【正文】 目 錄 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 ........................................... V 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 ............................................. VII 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )指導(dǎo)教師評(píng)審意見(jiàn) ............................... XII 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) .................................. XIII 長(zhǎng) 江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 ............................. XIV 中文摘要 .............................................................. XV Abstract ............................................................. XVI 第 1 章 緒 論 ........................................................... 1 課題的背景及其意義 .............................................. 1 課題研究的內(nèi)容及要求 ............................................ 2 課題的研究方案 .................................................. 2 第 2 章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) ......................................................................................................... 3 AT89C51 系列單片機(jī)介紹 .......................................... 3 調(diào)速原理 ........................................................ 9 測(cè)速原理 ........................................................ 9 轉(zhuǎn)速的理論計(jì)算 ................................................. 10 數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 .............................................. 10 光電傳感器 ..................................................... 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 ............................................... 12 放大器 UA741 .................................................... 13 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) ............................................. 14 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)（主控電路） ............................. 14 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ............................................... 14 測(cè)速電路的設(shè)計(jì) ................................................. 15 溫度測(cè)量設(shè)計(jì)電路 ............................................... 16 顯示電路的設(shè)計(jì) ................................................. 16 鍵盤接口設(shè)計(jì) ................................................... 17 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................. 18 程序總體設(shè)計(jì) ................................................... 18 鍵盤掃描的初始化 ............................................... 19 數(shù)據(jù)與算法 ..................................................... 19 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 ............................................. 21 硬件調(diào)試 ....................................................... 21 軟件調(diào)試 ....................................................... 22 第 6 章 總結(jié)與展望 ..................................................... 24 總結(jié) ........................................................... 24 展望 ........................................................... 25 參考文獻(xiàn) .............................................................. 26 致 謝 ................................................................. 27 附錄一 ................................................................ 28 第 IV 頁(yè) 附錄二 ................................................................ 44 第 V 頁(yè) 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 學(xué)院（系） 電信學(xué)院 專業(yè) 電氣 班級(jí) 109013 學(xué)生姓名 蔡信鵬 指導(dǎo)教師 /職稱 李金 /實(shí)驗(yàn)師 (論文 )題目： 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文）起止時(shí)間： 20xx 年 12 月 19 日 ~20xx 年 6 月 10 日 3．畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） 直流電機(jī)及控制 原理 ,溫度檢測(cè)及常用傳感器原理，單片 機(jī)設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用 知識(shí)。 5．畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的目標(biāo)及具體要求 （ 1） 單片機(jī)能測(cè)量直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，單片機(jī)能測(cè)量溫度，并通過(guò) 12864 液晶屏顯示出來(lái) （ 2）系統(tǒng)配置輸入，能設(shè)置轉(zhuǎn)速和溫度，單片機(jī)控制電機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)使得轉(zhuǎn)速和溫度能達(dá)到設(shè)定值。 對(duì)直流調(diào)速控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制、檢測(cè)、顯示；再對(duì)直流調(diào)速控制主回路進(jìn)行設(shè)計(jì)， 電動(dòng)機(jī)的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處 理器控制，形成數(shù)字和模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制的應(yīng)用，并曾向全數(shù)字化控制方向快速發(fā)展 。 因?yàn)槊恳粋€(gè) DS18B20 有唯一的系列號(hào)，因此多個(gè) DS18B20 可以存在于同一條單線總線上。單線總線要求近似等于 5k。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯 。按鍵用來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，并采用 L298 作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的核心部分。由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。 第 1 章 緒 論 第 2 頁(yè)（共 44 頁(yè)） 課題研究的內(nèi)容及要求 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是單片機(jī)速度溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。速度部分，提出用光電傳感器， L298， UA741和 LCD1602 的硬件電路完成對(duì)速度信息的采集，對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和速度數(shù)據(jù)的顯示。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積 , 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過(guò)硬件復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 2． I/O（ 4 個(gè)口， 32 根） 第 2 章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 第 5 頁(yè)（共 44 頁(yè)） P0 口 —— 8 位、漏極開路的雙向 I/O 口。這時(shí)，讀兩個(gè)特殊輸入引腳的輸出鎖存器應(yīng)由程序置 1。 P3 口可以輸入 /輸出 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 —— RD 低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 51 系列共有 4 個(gè) 8 位的并行 I/O口，分別記作 P0、 P P P3 每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理：由定時(shí)器 0、定時(shí)器 定時(shí)器方式寄存器TMOD 和定時(shí)器控制寄存器 TCON 組成。 3．振蕩器 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下，CPU 停止工作。中斷的特點(diǎn)是分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理和故障處理。AT89C51 內(nèi)部有兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,受內(nèi)部定時(shí)脈沖 (主脈沖經(jīng) 12 分頻后 )或T0/T1 引腳上輸入的外部定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。此次設(shè)計(jì)中我們采用 PWM 控制調(diào)速， PWM 控制是指在保持周期不變的情況下通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力較強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問(wèn)題的最有效的方案。 C 至 +125176。 圖 3 管腳圖 7． DS18S20 具有負(fù)載特性，當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但是不能正常的工作。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。 L298 提供兩個(gè)使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號(hào)的情況下，使能或禁用 L298 器件。現(xiàn)今放大器種類繁多，一般仍以運(yùn)算放大器 (Operational Amplifier, Op Amp)應(yīng)用較為廣泛。 圖 10 演示圖 這樣就可以在單位時(shí)間內(nèi)盡可能多地得 到脈沖數(shù)，從而避免了因?yàn)閮蓚€(gè)過(guò)孔之間的距離過(guò)大，而正好在過(guò)孔之間或者是在下個(gè)過(guò)孔之前停止了，造成較大的誤差。另一種是外部供電方式 (VDD 接 +5V)，相應(yīng)的完成溫度測(cè) 量的時(shí)間較短。首先要分析系統(tǒng)對(duì)軟件的要求，然后進(jìn)行軟件的總體的設(shè)計(jì)，包括程序的總體設(shè)計(jì)和對(duì)程序的模塊化設(shè)計(jì)。但是，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。 本系統(tǒng)采用增量式 PID 算法，程序清單如下： void PID_Set() //增量式 PID { e=Set_IGet_I。//增量 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè)（共 44 頁(yè)） u=Lu+Du。 硬件電路故障及解決方法 1．錯(cuò)線、開路、短路：由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過(guò)程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的錯(cuò)線、開路、短路等故障。 硬件調(diào)試方法 本設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中所用的調(diào)試方法有：靜態(tài)測(cè)試、聯(lián)仿真器在線調(diào)試等。 解決方法：這類錯(cuò)誤的原因是程序中轉(zhuǎn)移地址計(jì)算錯(cuò)誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。錯(cuò)誤原因沒(méi)有查明，沒(méi)有解決。 2． I/O 處理程序的調(diào)試 對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換一類的 I/O 處理程序是實(shí)時(shí)處理 程序，因此一般用全速斷點(diǎn)運(yùn)行方式或連續(xù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)試 。在單片機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上， 實(shí)現(xiàn)了一種用帶有 E178。 設(shè)計(jì)已基本完成題目中的各項(xiàng)要求，但是還是有一定的誤差，其中電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差 2 轉(zhuǎn) /秒左右，經(jīng)分析主要是由以下原因造成的：中斷處理的進(jìn)入和中斷處理程序都會(huì)有一定時(shí)間的延時(shí)，從而造成時(shí)間閘門的誤差，這是造成測(cè)量誤差的一個(gè)主要因素。綜合調(diào)試一般采用全速斷點(diǎn)運(yùn)行方式，這個(gè)階段的主要工作社排除系統(tǒng)中遺留的錯(cuò)誤以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和精度。 1． 計(jì)算程序的調(diào)試方法 計(jì)算程序的錯(cuò)誤是一種靜態(tài)的固定的錯(cuò)誤，因此主要用單拍或斷點(diǎn)運(yùn)行方式來(lái)調(diào)試。通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤程 序的修改使其實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查擴(kuò)展系統(tǒng)總線（地址總線、第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 第 22 頁(yè)（共 44 頁(yè)） 數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其它信號(hào)線的短路。 2．元器件損壞：由于對(duì)元器件使用要求的不熟悉及制作調(diào)試過(guò)程中操作不當(dāng)致使器件損壞。 //限定范圍 if(u0)u=0。（上次誤差 =上次實(shí)測(cè)值 設(shè)定值） //e(k1) Pe=PreGet_ISet_I。積分控制的作用是，只要系統(tǒng)有誤差存在，積分控制器就不斷地 積累