【正文】 它將我們大學(xué)四年所學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)貫通到一起，鍛煉了我們的動(dòng)手能力，獨(dú)立思考能力以及創(chuàng)新能力，為我們這些即將走上工作崗位上的年青人提供一次很好練兵的機(jī)會(huì)。 通過(guò)這次對(duì)課 題的完成，使我對(duì)自己所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更加 系統(tǒng)而且 深入的理解和認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了如何更好的將理論與實(shí)踐相結(jié)合 ，提高了我各方面的能力，為今后的工作和學(xué)習(xí)作了充分準(zhǔn)備。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我對(duì)單片機(jī)的功能有了更加深入的認(rèn)識(shí)，了解到單片機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到了舉足輕重的作用 ；了解了單片機(jī)系統(tǒng)在工業(yè) 自動(dòng)化 控制過(guò)程中的重要作用及其發(fā)展的廣闊前景。 我對(duì)其中單片 機(jī)的應(yīng)用和爐溫控制系統(tǒng)的發(fā)展做了主要說(shuō)明，對(duì)系統(tǒng)的人機(jī)接口電路，過(guò)程通道，以及相關(guān)軟硬件做了主要的設(shè)計(jì) 。 輸入 輸出 圖 611 光電隔離器的原理圖 21 第七章 單片機(jī)爐溫 PID 控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 主程序和中斷服務(wù) 子程序設(shè) 計(jì) 主程序設(shè)計(jì) ORG 0000H AJMP MAIN ；轉(zhuǎn)主程序 ORG 0000BH AJMP T0INT ；轉(zhuǎn)定時(shí)器 T0中斷服務(wù)子程序 ORG 0030H MAIN: MOV SP, 60H ；置堆棧指針 MOV P1, 0F0H MOV TMOD, 01H ； T0 定時(shí)器，方式 1 MOV TH0, 15H ；置 T0時(shí) 間常數(shù) MOV TL0, 0A0H SETB ET0 ； T0 開(kāi)中 SETB EA SETB TR0 ； T0 啟動(dòng) MOV R7, 250 ；置 30s計(jì)數(shù)器初值 LM0: AJMP LM0 ；等待 T0 中斷 定時(shí)器 T0中斷服務(wù)子程序 ORG 0200H T0INT:MOV TH0, 15H ；重置 T0時(shí)間常數(shù) MOV TL0, 0A0H DJNZ R7, TOR ；判 30s 到否？未到返回 MOV R7, 250 ；重置 30s 計(jì)數(shù)器初值 LCALL TREF ；調(diào)用溫度設(shè)定值檢測(cè)子程序 LCALL TADC ；調(diào)用溫度檢測(cè)子程序 LCALL XSCL ；調(diào)用標(biāo)度變換子程序 LCALL DISP ；調(diào)用刷新顯示 子程序 LCALL PRIN ；調(diào)用實(shí)時(shí)溫度打印子程序 LCALL CONT ；調(diào)用溫度控制子程序 LCALL ALARM ；調(diào)用報(bào)警子程序 T0R:RET1 ；中斷返回 22 上述各子程序均可獨(dú)立編制程序，相關(guān)寄存器應(yīng)考慮互相銜接。由于光隔離的電氣絕緣性極為良好，并且不易受外界的影響，所以是一種比較理想的隔離方法，這種方法在計(jì)算機(jī)控制 方面廣泛的應(yīng)用。 光電隔離器的選擇 選擇光電隔離器件可以實(shí)現(xiàn) STD 總線(xiàn)與數(shù)字儀表和被測(cè)工業(yè)設(shè)備之間完全的電隔離以消除公共地線(xiàn)和電源的干擾，從而使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備可靠地工作。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，常用I/O 接口和某一位產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，不存在反向耐壓?jiǎn)栴}，所以更 20 適合于作為交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用。 圖 610 三端雙向晶閘管 這種可控硅具有雙向?qū)üδ?，其通斷狀態(tài)由控制極 G 決定。 雙向晶閘管也叫三端雙向可控硅。 本設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)量輸出通道，即單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)溫度控制電路為 2 路輸出，由數(shù)字光電隔離電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。 由于 開(kāi)關(guān)量輸出通道 抗干擾能力比較差，當(dāng)它 與接口靠近強(qiáng)電環(huán)境的大功率外部設(shè)備 時(shí) ，干擾 更加嚴(yán)重，必須要采用隔離 措施 以 抑制干擾。 74LS240 的輸出電流為 24mA。 1E 為其輸出使能端。每個(gè) 74LS240 內(nèi)有兩個(gè) 4位緩沖器。 18 74LS240 為三態(tài)輸出緩沖器，輸出有低電平、高電平和高阻抗三種狀態(tài)。 C L K24C ou t23V + (V re f)22G N D21V20R 2619R 2518+ IN17R 2816R 2715E O C (O C )14S T A R T (S C )132 1212 1122 1032 942 852 762 672 582 492 3102 2112 112A DC 1 2 1 0 圖 66 ADC1210 引腳圖 因?yàn)?ADC1210 輸出鎖存器并不是三態(tài)的，所以需要經(jīng)緩沖器接到 P0 口。 它是 12 位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器。它 有 單片集成和混合集成兩種集成電路或模塊。 CD4051 是八通道雙向多路開(kāi)關(guān)引腳排列如圖 圖 65 CD4051引腳排列圖 逐次逼近式 ADC 這種 ADC 精度高， 轉(zhuǎn)換速度中等，價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是抗干擾能力不強(qiáng)，目前廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制中 。輸入端 INH 被 禁止用于芯片的擴(kuò)展，當(dāng) INH為低電平時(shí)，某組 A，B， C 三個(gè)信號(hào)組合將對(duì)應(yīng)的通道開(kāi)關(guān)接通，將 通道輸入端和輸出端接通；當(dāng) INH為高電平時(shí)，無(wú) 論 A， B， C 為何值， 8個(gè)通道開(kāi)關(guān)都不通。此次設(shè)計(jì)中，采用型號(hào)為 CD4051 的 模擬開(kāi)關(guān)。利用多路開(kāi)關(guān)可以將各個(gè)信號(hào)依次且隨機(jī)地連接到公用放大器或 A/D 轉(zhuǎn)換器上。下面對(duì)熱電偶作以介紹 【 11】 。 一類(lèi)為模擬量輸出，如應(yīng)變片、流 量計(jì) 、 熱電偶、熱電阻及各種氣敏元件等； 根據(jù)在選擇傳感器時(shí)所要注意的事項(xiàng)，如 工作范圍、環(huán)境條件、靈敏度與精度和可靠性。 然后 根據(jù)輸出信號(hào)的不同，傳感器 大致可分成兩類(lèi) ：一類(lèi)為開(kāi)關(guān)量，如各種感應(yīng)開(kāi)關(guān)。下面對(duì) 低噪聲高精度運(yùn)算放大器 OP07 作以介紹 【 12】 。其中， OP07 的 1， 7， 8端 與 RW1 構(gòu)成調(diào)零電路。此類(lèi)放大器經(jīng)常使用 的有隔離放大器 、測(cè)量放大器、可編程放大器 。 本設(shè)計(jì)中的模擬量輸入通道 ,即單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng) 溫度檢測(cè)和 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ， 為 2 路輸入，由放大器、多路模擬開(kāi)關(guān)、熱電偶、 A/D轉(zhuǎn)換器、及接口電路組成。 15 C P UA / D邏 輯 控 制S / H放大器多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)信 號(hào) 處 理信 號(hào) 處 理傳感器檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程圖 62 模擬量輸入通道的組成 模擬量輸入通道的設(shè)計(jì) 模擬量輸入通道是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)采集通道，從信號(hào)的傳感、變換到計(jì)算機(jī)輸入，必須考慮信號(hào)拾取、信號(hào)調(diào)節(jié)、 A／ D 轉(zhuǎn)換、電源配置和防止干擾等問(wèn)題。當(dāng)其 作為測(cè)控系統(tǒng) 時(shí) ，模擬量輸入通 道要對(duì)被測(cè)對(duì)象拾取必要的原始 參量信號(hào)作為測(cè)控的依據(jù)。這樣就 需 要運(yùn)用一些模擬電路技術(shù)。 它 主要用來(lái)把現(xiàn)場(chǎng)的物理信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣、放大、 A/D 轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，然后送計(jì)算機(jī)去進(jìn)一步處理。 圖 61 過(guò)程通道的一般結(jié)構(gòu) 模擬量輸入通道 模擬量輸入通道的組成和特點(diǎn) 模擬 量輸入通道常由 多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、信號(hào)調(diào)理電路 、 放大器和模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成。生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)通過(guò)數(shù)字量輸入或模擬量輸入通道送入計(jì)算機(jī)，經(jīng)由計(jì)算機(jī) 計(jì)算和處理后， 將 結(jié)果通過(guò)數(shù)字量輸出或模擬量輸出通道送到生產(chǎn)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。當(dāng)接通電源后（ ～ 15V直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 頻率為 ～ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。圖中 8031 通過(guò) 74LS164 與共陽(yáng)極七段 LED 顯示器的接口電路。當(dāng)掃描到 n1～ n4 公共端時(shí) ， LED 驅(qū)動(dòng)器分別對(duì)應(yīng)輸出 a～ dp 的顯示段 ， LED 就能正常顯示。發(fā)光二極管導(dǎo)通壓降為 ～、正向工作電流為 2mA～ 15mA。 當(dāng) 撥碼盤(pán)撥到不同位置時(shí)， 4 根輸出線(xiàn)中的 1 根或幾根 就會(huì)與輸入控制線(xiàn) A 相連接， 由撥碼盤(pán) 對(duì)所輸出的數(shù)據(jù) 作出相應(yīng)的指示。 此撥碼盤(pán) 有 4 根輸出線(xiàn)（ 分別為 1。它有 0～ 9 十個(gè)位置，每一位位都 有相應(yīng)的數(shù)字標(biāo)記， 用于代表一位十進(jìn)制數(shù)的輸入。 6 M H Z2 0p F2 0p F2 2u F1K2 00+ 5V+ 5V+ 5V+ 5VV c c40X T A L 119X T A L 28R E S E T9EA31V s s20P S E N29A L E30P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 324P 2. 223P 2. 021P 2. 1228031U1 單片機(jī) 8 03 1A 1121A 1019A922A823A71A62A53A44A35A26A17A08O717O616O515O414O313O211O110O09O E / V p p20V c c24CE18G N D122732A4 K * 8U3 2 73 2A 4 K * 8Q719Q616Q515Q412Q39Q26Q15Q02D718D617D514D413D38D27D14D032011110V c cG \ O E G N D7 4 L S373U2 7 4L S 3 73 圖 43 主機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖 11 第五章 人機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 溫度設(shè)定電路設(shè)計(jì) 數(shù)字撥碼盤(pán) 本設(shè)計(jì)采用 十進(jìn)制數(shù)輸入， BCD 碼輸出的 BCD 撥碼盤(pán) 。所以選用 8031 作為 CPU，選用 2732（ 4KB）作為 EPROM。 單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖 43 為主機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖。 RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，高電平有效。為 擺脫困境，須將單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位 ，以重新啟動(dòng)。 MCS51 單片機(jī)的復(fù)位 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，它的 主要功能是將程序計(jì)數(shù)器 PC 初始化為0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線(xiàn)， 8051 和 8751 單片機(jī)，內(nèi)置有4kB 的程序存儲(chǔ)器，當(dāng) EA 為高電平并且程序地址小于 4kB 時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò) 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。在使用外部振蕩源時(shí)，此端用于輸入外部振蕩信號(hào)。在使用外部振蕩源時(shí)，此端必須接地。 P3 的每一根線(xiàn)還有特殊的第二功能，如表 41 示。在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用作高 8 位地址總線(xiàn)；在作編程校驗(yàn)時(shí)，用于輸入高 8 位地址和控制信息。在編程校驗(yàn)期間，用于輸入低 8位地址。在程序校驗(yàn)期間，它用于數(shù)據(jù)輸出。 9 （ 3） I/O 線(xiàn) P0（ BUS）：引腳號(hào) 32— 39，單片機(jī)的雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)和低 8 位地址總線(xiàn)。當(dāng)為高電平且 PC 值小于 0FFFH 時(shí)， CPU 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器程序。 EA /VDD：引腳號(hào) 31，訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)輸入端。在振蕩器工作時(shí)，該引腳上 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。此信號(hào)在每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生 2次有效，在執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指時(shí)無(wú)效。在 8751 片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，此段輸入編程脈沖信號(hào)（ PROG ）。此信號(hào)每機(jī)器周期出現(xiàn) 2次，只在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間才不輸出 ALE。 VCC：引腳號(hào) 40,芯片的主電源，接 +5V。 8 圖 42 mcs51單片機(jī)引腳圖 這 40 個(gè)引腳 大致可 以 分為：電源（ VCC、 VSS、 VDD、 VPD），時(shí)鐘（ XTALXTAL2）， I/O（ P0