【導讀】證其產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要因素。因此，退火爐溫度控制的穩(wěn)定性和控制精度直接。所以，本次畢業(yè)設計設計了基于單片機的退火爐溫度自動控制。系統(tǒng)，實現(xiàn)了溫度的自動控制。由按鍵設定溫度初值，通過溫度和流量傳感器進行信號的采集，由AD574. 對其電壓信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號。通過AT89S52單片機和LCD1602液晶顯示屏處理。和實時顯示相應的數(shù)據(jù)。當所有設定值設定結(jié)束后，通過DAC8420將數(shù)字信號。軟件部分采用一種新型的智能控制方法，大林算法。其最突出的優(yōu)點是具有專門針對大滯后系統(tǒng)設計的算。此算法具有消除余差、對純滯后有補償作用等特點，能夠達到良好控制效果。Keywords：annealer；dateacquisition；putingcontrol；MCU

　　

【正文】 1P A 2P A 3P A 4P A 5P A 6P A 7P C 0P C 1P C 2P C 3P C 4P C 5P C 6P C 7 本科生畢業(yè)設計（論文） 19 本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件 在穩(wěn)壓輸出方面效果極佳。電源電路圖如圖 所示。 圖 電源電路圖 晶振電路的設計 晶體振蕩器，簡稱晶振。在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡，電工學上這個網(wǎng)絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。 一 般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器的 兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應該等于負載電容，請注意一般 IC 的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。一般的晶振的負載電容為 15p 或 ，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個 22p 的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 4 J u n 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A d m i n i s t r a t o r \ D e s k t o p \ 2 2 完成電路 . D D BD r a w n B y :C20 . 0 1 u FC30 . 0 1 u FR 1 10 . 5 K+ 5 VC41 0 0 u FC12 2 0 0 u FV i n1GND2V o u t37 8 0 55V 電源電路D4T21234D3~ 2 2 0 V ~ 9 VC90 . 3 3 u FC 1 00 . 1 u FR 3 01 . 5 K+ 1 5 VC 1 11 0 0 u FC84 7 0 u FV i n1GND2V o u t37 8 1 51 5V 電源電路D2T11234D1~ 2 2 0 V ~ 1 8 VC 1 30 . 0 1 u FC 1 40 . 0 1 u FR 3 10 . 5 K 5 VC 1 51 0 0 u FC 1 22 2 0 0 u FV i n1GND2V o u t37 9 0 5 5 V 電源電路D6T31234D5~ 2 2 0 V ~ 9 V 本科生畢業(yè)設計（論文） 20 振蕩器直接應用于電路中，諧振器工作時一般需要提供 電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個重要技術(shù)參數(shù)為：諧振電阻（ RR），諧振器沒有電阻要求。 RR 的大小直接影響電路 的性能，也是各商家競爭的一個重要參數(shù)。晶振電路為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。本設計晶振頻率為 。經(jīng)過單片機內(nèi)部分頻出來的頻率大約為 2MH 它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。晶振電路如圖 所示。 圖 晶振電路圖 復位電路的設計 在上電或復位過程中，控制 CPU 的復位狀態(tài)，這段時間內(nèi)讓 CPU 保持復位狀態(tài)，而不是一上電或剛復位完畢就工作，防止 CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。而單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。 AT89S52 單片機在啟動運行時或者出現(xiàn)死機時需要復位，使 CPU 及其他功能部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。為了保證系統(tǒng)可靠復位，在設計復位電路時，一般使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平，單片機便可以可靠地復位。當 RST 從高電平變?yōu)榈碗娖?以后，單片機從 0000H 地址開始重新執(zhí)行程序。按鍵復位是通過 R18 和 R19 形成回路，使 RST 端產(chǎn)生高電平。按鍵的時間決定了復位的時間。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA3D a t e : 2 1 J u n 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A dm i n i s t ra t or \ D e s k t o p \ 2 1 完成電路 副本 . D D BD ra w n B y :C 1 62 2 p FC 1 72 2 p FX T 1X T 21 1 .0 5 9 2 M 本科生畢業(yè)設計（論文） 21 AT89S52 單片機按鍵式復位電路如圖 所示。 圖 復位電路圖 溫度檢測電路的設計 由于退火爐的溫度檢測需要檢測退火爐內(nèi)平均溫度，所以前端熱電偶檢測電路選擇熱電偶平均溫度測溫電路。熱電偶平均溫度測溫電路一般采用熱電偶并聯(lián)的方法。輸入放大 器的兩端毫伏值為三個熱電偶輸出熱電動勢的平均值，即 E=（ E1+E2+E3)/3，如三個熱電偶均工作在特性曲線的線性部分時，則代表各點溫度的算術(shù)平均值，為此，每個熱電偶需要串聯(lián)較大電阻。本電路中分別串聯(lián) 1K電阻。熱電偶檢測來的平均溫度經(jīng)過之后的濾波電路進入儀用放大器進行放大，放大后的信號為傳入 A/D 轉(zhuǎn)換器進行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后送入單片機。完成溫度檢測功能。 儀用放大器 由 3 個運算放大器排成兩級：一個由兩運放組成的前置放大器，后面跟一個差分放大器。前置放大器提供高輸入阻抗、低噪聲和增益。差分放大器抑制共模噪聲， 而且 能在需要時提供一定的附加增益。 熱電偶檢測的信號最大為 40mV，所以要放大 125 倍得到 5V 輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器。 原理分析： 在第一級電路中， V1,V2 分別加到 A1 和 A2 的同向端， R10 和兩個 R11 組成的反饋網(wǎng)絡，引入了負反饋，兩運放 A A2 的兩輸入端形成虛短和虛斷 211 VVVR ?? （ 31） 11RVR = 34212VVRR?? （ 32） 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA3D a t e : 2 1 J u n 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A dm i n i s t ra t or \ D e s k t o p \ 2 1 完成電路 副本 . D D BD ra w n B y :C72 2 u FR S TR 1 80 . 1 KR 1 9 1K+ 5 VR E S E T 本科生畢業(yè)設計（論文） 22 故得 ?? 43 VV2112RRR? *VR1= 2 1212(1 ) * ( )R VVR?? （ 33） 由求差電路關(guān)系可得： 4 4 20 3 4 1 23 3 12* ( ) * ( 1 ) * ( )R R RV V V V VR R R? ? ? ? ? ? ? （ 34） 所以電路的電壓增益為： 0 4 21 2 3 12* ( 1 )v V R RA V V R R? ? ? ?? （ 35） 具體計算過程如下： 放大倍數(shù)，如以下公式： fFPF RRRRK ??? )21( 1 （ 36） pFRK112? （ 37） fFF R?2 （ 38） 取 R1=， Rp=， RF=10K， Rf=2K，可得 KF=125， KF1=21， KF2=5。 2 5 2 10pFR R K? ? ? ? ? （ 39） 溫度檢測電路如圖 所示。 圖 溫度檢測電路圖 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eA3D a t e : 2 1 J u n 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ A dm i n i s t r a t or \ D e s k t o p \ 2 1 完成電路 副本 . D D BD r a w n B y :Rs2KC60 . 1 u FC52 . 2 u FR p 11 0 0 KRp0 . 4 7 KRf2KR24 . 7 KR14 . 7 KR 1 41 0 KRF1 0 KR 1 32K+ 5 V 5 V+ 5 V 5 V+ 5 V 5 VAR5 1KR c u 1K R7 1KR6 1K+ 5 VR 1 01KR31KR41K567U 1 BL M 3 2 4567U 2 BL M 3 2 4567U 3 BL M 3 2 4V1V2V3V4V p 3V n 3V 3 V 4V R p = V 1 V 2DE 本科生畢業(yè)設計（論文） 23 I/V 轉(zhuǎn)換 電路的設計 本次畢業(yè)設計需要對天燃氣和空氣進行配比，保證 3:2 的 理想比例，所以需要對氣體流量進行檢測來達到實時監(jiān)控。而本設計選用的流量傳感器輸出的是電流信號，所以需要進行轉(zhuǎn)換，因此設計了這個 I/V 轉(zhuǎn)換電路。 工作原理：轉(zhuǎn)換器用于將輸入電流信號轉(zhuǎn)換為與之成線性關(guān)系的輸出電壓信號。本電路由于采用 同相端輸入，因此，電路運放中應該選共模抑制比較高的運算放大器，由節(jié)點方程可知 下圖所示的電路可實現(xiàn) 4~20mA 到 0~5V 的轉(zhuǎn)換。 根據(jù)節(jié)點方程可知： （ 39） 51 RUuRuR uu fNNfNO ???? （ 310） 故有 ffSffo URRRIRRRRu5511 ????????? ??? （ 311） 若取 ??200R 、 ?? kR 181 、 ?? kR 435 、 ?? kRf ，調(diào)整 Rp 使 VUf ? ，則當輸入電流20mA~4IS時，可求得 B 點輸出電壓為5V~0uo ?。 I/V 轉(zhuǎn)換電路如圖 所示。 圖 I/V轉(zhuǎn)換電路圖 RIuu SPN ??1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l e