控制程序采用兩重中斷嵌套方式設(shè)計(jì)。按鍵掃描程序通過讀取I/O口的電平即可知道對應(yīng)按鍵的狀態(tài)。軟件消抖的常用方法是軟件延時(shí)。按照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)生控制作用（PID 控制），是過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)——比例積分調(diào)節(jié)會(huì)使調(diào)節(jié)過程增長，溫度的波動(dòng)幅值增大，為此再引入微分（D）調(diào)節(jié)。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的運(yùn)行情況，這種控溫方法，精度比較高，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)33三位式調(diào)節(jié)——它有上下限兩個(gè)給定值，當(dāng)爐溫低于下限給定值時(shí)招待器全開；當(dāng)爐溫在上、下限給定值之間時(shí)執(zhí)行器部分開啟；當(dāng)爐溫超過上限給定值時(shí)執(zhí)行器全閉。如果10ms 之后I/O口不為低電平，則說明是干擾信號(hào)，而不是按鍵被按下。抖動(dòng)過