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數(shù)字溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)正文(編輯修改稿)

2024-10-01 13:44 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U9A T 8 9C 52RDWRA1A2A3A4B1B2P W MB4B3P 圖 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路 溫度采集電路 數(shù)據(jù)采集電路如圖 所示 ,1 腳接地, 2 腳即為單總線數(shù)據(jù)口, 3 腳接電源。 溫度傳感器 DS18B20 采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度 ,提供給AT89C2051 的 。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 14頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 123J1 D S1 8B 2 0V CCP3.5 圖 數(shù)據(jù)采集電路 人機(jī)接口設(shè)計(jì) 鍵盤的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中采用了矩陣式,鍵盤分布如圖 所示。各鍵設(shè)在行列線的交差點(diǎn)上,有鍵合上時(shí)行列線接通,否則不連通。行線 P10— P13(即A1— A4)通過上拉電阻接 +5V,處于輸入狀態(tài),列線 P14— P17(即 B1—B4)為輸出狀態(tài) [7]。 圖 鍵盤電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的顯示采用兩位 寸共陽(yáng)數(shù)碼管,采用動(dòng)態(tài)顯示方式 ,因?yàn)榇朔N方式的顯示比 液晶顯示要更直觀同時(shí)更節(jié)約成本 。 數(shù)碼管的引腳圖 如 圖 所示 。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 15頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 圖 數(shù)碼管引腳圖 數(shù)碼管 采用 紅色管,其 接口 為 : 第 1 腳: 為數(shù)碼管的 e 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 d 點(diǎn)的亮滅。 第 2 腳: 為數(shù)碼管的 d 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 d 點(diǎn)的亮滅。 第 3 腳:為 數(shù)碼管的公共極 , 通過接入一個(gè)三極管來控制此數(shù)碼管的亮滅,同時(shí)起到一個(gè)動(dòng)態(tài)顯示的作用。 第 4 腳: 為數(shù)碼管的 c 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 c 點(diǎn)的亮滅。 第 5 腳: 為數(shù)碼管的 dp 端控制腳,來控制數(shù)碼管的點(diǎn)的亮滅 。 第 6 腳: 為數(shù)碼管的 b 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 b 點(diǎn)的亮滅 。 第 7 腳:為數(shù)碼管的 a 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 a 點(diǎn)的亮滅 。 第 8 腳:為數(shù)碼管的公共極與 3 腳內(nèi)部相連其作用相同這里不做介紹 。 第 9 腳:為數(shù)碼管的 f 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 f 點(diǎn)的亮滅 。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 16頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 第 10 腳:為數(shù)碼管的 g 端控制腳,來控制數(shù)碼管的 g 點(diǎn)的亮滅 。 在本設(shè)計(jì)中數(shù)碼管與單片機(jī)的連接如圖 所示。單片機(jī)的 P0 口為數(shù)據(jù)輸出口,接到兩個(gè)的數(shù)碼管的相同接口, — 為控制端,分別 選擇 在某一個(gè)瞬間是哪個(gè)數(shù)碼管工作。 圖 顯示電路圖 功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的加熱電阻絲的驅(qū)動(dòng)電路 采用的是繼電器驅(qū)動(dòng)形式,因?yàn)槔^電器驅(qū)動(dòng)與晶閘管形式驅(qū)動(dòng)相比有可靠性高,成本低,不易損壞,電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)采用繼電器驅(qū)動(dòng)形式。 本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路如圖 所示。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 17頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 圖 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 18頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 第 3章 軟件設(shè)計(jì) 由于整個(gè)系統(tǒng)軟件比較復(fù)雜,為了便于編寫、調(diào)試、修改和增刪,系統(tǒng)程序的編制適合采用模塊化的程序結(jié)構(gòu),故要求整個(gè)控制系統(tǒng)軟件由許多獨(dú)立的小模塊組成,它們之間通過軟件接口連接,遵循模塊內(nèi)數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊,模塊間數(shù)據(jù)關(guān)系松散的原則,將各功能模塊組織成模塊化的軟件結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)的軟件主要由主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制算法模塊等組成。主模塊的功能是為其余幾個(gè)模塊構(gòu)建整體框架及初始化工作;數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將數(shù)字量采集并儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中;數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理,其中最重要的是 將采集回的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度的 程序:控制算法模塊完成控制系統(tǒng)的運(yùn)算并且輸出控制量。 主程序模塊 主程序模塊要做的主要工作是上電后對(duì)系統(tǒng)初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件框架,其中初始化包括對(duì)單片機(jī)的初始化、 數(shù)碼管的 初始化等。然后等待溫度設(shè)定,判斷 是否溫度設(shè)定 完成 ,若 溫度設(shè)定已完成則 系統(tǒng) 繼續(xù)正常 運(yùn)行,則依次調(diào)用各個(gè)相關(guān)模塊,循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運(yùn)行。主程序模塊的程序流程圖如圖 31 所示。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 19頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 注: 詳細(xì) 部分子程序詳見附錄 2 的 /* 主程序 */函數(shù); /*系統(tǒng)初始化程序 */。 N Y 圖 31 主程序流程圖 開始 讀溫度設(shè)定值 等待 數(shù)據(jù)采集 溫度顯示 比較 運(yùn)算 控制輸出 系統(tǒng)初始化 溫度是否被設(shè) 溫度設(shè)定完成 溫度是否達(dá)到設(shè)定 值 更改 N Y Y N Y N 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 20頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 數(shù)據(jù)采集和顯示模塊 數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)是負(fù)責(zé)溫度信號(hào)的采集以及將采集到的數(shù)字量提供給單片機(jī)。 AT89C2051 通過控制 DS18B20 讀取實(shí)時(shí)溫度,然后,通過 P0 口送到兩位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 數(shù)據(jù)采集模塊的程序流程圖如圖 所示 ,顯示程序設(shè)計(jì)框圖 如圖 所示 。 圖 32 數(shù)據(jù)采集模塊程序流程圖 開始 結(jié)果保存 返回 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 21頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 N N Y 圖 顯示程序設(shè)計(jì)框圖 注: DS18B20 和數(shù)碼管顯示的子程序設(shè)計(jì)詳見附錄 2 的 /*DS18B20 程序: */ /*數(shù)碼管顯示程序: */ 輸入模塊 鍵盤選擇程序掃描方式工作,利用 CPU 在完成其它工作的空閑時(shí)間中,調(diào)用鍵盤掃描子程序,來處理鍵的輸入要求。在執(zhí)行鍵功能處理程序時(shí), CPU 不再響應(yīng)其它鍵輸入要求 [9]。鍵盤處理子程序流程圖如圖 所示 : 開始 兩位數(shù)碼管初始化 返回 清除顯示 送顯示位置 送顯示數(shù)據(jù) 判斷是否達(dá)到顯示次數(shù) 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 22頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 圖 鍵盤程序設(shè)計(jì)框圖 注:鍵盤模塊部分子程序詳見附錄 2 的 /* void anjianjianche() */ 開 始 有鍵閉合 找到閉合鍵 延時(shí)去鍵抖動(dòng) 掃描鍵盤 鍵值計(jì)算 閉合鍵釋 放 結(jié) 束 建立有效標(biāo)志 建立無效標(biāo)志 N Y N Y N Y 延時(shí)去抖動(dòng) 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 23頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 第 4 章 調(diào)試與仿真 調(diào)試 本設(shè)計(jì)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試,軟件調(diào)試和綜合調(diào)試三部分,以下對(duì)其做具體的講解 。 硬件調(diào)試 由于本設(shè)計(jì)采用的是由工廠代工制作的成品 PCB 板為焊接平臺(tái),所以在本設(shè)計(jì)的硬件調(diào)試上并沒有花費(fèi)太多的時(shí)間,當(dāng)電路板焊接完成后,首先對(duì)電路板進(jìn)行了一次目檢,看看是否有焊盤漏焊和虛焊。當(dāng)檢查完成時(shí)發(fā)現(xiàn)一處虛焊后進(jìn)行二次焊接進(jìn)行補(bǔ)救。目檢完成后又對(duì)電路進(jìn)行了一次上電監(jiān)測(cè),對(duì)各引腳的電壓都進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)異 常?;緳z查完成后對(duì)電路板進(jìn)行了一次實(shí)際程序?qū)嵟鼙O(jiān)測(cè),像那些大公司一樣在硬件焊接完成后要進(jìn)行一次硬件檢測(cè)程序的校驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)有哪些硬件不能正常工作。因此本設(shè)計(jì)也寫了一個(gè)單獨(dú)對(duì)硬件各部分檢測(cè)的程序,當(dāng)程序燒寫完成后,對(duì)電路板進(jìn)行了一次綜合性的檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)電路板一切正常。硬件調(diào)試結(jié)束。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 24頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試采用的是模塊化方式,分別把程序中的每一個(gè)子函數(shù)做相應(yīng)的改動(dòng)后單獨(dú)燒入芯片后,觀察其相應(yīng)的表現(xiàn),以此來判斷此子函數(shù)是否能正常工作。當(dāng)每一個(gè)子程序檢測(cè)完成后。要將程序中體的寫在一起來檢查一下 是否存在個(gè)別子程序不兼容的情況,如果發(fā)現(xiàn)就予以改正。至此本設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試也將告一段落。 綜合性能調(diào)試 綜合調(diào)試的目的是檢測(cè)程序中的某些參數(shù)是否合理,如不合理將予以改正,還有為各個(gè)電路模塊安裝到現(xiàn)成的盒子內(nèi)的適當(dāng)位置。例如在本設(shè)計(jì)中由于顯示函數(shù)中的一個(gè)參數(shù)寫的不合理,導(dǎo)致了當(dāng)改變預(yù)定溫度數(shù)值時(shí),數(shù)碼管不能及時(shí)的顯示出預(yù)設(shè)的溫度,發(fā)現(xiàn)了問題后予以改正,問題解決。在電路模塊的安裝期間也遇到了問題,發(fā)現(xiàn)有些位置不能很可靠的安裝到盒子內(nèi),后對(duì)盒子進(jìn)行了改造,電路模塊順利的安裝完成。到此調(diào)試結(jié) 。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 25頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 仿真 本設(shè)計(jì)的仿真是通過對(duì)人為的假的工作環(huán)境進(jìn)行模仿來驗(yàn)證本設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。具體仿真如下:將設(shè)備接入 220 伏 50 赫茲的交流電,然后對(duì)設(shè)備進(jìn)行具體的溫度設(shè)定,大約將溫度定在室溫以上體溫以下。這時(shí)由于室溫沒有達(dá)到預(yù)定溫度設(shè)定值,因此此時(shí)單片機(jī)控制的加熱器具的驅(qū)動(dòng)電路開始工作,繼電器被吸合,加熱指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)用手摸住溫度傳感器后,由于體溫高于溫度設(shè)定值,所以單片機(jī)控制用于加熱控制的繼電器釋放,加熱器停止加熱,同時(shí)停止加熱的指示燈被點(diǎn)亮。當(dāng)手一開后加熱器又開始處于加熱狀態(tài)。說明本設(shè) 計(jì)可以滿足我們正常的基本要求,達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。到此仿真結(jié)束。 畢 業(yè) 論 文 正 文 第 26頁(yè) 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)使用的溫度控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該智能溫度控制器只是 DS18B20 在溫度控制領(lǐng)域的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例,還有許多需要完善的地方,例如可以將測(cè)
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