【正文】 R：輸入數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，低電平有效 (7) Iout1：電流輸出 1。圖中的 P11 和 P10 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。由于單片機(jī) I/O 口輸出的電流太小難以驅(qū)動(dòng)蜂鳴報(bào)警器器，所以設(shè)計(jì)了蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，具體電路連接如圖 ： 圖 報(bào)警電路圖 顯示電路 數(shù)碼管是把多個(gè) LED 晶體管顯示段集合在一起的一個(gè)具有顯示功能的設(shè)備。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。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 。輸出顯示進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示輸出，通過(guò)按鍵輸入實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，而串口通信的主要作用是完成單片機(jī)與上位機(jī)的通信。 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)總體思路 本設(shè)計(jì)的要求是是對(duì)工業(yè)電阻爐的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，溫度控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)的溫度控制和調(diào)節(jié)功能：當(dāng)電阻爐爐內(nèi)溫度低于所需要的溫度值時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的加熱信號(hào)，然后對(duì)電阻爐發(fā)加熱，使其溫度上升達(dá)到要求值；當(dāng)電阻爐爐內(nèi)溫度超過(guò)了需要溫度時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，然后系統(tǒng)將停止加熱電阻爐，使?fàn)t內(nèi)溫度下降?；诖耍O(shè)計(jì)一種智能 化的電阻爐溫度控制系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用前景及實(shí)際意義。物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 基于單片機(jī)的爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 宜春學(xué)院 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)化專業(yè) 肖杰鳴 指導(dǎo)老師： （徐東輝） 摘要： 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫度是工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一。 電阻爐是利用電流流過(guò)電阻體，使其產(chǎn)生熱量來(lái)加熱或熔化物料的一類電爐。從而實(shí)現(xiàn)溫度的控制。 溫度的采集控制被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，以及科研和人民生活的方方面面。 有以下功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工 串行口 。 時(shí)鐘振蕩電路如圖 ： 圖 時(shí)鐘振蕩電路 系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，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，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。他一共有兩種類型，一種類型是共陽(yáng)型的，還一種類型是共陰型的。 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 LED 顯示電路 按鍵電路 鍵盤是單片機(jī)不可缺少的人機(jī)交互設(shè)備，鍵盤上的鍵猶如一個(gè)個(gè)機(jī)械開關(guān)，手按下閉合，手放開鍵釋放，在單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用的是價(jià)格便宜的矩陣鍵盤。當(dāng)數(shù)據(jù)為全 1 時(shí)， 輸出電流最大，當(dāng)為全 0 時(shí)，輸出電流最小。流程圖如圖 。鍵閉合和斷開都會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)的情況。 sbit SCK=P3^1。 float ek=0。 void ReadKey(void)。 num=a[byte]。 //分別發(fā)送四位 LED 數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù) } delay_50ms(1000)。 SCK=0。 ph=K+I+D。 } /****************第三部份，檢測(cè)是否新按鍵按下，獲取新的鍵盤編碼值*******/ if(l_keyold!=key){ //檢測(cè)是否為新的鍵被按下 l_keyold=key。 case 0xBD:break。} void key3(void) //參數(shù)鍵 {flag=2。} else if(((flag==2)||(flag==3))amp。amp。 led(t)。} else if(((flag==2)||(flag==3))amp。(flag1==1)amp。flags=1。 case 0xD7:break。i17。 } return((uint)pk)。 dat_tempamp。 unsigned int dat_temp,dat_6675。c8。 void delay_50ms(unsigned int t)。 float ek_2=0。 sbit CLK=P1^1。 開 始返 回延 時(shí) 1 0 m s行 掃 描 有 鍵 按 下 嗎 ？列 掃 描 有 鍵 按 下 嗎 ？計(jì) 算 鍵 值閉 合 鍵 是 否 釋 放 ?鍵 值 計(jì) 算NYYNYN 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 鍵盤處理流程圖 鍵 盤掃描子程序在調(diào)用的過(guò)程中，程序的結(jié)果是：有閉合鍵，如果有，則再檢測(cè)增加鍵是否有按下，如果有，鍵值加 1，否則再檢測(cè)減少鍵是否有按下，如果有，鍵值減 1。具體流程圖如下圖 。 (9) Rfb— 反饋電阻端 就是運(yùn)算放大器的反饋電阻端， 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 (10) Vref：基準(zhǔn)電壓。鍵盤上每個(gè)鍵都擔(dān)負(fù)著一項(xiàng)處理功能，所以鍵盤接口對(duì)應(yīng)的軟件。一般的數(shù)碼管分 為 8 段，也就是有 8 段 LED 顯示，這種是為了工程上的應(yīng)用設(shè)計(jì)的，分別叫 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP， DP 是小數(shù)點(diǎn)段位。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展，一般是以基本最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的溫度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)品的數(shù)量并能讓生產(chǎn)變得更加安全可靠。 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 本系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求如下： 制溫度均可以數(shù)字顯示； 0～ 1000℃，精度為177。 它主要作用于： ①機(jī)械零件的淬火、退火、滲碳等熱處理 ； ②各種材料的干燥、加熱、燒結(jié)、熔化等。電阻爐廣泛地應(yīng)用在化工、冶金等行業(yè)。在這些工業(yè)生產(chǎn)中，溫度的測(cè)量及控制影響著生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率等重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，電阻爐溫度控制的穩(wěn)定性、精度、可靠性等要求也逐步提高。具有自適應(yīng)、自協(xié)調(diào)、自學(xué)習(xí)等能力，使控制系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性、抗干擾能力等性能得到保證。 人機(jī)交互及串口通信：人機(jī)交互主要是為了提高系統(tǒng)的友好性和實(shí)用性。 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 溫度檢測(cè)電路 單片機(jī) STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ STC89C52 的 P3 口的特殊功能介紹如下所示： 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 /RXD 串行數(shù)據(jù)接收； /TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送； /INT0 外部中斷 0 申請(qǐng)； /INT1 外部中斷 1 申請(qǐng)； T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 輸入； T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入； /WR 外部 RAM 寫選通； /RD 外部 RAM 讀選通； 本設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī)的 口和 口接 LED 顯示， X1 和 X2 接的是晶振電路，RESET 接復(fù)位電路。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大部分都是串行的，其傳送距離可以從幾米到幾千米。共陰極公共端接地，高電平有效（燈亮），共陰極數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極 (負(fù)極 )都聯(lián)在一起，此數(shù)碼管陰極 (負(fù)極 )在外部只有一個(gè)引腳。 DAC0832 轉(zhuǎn)換器芯片為 20 引腳，雙列直插式封裝，其引腳排列如圖 所示 。流程圖如圖 。無(wú)按鍵，行線處于高電平狀態(tài)，有鍵按下，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。同時(shí)在 設(shè)計(jì)的過(guò)程中還得到了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和系領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷，為我們的設(shè)計(jì)提供了開放式的教室和設(shè)備等諸多便利條件。 void key4(void)。 //定義變量，存放鍵值 unsigned char l_keyold=0xFF。i0。 for(j=0。i++) { SCK=1。 //計(jì)算比例計(jì)算增量 D=kd/20*(ek2*ek_1+ek_2)+*D_1。 KEY4_4=0XFF。break。} 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 void key2(void) //手動(dòng)鍵 {flag=1。(flag1==0)amp。} else if(((flag==2)||(flag==3))amp。 zlPID()。amp。} else if(((flag==2)||(flag==3))amp。} else {flag2=!flag2。 case 0xDE:break。break。 //設(shè)定初值 KEY4_4=0xfe。 dat_temp=dat_temp4。 CS=1。0x01。 uint temperature。 float pk_1=0。 //設(shè)定值 uchar flag=0。 初 始 化開 始 D / A 轉(zhuǎn) 換是 否 采 樣 完 畢 ?返 回開 始NY 圖 DA 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 本 設(shè)計(jì) 主要從硬件和軟件兩個(gè)方面具體 闡述 了基于 STC89C52單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。按照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)生控制作用（ PID 控制），是 過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式。 (2) CPU 同時(shí)控制各路的 DAC 寄存器，使得輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入 DAC 寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。電路中共 16 個(gè)按鍵，其中 0到 9 為數(shù)字鍵， A(設(shè)置鍵 )、 3 個(gè)溫度參數(shù)和時(shí)間設(shè)置鍵、 E(增加鍵 ) 、 F(減小鍵 )。他是利用了人的眼睛的視覺暫留特點(diǎn)，按次序通給每個(gè)數(shù)碼管公共端加上有效的信號(hào)，這個(gè)時(shí)候給該數(shù)碼管加有用的數(shù)據(jù)信號(hào)，等到全段掃描的速度大于視覺暫留速度時(shí)，它就會(huì)顯示出來(lái)。 復(fù)位電路 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。本電路的小系統(tǒng)主要由三部分組成，一塊 STC89C52 芯片、復(fù)位電路及時(shí)鐘電路。熱電偶將不同兩種的金屬 A和 B構(gòu)成一個(gè)回路，當(dāng)兩個(gè)接觸端溫度不同時(shí)，回路中產(chǎn)生熱 電 勢(shì)。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)由單片機(jī)、 D/A 轉(zhuǎn)換器、 MAX667電阻爐、熱電偶傳感器等主要器件組成。 電阻爐的溫度控制主要有： 傳統(tǒng) PID 控制； 智