【正文】 9 示出了溫度測(cè)量電路的方框圖 。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 固態(tài)繼電器的應(yīng)用特性 由于固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無(wú)觸電開(kāi)關(guān)器件。 圖 313 光電耦合器引腳圖 在 PB3（ TC0）口的輸出端需連接一個(gè)光電耦合器，起到隔離和控制的作用。 （ 2）各位可獨(dú)立控制譯碼或非 譯碼。通常，該端接 +5V 即可。指令代碼為 BFH，其功能為將所有的 LED 點(diǎn)亮并閃爍，可用于自檢。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 圖 317 讀鍵盤指令時(shí)序 HD7279A 的應(yīng)用 以及鍵盤顯示單元 HD7279A 的典型電路，使用時(shí) HD7279A 應(yīng)連接共陰極 數(shù)碼管，無(wú)需用到的鍵 盤和數(shù)碼管可以不連接。 通信單元 MAX232 資料簡(jiǎn)介 該產(chǎn)品是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼 容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。在控制板上，我們有的只是 5V 電源，可又有很多方法獲得非5V 電源如外接， DCDC 變換 。 下面，首先來(lái)談一 下 AVR 系列 ATmega16 控制器的軟件設(shè)計(jì)。所涉及到的問(wèn)題主要有代碼修改歷史記錄、程序注釋等。將 P、 I、 D三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，即快速敏捷，又平穩(wěn)準(zhǔn)確，只要三 者強(qiáng)度配合適當(dāng)，便可獲得滿意的調(diào)節(jié)效果。 2． 調(diào)整參數(shù)時(shí)先用比例控制（控制中起主要作用），同時(shí)調(diào)整采樣時(shí)間，主要還是調(diào)整比例參數(shù)，將控制效果調(diào)到最好（自己認(rèn)為的）。但單純的積分也有弱點(diǎn)，其動(dòng)作過(guò)于遲緩，因而在改善靜態(tài)品質(zhì)的同時(shí)，往往使調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間加長(zhǎng)。 。因?yàn)闊o(wú)線模塊同時(shí)用到串口通信，因此借助于四二輸入與門 74H08來(lái)實(shí)現(xiàn)使能功能。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 MAX232 應(yīng)用電路，注意電容接法。 當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，要逐行或逐列掃描，以判定是哪一個(gè)按鍵按下。 圖 315 純指令時(shí)序 （ 2） 帶數(shù)據(jù)指令時(shí)序：微處理器發(fā)出 16 個(gè) CLK 脈沖，前 8個(gè)向 HD7279A 傳送8 位指令；后 8 個(gè)向 HD7279A 傳送 8位數(shù)據(jù)。 控制指令和接口時(shí)序 一． HD7279A 指令系統(tǒng)由 6 條純指令、 7條帶數(shù)據(jù)指令和 1條讀鍵盤指令組成。 數(shù)碼顯示電路 7279A 的硬件電路如圖 317 所示，它共有 28 個(gè)引腳。 HD7279A 和微處理器之間采用串行接口，其接口和外圍電路比較簡(jiǎn)單，且占用口線少，加之它具有較高的性能價(jià)格比，因此，在微型控制器。 接在 I/O 口上的 光電耦合 器的通斷來(lái)控制加熱爐是否加溫。 按其結(jié)構(gòu)分機(jī)架安裝型（面板安裝）、線路板安裝型。 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 重要說(shuō)明：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果你不想使用 JTAG 仿真，并且不想受四只 10K 的上拉 電 阻的影響，可以將 JP1－ JP4 斷開(kāi)。 (1)復(fù)位線路的設(shè)計(jì) Mega16 已經(jīng)內(nèi)置了上電復(fù)位設(shè)計(jì)。在復(fù)位例程里用戶首先要初始化堆棧指針 SP。從而實(shí)現(xiàn)了單時(shí)鐘周期的 ALU 操作。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能 . RESET 復(fù)位輸入引腳。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 ATmega16 AVR 內(nèi) 核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。 方案二： 采用晶閘管 晶閘管又叫可控硅 (Silicon Controlled Rectifier, SCR)。有看門狗定時(shí)器實(shí)行安全保 護(hù) ,可防止程序走亂 (飛 ),提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。 技術(shù)參數(shù)： ℃ ，控溫精度 ℃ 。 溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 作者簽名： 日 期： 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 摘 要 本文介紹了基于 AVR 單片機(jī)的自動(dòng)水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。而當(dāng)今，隨著電 子行業(yè)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，而且計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫控制并提高控制的 精確度不僅是可以達(dá)到的而且是容易實(shí)現(xiàn)的。 采用模糊控制其優(yōu)點(diǎn)是不需 要粗確知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，而且適用于有較大滯后特性的控制對(duì)象。另外， AVR 單片機(jī)使用 JTAG 來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬件調(diào)試非常方便。 方案二：采用 溫度傳感器 AD590 AD590 需要模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路，成本高，精度低，測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量少，電路繁多，對(duì)線阻有要求 。 方案二 ： 采用 ZLG9A ZLG9A 具有片選信號(hào) ， 可方便地實(shí)現(xiàn)多于 8 位的顯示 ， 或多于 64 鍵的鍵盤接口 ， 儀器儀表工業(yè)控制器 ， 條形顯示器 ， 控制面板串行接口無(wú)需外圍元件 ， 可直接驅(qū)動(dòng) LED 各位獨(dú)立控制譯碼及消隱和閃爍屬性循環(huán)左移 /循環(huán)右移指令具有段尋址指令方便控制獨(dú)立 LED64 鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路 。 通過(guò)將 8 位 RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的 Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)， ATmega16 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。作為輸入使 用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。 程序流程通過(guò)有 / 無(wú)條件的跳轉(zhuǎn)指令和調(diào)用指令來(lái)控制，從而直接尋址整個(gè)地址空間。 I/O 存儲(chǔ)器空間包含 64 個(gè)可以直接尋址的地址，作為 CPU 外設(shè)的控制寄存器、 SPI，以及其他 I/O 功能。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 早期的 90S 系列，晶振兩端均需要接 22pF 左右的電容。電源如圖 36。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi) 始計(jì)數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過(guò)程。 （ 3）負(fù)載短路易造成 SSR 的損壞，應(yīng)特別注意避免。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見(jiàn)的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。 引腳說(shuō)明 HD7279A 一共有 28 個(gè)引腳，各引腳的主要功能如下： ● RESET：復(fù)位端。 DIG0～ DIG7 和 SA～ SG 同時(shí)還分別是64 個(gè)鍵盤 列線和行線端口，完成對(duì)鍵盤的監(jiān)視、譯碼和鍵碼的識(shí)別。 (5)循環(huán)左移指令。功能鍵：復(fù)位鍵﹑設(shè)定值鍵﹑加熱鍵。 ● LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機(jī)接口的這個(gè)串口，就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的改寫，而無(wú)須再取下芯片。 采用高級(jí)語(yǔ)言編程具有開(kāi)發(fā)周期短、代碼可讀性強(qiáng)、代碼可移植性好、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。下面分別討論比例調(diào)節(jié)器 P、積分調(diào)節(jié)器 I、微分調(diào)節(jié)器 D 的作用。 PWM 的控制方法 我采用的是控制時(shí)間比例的方法。 我采用的是控制時(shí)間比例的方法。只有在控制作用為 U0 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)零靜差（此時(shí)偏差 e=0 ）。實(shí)際情況是，為了設(shè)計(jì)出性能價(jià)格比最高的 AVR 系統(tǒng)，需要盡可能充分的 AVR控制器的資源，這意味著代碼必須非常緊湊，效率很高，因而采用 C 語(yǔ)言編程一般能滿足實(shí)時(shí)性和性價(jià)比的要求。 ISP 端口 一般為 SCK， MOSI， MISO， RESET。 ● 177。例如復(fù)位用復(fù)位鍵，功能轉(zhuǎn)換用的功能鍵以及數(shù)據(jù)輸入用的數(shù)字 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 鍵盤等。移位后，最左位內(nèi)容移至最右位，不改變消隱和閃爍屬性。HD7279 的 與微處理器僅需 4 條接口線，其中 CS 為片選信號(hào)（低電平有效）。通常，該端接＋ 5V 電源； ● DIG0～ DIG7： 8 個(gè) LED 管的位驅(qū)動(dòng)輸出端； ● SA～ SG： LED 數(shù)碼管的 A 段～ G 段的輸出端； ● DP：小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)輸出端； ● RC：外接振蕩元件連接端，其中電阻的典型值為 電容的典型值為15PF。 33445566SSR*GTJ310A300KR3+5加熱絲PB3220V 圖 314 固態(tài)繼電器的電路圖 鍵盤與顯示單元 HA7279A 是一種智能鍵盤和 LED 專用控制芯片，它帶有串行接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)８位共陰 極 式數(shù)碼管或 64 只獨(dú)立 LED。部分 SSR 產(chǎn)品內(nèi)部已含 有瞬態(tài)抑制網(wǎng)路。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的數(shù)值 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。不過(guò)為了線路的規(guī)范化，我們?nèi)越ㄗh接上。 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基本的 AVR 硬件線路，包括以下幾部分： ● 復(fù)位線路 。 程序存儲(chǔ)器空間分為兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)程序區(qū) (Boot 區(qū) ) 和應(yīng)用程序區(qū)。程序存儲(chǔ)器里的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。 ATmega16 產(chǎn)品特性 高性能、低功耗的 8 位 AVR 微處理器 RISC 結(jié)構(gòu) 條指令 個(gè) 8 位通用工作寄存器 16MHz 時(shí)性能高達(dá) 16MIPS 器 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash，擦寫壽命 : 10,000 次 。智能儀表。 功率輸出單元的論證 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 方案一 ：采用固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）高壽命，高可靠 ， SSR 沒(méi)有機(jī)械零部件，有固體器件完成觸點(diǎn)功 能，由于沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的零部件，因此能在高沖擊，振動(dòng)的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長(zhǎng)，可靠性高。工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，具有大電流 (灌電流 )10～ 40mA， 可直接驅(qū)動(dòng)可控硅SCR 或繼電器，節(jié)省了外圍驅(qū)動(dòng)器件。 模糊控制比傳統(tǒng)的 PID 控制等方法 , 在強(qiáng)時(shí)變、大時(shí)滯、非線性系統(tǒng)中的控制效果有著明顯的優(yōu)勢(shì)。 溫度控制系統(tǒng)的研 究 現(xiàn)狀 溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度 控制器來(lái)講總體發(fā)展水平仍然不高，同國(guó)外的日本美國(guó)德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距目前我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處 于 20世紀(jì) 80年代中后期水平成熟 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 產(chǎn)品主要以 “ 點(diǎn)位 ” 控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制難于控制滯后復(fù)雜時(shí)變溫度系統(tǒng)控制，即是說(shuō)適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化自適應(yīng)控制儀表國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少備。設(shè)定精度 ℃ 、控溫精度 ℃ 、控溫范圍 30~100℃ 。功率輸出部分采用 GTJ310A 固態(tài)繼電器，電路經(jīng)濟(jì)可靠，采用 PWM 控制可控性好精度高。 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化自適應(yīng)參數(shù)自整定等方面取得成果?；谀：刂萍夹g(shù)的單片機(jī)控制的電熱水器 , 是對(duì)傳統(tǒng)的電熱水器開(kāi)關(guān)控制的改造 , 具有達(dá)到設(shè)定溫度的時(shí)間短、穩(wěn)態(tài)溫度波動(dòng)小、反應(yīng)靈敏、抗干擾能力 強(qiáng)、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)，將成為以后發(fā)展的主流。 AVR 單片機(jī)可組成零外設(shè)元件單片機(jī)系統(tǒng)，使該類單片機(jī)無(wú)外加元器件即可工作，簡(jiǎn)單方便，成本又低。 （ 4）電磁干擾小 ， 固態(tài)繼電器沒(méi)有輸入 線圈 ，沒(méi)有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 主控單元的設(shè)計(jì) ATmega16 單片機(jī)介紹 ATmega16 是基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的 FLASH。 在中斷和調(diào)用子程序時(shí)返回地址的程序計(jì)數(shù)器 (PC) 保存于堆棧之中。 ● JTAG 仿真接口 。 圖 33 晶振電路設(shè)計(jì) (3)JTAG 仿真接口設(shè)計(jì) 仿真接口也是使用雙排 2＊ 5插座。 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號(hào)均不相同。 固態(tài)繼電器與傳統(tǒng)的電磁繼電器（ EMR）相比，是一種沒(méi)有 機(jī)械、不含運(yùn)動(dòng)零部件的繼電器，但具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同功能。