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本科(論文)-基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁

2024-12-07 09:10本頁面

【導(dǎo)讀】動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往。往是作為一個核心部件來使用,僅單片機(jī)方面知識是不夠的,還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合,以作完善。一種數(shù)字溫度計(jì)。軟件方面采用匯編語言來進(jìn)行程序設(shè)計(jì),使指令的執(zhí)行速度快,節(jié)省。為了便于擴(kuò)展和更改,軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系。加熱或停止加熱,直到能在規(guī)定的溫度下恒溫加熱。

  

【正文】 用表、示波 器等進(jìn)一步確診。 軟件調(diào)試 軟件電路故障及解決方法 設(shè)計(jì)軟件部分出現(xiàn)這種錯誤的現(xiàn)象: 1.當(dāng)以斷點(diǎn)或連續(xù)方式運(yùn)行時(shí),目標(biāo)系統(tǒng)沒有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 32 結(jié)果也沒有,這是由于程序轉(zhuǎn)移到意外之處或在某處死循環(huán)所造成的。 解決方法:這類錯誤的原因是程序中轉(zhuǎn)移地址計(jì)算錯誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。在采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)時(shí),錯誤可能在操作系統(tǒng)中,沒有完成正確的任務(wù)調(diào)度操作,也可能在高優(yōu)先級任務(wù)程序中,該任務(wù)不釋放處理器,使 CPU 在該任務(wù)中死循環(huán)。通過對錯誤程序的修改使其實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。 2.不響應(yīng)中斷 CPU 不響應(yīng)中斷或不響應(yīng)某一個中斷這種錯誤的現(xiàn)象是連續(xù)運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行中斷任務(wù)程序的規(guī)定操作,當(dāng)斷點(diǎn)設(shè)在中斷入口或中斷服務(wù)程序中時(shí)碰不到斷點(diǎn)。 錯誤的原因有:中斷控制寄存器( IE, IP)的初值設(shè)置不正確,使 CPU沒有開放中斷或不許某個中斷源請求;或者對片內(nèi)的定時(shí)器、串行口等特殊功能寄存器和擴(kuò)展的 I/O 口編程有錯誤,造成中斷沒有被激活;或者某一中斷服務(wù)程序不是以 RETI 指令作為返回主程序的指令, CPU 雖已返回到主程序但內(nèi)部中斷狀態(tài)寄存器沒有被清除,從而不響應(yīng)中斷;或由于外部中斷源的硬件故障使外部 中斷請求無效。 解決方法:修改中斷控制寄存器( IE, IP)的初值設(shè)置。 3.結(jié)果不正確 目標(biāo)系統(tǒng)基本上已能正常操作,但控制有誤動作或者輸出的結(jié)果不正確。這類錯誤大多是由于計(jì)算程序中的錯誤引起的。錯誤原因沒有查明,沒有解決。 軟件調(diào)試方法 軟件調(diào)試所使用的方法有:計(jì)算程序的調(diào)試方法、 I/O 處理程序的調(diào)試法、綜合調(diào)試法等。 1.計(jì)算程序的調(diào)試方法 計(jì)算程序的錯誤是一種靜態(tài)的固定的錯誤,因此主要用單拍或斷點(diǎn)運(yùn)行方式來調(diào)試。根據(jù)計(jì)算程序的功能,事先準(zhǔn)備好一組測試數(shù)據(jù)。調(diào)試時(shí),用 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 33 防真器的寫命令,將數(shù)據(jù)寫入計(jì) 算程序的參數(shù)緩沖單元,然后從計(jì)算程序開始運(yùn)行到結(jié)束,運(yùn)行的結(jié)果和正確數(shù)據(jù)比較,如果對有的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行測試,都沒有發(fā)生錯誤,則該計(jì)算程序調(diào)試成功;如果發(fā)現(xiàn)結(jié)果不正確,改用單步運(yùn)行方式,即可檢查出錯誤所在。計(jì)算程序的修改視錯誤性質(zhì)而定。若是算法錯誤,那是根本性錯誤,應(yīng)重新設(shè)計(jì)該程序;若是局部的指令有錯,修改即可。如果用于測試的數(shù)據(jù)沒有全部覆蓋實(shí)際計(jì)算的原始數(shù)據(jù)的類型,調(diào)試沒有發(fā)現(xiàn)錯誤可能在系統(tǒng)運(yùn)行過程中暴露出來。 2. I/O 處理程序的調(diào)試 對于 A/D 轉(zhuǎn)換一類的 I/O 處理程序是實(shí)時(shí)處理程序,因此一般用全速斷點(diǎn)運(yùn)行 方式或連續(xù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)試。 3.綜合調(diào)試 在完成了各個模塊程序(或各個任務(wù)程序)的調(diào)試工作以后,便可進(jìn)行系統(tǒng)的綜合調(diào)試。綜合調(diào)試一般采用全速斷點(diǎn)運(yùn)行方式,這個階段的主要工作社排除系統(tǒng)中遺留的錯誤以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能和精度。在綜合調(diào)試的最后階段,應(yīng)在目標(biāo)系統(tǒng)的晶振頻率工作,使系統(tǒng)全速運(yùn)行目標(biāo)程序,實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能技術(shù)指標(biāo)后,便可將軟件固化,然后在運(yùn)行固化的目標(biāo)程序,成功后目標(biāo)系統(tǒng)便可脫機(jī)運(yùn)行。一般情況下,這樣一個應(yīng)用系統(tǒng)就算研制成功了。 結(jié)論分析 通過對系統(tǒng)硬件的調(diào)試,進(jìn)一步理解了水溫控制系統(tǒng)的原理,同 時(shí)也發(fā)現(xiàn)了問題,原設(shè)計(jì)電路缺乏對水溫的實(shí)時(shí)控制,因此后加入 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元,采用實(shí)時(shí)控制的方法,在主機(jī) AT89C51 的 口輸出溫度控制信號,由光電耦合器 MOC3041 和可控硅 SCR 組成。其中光電耦合器 MOC3041 的作用是將單片機(jī)系統(tǒng)與可控硅 SCR 電路隔開,避免在高壓過程中的干擾信號影響單片機(jī)的運(yùn)行;可控硅 SCR 的作用是相當(dāng)于一個固態(tài)的觸點(diǎn),使之有能力開啟或關(guān)斷電爐,從而控制電爐通斷,以實(shí)現(xiàn)對水溫的實(shí)時(shí)控制。 第 6章 總結(jié)與展望 34 第 6 章 總結(jié)與展望 總 結(jié) 近三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,這意味著我們的大學(xué)生活也要結(jié)束了 ,但我們的學(xué)習(xí)沒有結(jié)束,在本次設(shè)計(jì)中,我們所學(xué)過的理論知識接受了實(shí)踐的檢驗(yàn),增強(qiáng)我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力及動手能力,為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。本文以 AT89C51 系列單片機(jī)為核心,用 AT89C51 單片機(jī)作為控制器件,溫度信號通過熱敏電阻和放大器轉(zhuǎn)換成電信號,再由ADC0809 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號,測溫電路采用橋式電路,溫度設(shè)定采用按鍵移位式設(shè)定方法,溫度控制采用光耦和可控硅控制加熱器。軟件算法采用設(shè)定值和測量值相比較的算法。在單片機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了一種用帶有E178。PROM 的 AT89C51 單片機(jī)控制 傳感器的自動化溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 通過三個月的設(shè)計(jì),我也有很深的感觸:當(dāng)今社會在飛速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度更是迅猛無比,尤其是單片機(jī)技術(shù)在未來社會發(fā)展中一定會起著十分重要的作用,而通過本次設(shè)計(jì)無論是 從硬件實(shí)現(xiàn)還是到整個程序的完成,無不是對我個人專業(yè)能力的一次提高和體現(xiàn)。而本次設(shè)計(jì)主要是完成兩方面工作,軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路板設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括用單片機(jī)設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并仿真、實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖,生成圖后制作電路板、插件焊件、再做硬件測試。通過這些都使我對采用單片機(jī)設(shè)計(jì)方法有了更深的理解和掌握, 同時(shí)也讓我把所學(xué)的知識廣泛的應(yīng)用到了實(shí)踐中,充分的做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。無論從專業(yè)知識、動手能力,還是毅志品質(zhì),都使我受益非淺。當(dāng)然,這與老師和同學(xué)的熱心幫助也是分不開的。 大學(xué)生活雖然結(jié)束了,但我們的學(xué)習(xí)還沒有結(jié)束,只有不斷學(xué)習(xí),用知識充實(shí)自己的頭腦,才能在未來社會有一席之地,才能為社會的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),一句話:學(xué)無止境。 第 6章 總結(jié)與展望 35 展望 單片為我們改變了什么?縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域,從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,到飛機(jī)上各種儀表的控制,從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,到工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理, 以及我們生活中廣泛使用的各種智能 IC 卡、電子寵物等,這些都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時(shí),這些東西也能做,但是只能使用復(fù)雜的模擬電路,然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大,而且成本高,并且由于長期使用, 元器件不斷老化,控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后,我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?,我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路,核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了,成本也降低了,長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國的單片機(jī)年容量已達(dá) 3 億片,且每年以大約 20%的速度增長 ,但相對于 世界市場我國的占有率還不到 1%。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī),并不斷地輻射向內(nèi)地。 所以,學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊前景的。 目前,測溫控溫系統(tǒng)得到快速的發(fā)展,國外的測量控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟,產(chǎn)品也較多。近兩年,國內(nèi)也出現(xiàn)了許多高精度的溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)品,但相對于用戶來說,價(jià)格還是偏高。而由于競爭越來越激烈,現(xiàn)在企業(yè)發(fā)展的趨勢是如何最有效的提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。尋求性能可靠、價(jià)格低廉,且應(yīng)用廣泛的元器件是生產(chǎn)過程的首先要考慮的問題,因此像本設(shè)計(jì)這種控制簡單、精度較高、價(jià)格低廉 的控制系統(tǒng)會有很好的發(fā)展前景,所以學(xué)好單片機(jī)技術(shù)也十分重要 。 通過本次的設(shè)計(jì),是我感覺到單片機(jī)的應(yīng)用會越來越廣泛,而且,在醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展中,單片機(jī)也會越來越重要。以后的醫(yī)療服務(wù)會急速的向現(xiàn)代化,智能化方向發(fā)展,從而增加了安全性,減少了操作的繁瑣性。學(xué)習(xí)并使用單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì),將為我們電子工作者打開一扇通往電子設(shè)計(jì)新出路的大門。 參考文獻(xiàn) 36 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].高等教育出版社 .2021年 1月,第 1版: 137156 [2] 曹巧媛主編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 (第二版 ). 北京 :電子工業(yè)出版 社 ,2021 [3] 何力民編 . 單片機(jī)高級教程 . 北京 :北京航空大學(xué)出版社 ,2021 [4] 金發(fā)慶等編 . 傳感器技術(shù)與應(yīng)用 .北京機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [5] 王錦標(biāo),方崇智.過程計(jì)算機(jī)控制.北京:清華大學(xué)出版社, 1997; 36~ 40 [6] 邵惠鶴.工業(yè)過程高級控制.上海:上海交通大學(xué)出版社, 1997; 58— 62, 78— 101 [7] 胡壽松.自動控制原理.北京:國防工業(yè)出版社, 2021; 103— 124 [8] 劉伯春.智能 PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用.電子自動化, 1995; (3): 20~ 25 [9] Katsuhiko Ogata. 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