【正文】 緣膠封住，避免造成危險(xiǎn) 。 測(cè)量工具自身的精度問(wèn)題 。 攝氏溫度電路部分誤差分析 電阻的精確度未達(dá)到要求 。 d、 再將 AD590 置于 50℃ 水中，測(cè)試 M2 點(diǎn)電壓應(yīng)為 ，如有偏離，可微調(diào)電位器 Rv1，使 M2 值為 。 b、將 AD590 置于 50℃ 水中（封裝后），調(diào)整 Rv1（此時(shí)不可再動(dòng) Rv2），使 M2 點(diǎn)電壓為 。 當(dāng)溫度為 0℃ 時(shí) ，通過(guò) AD590的電流 為 ，此時(shí) M1處電壓為 ， 調(diào)節(jié) Rv1 使 輸出 M2 處 電壓為 0V。 由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對(duì)電阻進(jìn)行調(diào)整。 開(kāi)始 是 否 有 確 認(rèn) 鍵 按下？ 刷新 LED 顯示電路 是否有確認(rèn)鍵按下 LED 顯示 設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)為溫度確認(rèn)狀態(tài) 結(jié)束 16 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與 結(jié)果 分析 AD590 測(cè)溫電路調(diào)試 AD590 的工作電壓可以在 4V30V 的范圍內(nèi)選用，但某一工作電壓一經(jīng)確定后，應(yīng)盡可能使其穩(wěn)定，因?yàn)楣ぷ麟妷翰▌?dòng)將引起 AD590 輸出電流在一定 程度的相對(duì)漂移，造成測(cè)量誤 差。如果設(shè)定值與實(shí)際輸出值差值在 1攝氏度以內(nèi)時(shí)，我們就停止加熱。當(dāng)輸出大于零說(shuō)明設(shè)定值小于等于實(shí)際輸出值， 調(diào)節(jié)占空比， 這時(shí) 關(guān)閉電爐，同時(shí)關(guān)閉定時(shí)器的計(jì)時(shí)。我們采用軟件的方法，利用主程序循環(huán)掃描，主程序每循環(huán)一次掃描到的鍵值相同時(shí)，則說(shuō)明是某鍵按下。為了保證探險(xiǎn)鍵識(shí)別的準(zhǔn)確性，必須消除抖動(dòng)。 為了使數(shù)據(jù)采集子程序具有一定通用性，將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址、被采集數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度、A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道地址以及 A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)通道地址等作為子程序的運(yùn)作參數(shù)，由主程序在調(diào)用該程序 前向子程序進(jìn)行傳遞。 程序按照模塊 化設(shè)計(jì)，所有功能都可通過(guò)調(diào)用子程序完成，主程序較簡(jiǎn)單，流程圖如下圖 42所示。 軟件設(shè)計(jì)總體框圖 主程序流程圖 主程序包括 AT89S52本身的初始化等，大體說(shuō)來(lái)，本程序包括設(shè)置有關(guān)標(biāo)志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、 T1初始化、 CPU開(kāi)中斷、溫度顯示和鍵盤掃描等程序。 12 第四章 水溫控制系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制單元 ，在系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)還要軟件才能正常工作，系統(tǒng)性能的好壞，功能的完善與否，很大程度上取決于軟件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)采用模塊化編程，這樣比較簡(jiǎn)單。當(dāng)單片機(jī) PWM輸出為 低電平“ 0” 時(shí)， MOC4031 中的 發(fā)光 二極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，由于過(guò)零檢測(cè)電路的同步作用，內(nèi)部的雙向晶閘管在過(guò)零后馬上導(dǎo)通，從而使功率雙向晶閘管 U2導(dǎo)通，負(fù)載中有電流 通過(guò)，反之當(dāng) PWM 輸出為高電平“ 1”時(shí)， U2 截止 ，負(fù)載中沒(méi)有電流通過(guò)。 整流 濾波 穩(wěn)壓 濾波 11 C20. 01 uC10. 33 uC547 00 uC847 00 uVI1VO3GND2U178 0 5R130 0B R 1B 80 C 10 0 0D1D I O D E LE DT R 1T R A N 2P 2 S+ 5 V 圖 310 直流穩(wěn)壓電源電路圖 執(zhí)行部分電路 該部分電路主要解決弱電對(duì)強(qiáng)電的控制以及弱電與強(qiáng)電的隔離。 C2用來(lái) 減少由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾。正常工作時(shí)穩(wěn)壓器的輸入、輸出電壓差為 23V，電容用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償。 220V 輸出 圖 39 直流穩(wěn)壓電路框圖 這里的濾波是為了濾去外界電源輸入帶來(lái)的一些不穩(wěn)定因素，比如說(shuō)紋波的影響，而用一個(gè)大電容和一個(gè)小電容的組合，是為了分別濾去低頻或高頻的紋波。 電源電路部分 在該系統(tǒng)中 需要用到 +5V和 +15V的直流穩(wěn)壓電源，在我們生活中一般都是使用 220V的交流電，為獲得高質(zhì)量的直流穩(wěn)壓電源，這就需要我們進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)化。 數(shù)碼管 七段碼如下所示： 顯示 字符 共陽(yáng)極段碼 顯示 字符 共陽(yáng)極段碼 0 0xc0 5 0x92 1 0xf9 6 0x82 2 0xa4 7 0xf8 3 0xb0 8 0x80 4 0x99 9 0x90 表 31 共陽(yáng)極數(shù)碼管段碼表 靜態(tài)顯示方式亮度大，很容易做到顯示不閃爍。本設(shè)計(jì)采用的屬于數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式，共陽(yáng)極數(shù)碼管用 74HC595驅(qū)動(dòng) 。一種為檢測(cè)到的溫度，需要三 位數(shù)碼管。本系統(tǒng)使用數(shù)碼管顯示溫度。 單片機(jī)鍵盤與顯 示電路 單片機(jī)鍵盤電路采用 矩陣鍵盤，但只用其中的四個(gè)鍵，分別為十位加，十位減，個(gè)位加，個(gè)位減 。工作原理是：上電瞬間， RC電路充電， RESET引腳出現(xiàn)正脈沖，只要 RESET保持 10ms以上的高電平，就能使單片機(jī)有效復(fù)位 ，如圖 38所示。復(fù)位電路可有簡(jiǎn)單的 RC電路構(gòu)成。 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤而使系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使得 RST腳為高電平，使 89S52重 新啟動(dòng)。此設(shè)計(jì)選用外部時(shí)鐘方式如下圖 37： M C 13 0 p FM C 23 0 p FM Z 1F RE Q = 1 2 M H z 圖 37 單片機(jī)時(shí)鐘電路 判斷 單片機(jī)芯片及時(shí)鐘系統(tǒng)是否正常工作有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，就是用萬(wàn)用表測(cè)量單片機(jī)晶振引腳（ 1 19）的對(duì)地電壓，以正常工作的單片機(jī)用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量為例： 18 9 腳對(duì)地約為 ， 19腳對(duì)地約為 。 8 R11kR21kC110 0 nC210 0 nC310 0 nC41nFC51nFA D 7 8 1 8C C T 00 1V R E F+ I N I NG N D+ V C CC L KD A T AC O N VI N P U TC L KDC 右邊三個(gè)接口連接單片機(jī) 圖 36 A/D轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)控制部分 單片機(jī)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟， 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有 條不紊地一拍一拍地工作。 圖 34 LM324結(jié)構(gòu)圖 321411M1LM 32 4321411M2LM 32 4321411R110 0 KR210 0 KR510 0 KR410 KR V 110 KR V 250 KAD590R310 0 KO U T P U T 圖 35 溫度采集及轉(zhuǎn)換電路 前邊的 Lm324 隔斷作用，避免后邊電路對(duì)前邊電路造成影響 后邊的兩個(gè)放大作用 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換電路 本設(shè)計(jì)要求 測(cè)量溫度為 40～ 90℃ 范圍內(nèi)，靜差達(dá)到小于 1℃的要求，則應(yīng)要求 ADC的分辨率 高一些才能保持精度。本設(shè)計(jì)采用的放大器運(yùn)放為 LM324，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下 圖 34。實(shí)際上就是利用激光修正 R5以進(jìn)行粗調(diào)，修正 R6以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在 250℃ 之下使總電流 I達(dá)到 1μA ／ K。 T9和 T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻 R5和 R6上，因此可以寫出： ΔUBE ＝（ R6－ 2 R5） I／ 3 R6上只有 T9的發(fā)射極電流，而 R5上除了來(lái)自 T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自 T11的發(fā)射極電流，所以 R5上的壓降是 R5的 2／ 3。該電路的設(shè)計(jì)使得 T9， T10， T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流 I的 1／ 3。 T1～ T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接方式。 T6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱。 T T8， T10為對(duì)稱的 Wilson電路，用來(lái)提高阻抗。 6 圖 33 AD590內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 上圖 33所示是 AD590的內(nèi)部電路，圖中的 T1～ T4相當(dāng)于圖 33中的 T T2，而 T9， T11相當(dāng)于圖 32中的 T T4。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。 T3和 T4的發(fā)射結(jié)電壓 UBE3 和 UBE4 經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻 R上，所以R上端電壓為 ΔUBE 。 圖 32 感溫部分核 心電路 圖 32是利用 ΔUBE 特性的集成 PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。 AD590 的工作原理 在被測(cè)溫度一定時(shí)， AD590 相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和 5～ 30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè) 1kΩ 的恒值電阻，那么，此電阻上流過(guò)的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有 1mV／ K 的電壓信號(hào)。集成溫度傳感器的電路符號(hào)如圖 31所示。根據(jù)特性分擋， AD590 的后綴以 I， J， K， L， M 表示。 d、輸出電阻為 710MW。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 T I 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 b、 AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。 4 第三章 水溫控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 溫度采集部分 溫度傳感器 AD590 簡(jiǎn)介 AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。 鍵盤與顯示模塊 設(shè)計(jì)方案 鍵盤采用單片機(jī)最小系統(tǒng)上矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)，只用其中四個(gè)。 AD590 屬于 電流型模擬溫度傳感器，先將輸出的電流轉(zhuǎn)換為電壓同時(shí)將信號(hào)放大濾波后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器建立電流 電壓 數(shù)字信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 AD590 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 比較 簡(jiǎn)單，可靠性 高。 溫度采集模塊設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)溫度信號(hào)為模擬信號(hào)，要對(duì)溫度進(jìn)行控制和顯示，所以要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。但可 由單片機(jī)對(duì)溫差的處理實(shí)現(xiàn)分級(jí)功率 控制，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能?？煽毓枨岸思由瞎怦?， 即可實(shí)現(xiàn)電氣隔離 ，即可實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電 。因此對(duì)加熱裝置模塊可以選擇以下方案： 采用 可控硅控制。 加熱裝置模塊設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)使用電熱杯進(jìn)行加熱，控制電熱杯的功率即可以控制加熱的速度。 AT89S52 單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合?？刂破髂K可以選擇以下方案： AT89S52 控制系統(tǒng) 9S52 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS7818P 可控硅控制電路 鍵盤顯示電路 溫度傳感器 AD590 加熱絲 3 采用 AT89S52芯片為 CPU。在水溫到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)溫度后，由于自然冷而使其溫度下降時(shí)，單片機(jī)通過(guò)采樣回的溫度與設(shè) 置的目標(biāo)溫度比較，作出相應(yīng)的調(diào)整 ，開(kāi)啟加熱器 。單片機(jī)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)溫度與用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，按照已經(jīng)編程固化的控制算法計(jì)算出實(shí)時(shí)控制量。系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)溫度采集、實(shí) 時(shí)溫度顯示、加熱控制參數(shù)設(shè)置、加熱電路控制輸出 和系統(tǒng)核 AT89S52單片機(jī)作為微處理器。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)具體要求： 溫度設(shè)定范圍為 40～ 90℃； 環(huán)境溫度降低時(shí)（例如用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差≤ 1℃； 采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ?dāng)設(shè)定溫度突變（由 40℃提高到 60℃）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量； 用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 該系統(tǒng)為一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為 1升凈水。由于 AD590 芯片的小型化，可以通過(guò)數(shù)據(jù)線和主電路連接，故可以把 溫度傳感器 AD590 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。控制領(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的 PID 控制方式 ,但 PID 控制對(duì)象的模型難以建立 ,并且當(dāng)擾動(dòng)因素不明確時(shí) ,參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問(wèn)題。這類控制對(duì)象慣性大 ,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重 ,存在很多不確定的因素 ,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型 ,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳 ,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。 附錄 3：系統(tǒng)實(shí)物圖 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，并能根據(jù)設(shè)定值對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控溫的目的 。單片機(jī)通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。溫度信號(hào)由線性度較好的電流型溫度傳感器 AD590 采集，經(jīng)過(guò)電流 電壓轉(zhuǎn)換及放大電路后將信號(hào)輸 入模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS7818P 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后 傳送給單片機(jī) ，并通過(guò)可控硅的通斷控制加熱裝置的平均功率 ?；趩纹瑱C(jī) AT89S52 的水溫控制系統(tǒng) I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 課題名稱： 基于單片機(jī) AT89S52 的水溫控制系統(tǒng) 摘 要 溫度是工業(yè)控制對(duì)象主要被控參數(shù)之一，在溫度控制中，由于受到溫度被控對(duì)象特性（如慣性大、滯后大、非線性等）的影響，使得控制性能難以提高， 有些工藝過(guò)程其溫度控制 好壞 直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量 ， 因