【正文】 ...................................................... 1 課題背景 .......................................................... 1 選題的目的和意義 .................................................. 2 爐溫控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ................................ 2 本系統(tǒng)的任務(wù)和本文的主要內(nèi)容 ...................................... 4 2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì) ...................................................... 5 系統(tǒng)方案選擇 ...................................................... 5 主控芯片單片機(jī)的選型 ......................................... 5 溫度傳感器的選擇 ............................................. 5 系統(tǒng)的組成和工作原理 .............................................. 6 系統(tǒng)主要元件介紹 .................................................. 7 AT89S52 單片機(jī)簡介 ........................................... 7 1602 液晶顯示器 ............................................. 10 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 ...................................... 14 固態(tài)繼電器 .................................................. 18 本章小結(jié) ......................................................... 19 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................... 20 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) ............................................. 20 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng) ................................................. 21 升溫驅(qū)動控制系統(tǒng) ................................................. 22 鍵盤顯示系統(tǒng) ..................................................... 23 報(bào)警系統(tǒng) ......................................................... 25 系統(tǒng)電源模塊 ..................................................... 26 本章小結(jié) ......................................................... 27 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................... 28 軟件總體設(shè)計(jì) ..................................................... 28 系統(tǒng)初始化函數(shù) ................................................... 29 控制函數(shù) ......................................................... 30 讀溫度子程序 ..................................................... 31 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 ii 鍵盤顯示函數(shù) ..................................................... 32 時(shí)間函數(shù) ......................................................... 33 本章小結(jié) ......................................................... 34 5 系統(tǒng)的調(diào)試與仿真 ....................................................... 35 軟件調(diào)試 ......................................................... 35 硬件調(diào)試 ......................................................... 36 本章小結(jié) ......................................................... 37 6 結(jié)論 ................................................................... 38 致謝 ..................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ................................................................. 40 附錄 1 .................................................................... 1 附錄 2 ................................................................... 18 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 緒論 課題背景 及時(shí)準(zhǔn)確地得到溫度信息并對其進(jìn)行適時(shí)的控制，在許多工業(yè)場合中都是重要的環(huán)節(jié)。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能。現(xiàn)場電視監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。 選題的目的和意義 隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向?？梢姕囟瓤刂齐娐窂V泛應(yīng)用于社會生活的各個(gè)領(lǐng)域，所以對溫度進(jìn)行控制是非常有必要和有意義的 [8]。第二階段時(shí)間為 20 世紀(jì) 60～ 70 年代，稱之“現(xiàn)代控制技術(shù)”時(shí)期。日本山武、霍尼韋爾公司在 1995 年開發(fā)出了商品化的 SDC30 系列智能型數(shù)字調(diào)節(jié)器，由人工神經(jīng)元和模糊控制來整定 PID控制器參數(shù) [10]。采樣溫度范圍是 55～ +125℃。 （ 2）溫度 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 借助 Keil C51 開發(fā)工具， 以 C 語言為開發(fā)語言， 開發(fā)了單片機(jī)系統(tǒng)的溫度檢測與控制程序模塊、 對溫度傳感器模塊、顯示模塊、溫度控制模塊進(jìn)行控制， 鍵盤 導(dǎo)入設(shè)定的溫度，使其與實(shí)際溫度進(jìn)行運(yùn)算并輸出 。我們在單片機(jī) 課程中已經(jīng)熟悉了 51 系列單片機(jī)，用起來會得心應(yīng)手。但鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性較正。本設(shè)計(jì)是對電機(jī)繞組絕緣漆烘干溫度的控制，大約是一百度左右，在其測量范圍內(nèi)。反之，如果實(shí)際溫度高于用戶設(shè)定的下限值時(shí)，系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)。 這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。 系統(tǒng)主要元件介紹 本設(shè)計(jì)采用采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。對 P0 端口寫 “ 1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。本次設(shè)計(jì) P3口中 將用于接收發(fā)送溫度型號。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 VSS 為地電源， VDD 接 5V 正電源， VEE 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，可通過一個(gè) 10KΩ的電位器調(diào)整對比度。 表 21 接口引腳及其功能 引腳號 符號 狀態(tài) 功能 1 Vss — 電源地 2 Vdd — 電源 +5V 3 VEE — 液晶驅(qū)動電源 4 RS 輸入 寄存器選擇 5 R/W 輸入 讀、寫操作 6 E 輸入 使能信號 7 DB0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ LSB） 8 DB1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 DB2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 DB3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 DB4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 DB5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 DB6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ MSB） 15 LEDA 輸入 背光 +5V 16 LEDK 輸入 背光地 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)存儲了 160 個(gè)點(diǎn)陣字符圖形，這些字符 有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。高電平表示有效，低電平則無效 。 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 。 指令 11： 讀數(shù)據(jù)。 （ 2）測溫范圍是 — 55～ +125℃。 （ 6）內(nèi)含寄生電源。開漏單總線接口引腳。計(jì)數(shù)器設(shè)置為 55℃時(shí)的值，如果計(jì)數(shù)器到達(dá) 0 之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng) 前溫度高于 55℃。 ?MATCHROM 命令代碼［ 55H］：多個(gè) DS1820 在線時(shí)，可用此命令匹配一個(gè)給定序列號的 DS1820，此后的命令就針對該 DS1820。 ?RECALL EE 命令代碼［ B8H］：將 EERAM 中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 圖 211 DS18B20 的讀時(shí)序圖 圖 212 DS18B20 的寫時(shí)序圖 固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器（亦稱固體繼電器）英文名稱為 Solid State Relay，簡稱 SSR。 固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。 AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和 XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器 [18]。其工作在在 12 位模式下時(shí)，所對應(yīng)的溫度分辨力高達(dá) ℃。單線總線加低電平的轉(zhuǎn)換時(shí)間超過 480181。 T/ ℃ t/s 圖 34 DDC 控制下的現(xiàn)場溫度曲線 升溫控制系統(tǒng)使用固態(tài)繼電器來進(jìn)行控制。如圖 35所示。同時(shí)，還考慮了用戶操作界面有較好的容錯(cuò)能力，提高了系統(tǒng)的整體綜合能力 [23]。 用單片機(jī)控制 產(chǎn)生一定頻率的方波就可以實(shí)現(xiàn)聲報(bào)警模塊的發(fā)聲。 由于沒有直接的 +5V 電壓，而直流電源的輸入電壓為 220V 的電網(wǎng)電壓，在正常情況下，這一電網(wǎng)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本設(shè)計(jì)所需的電壓值，因而需要先使用變壓器，將 220V的電網(wǎng)電壓降低后，再進(jìn)行下一階段的處理。 本章完成了所有硬件的設(shè)計(jì)，為以后的硬件和軟件的聯(lián)合仿真作準(zhǔn)備。用戶可通過第一個(gè)鍵選擇設(shè)定時(shí)間，然后配合使用第三個(gè)鍵（加 1）和第四個(gè)鍵（減 1）對進(jìn)行時(shí)間設(shè)定；也可通過第二個(gè)鍵選擇設(shè)定上、下限溫度，然后 配合第三個(gè)鍵（加 1）和第四個(gè)鍵（減 1）對上、下限溫度進(jìn)行設(shè)定。 讀溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的。 系統(tǒng)初始化程序的流程圖如下圖 42所示。其總體流程圖如 圖 41 所示。 本設(shè)計(jì)運(yùn)用橋式整流電路， 就是將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為所需直流電壓 ，為各部分電路提供恒定的 +5V 直流。 圖 38 聲報(bào)警電路圖 光報(bào) 警 由 1 個(gè)紅色發(fā)光二極管和 1 個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管組成，一共需要 2 根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī)直接控制。 本設(shè)計(jì)由 89S52 芯片控制的 4 鍵鍵盤和液晶顯示器組成，以實(shí)現(xiàn)用戶的 輸入與數(shù)據(jù)輸出。