【正文】 溫 度 檢 測(cè) 1 電 爐 控 2 電 爐 控 3 電 爐 控 圖 1 控制器的結(jié)構(gòu)框圖 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束 否？ 本控制系統(tǒng)分為 手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，在系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè) 溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電爐通電開(kāi)始工作，當(dāng)溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電爐關(guān)閉停 止工作。將檢測(cè)溫度與 設(shè)置溫度進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)電爐的通斷，從而對(duì)溫度進(jìn)行控制。 （ 1） 40℃ ：一般情況為 1電爐工作；若高于 41℃ ，則 1電爐停；若低于 39℃ ，則再加上 2電爐工作。 （ 3） 因溫度慣性較大，采樣周期采取 1s，并刷新一次溫度控制狀態(tài)。 AD590 屬 于半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器，測(cè)溫范圍 55℃ 到 +150℃ 。壓力。圖像等 ),要使計(jì) 算機(jī)或數(shù)字儀表能識(shí)別。處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號(hào) 才能為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所接受。 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (簡(jiǎn)稱 a/d 轉(zhuǎn)換器或 adc,analog to digital converter)；將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù) 模轉(zhuǎn)換器 (簡(jiǎn)稱 d/a 轉(zhuǎn)換器或 dac,digital to analog converter)； a/d 轉(zhuǎn)換器和 d/a 轉(zhuǎn)換器已成為信息系統(tǒng)中不 可缺俚慕涌詰緶貳？ br為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精 確度， a/d 轉(zhuǎn)換器和 d/a 轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度；如果要實(shí)現(xiàn)快速變化信 號(hào)的實(shí)時(shí)控制與檢測(cè)， a/d 與 d/a 轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已 研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的 a/d 和 d/a 轉(zhuǎn)換器，它們具有愈來(lái)愈先 進(jìn)的技術(shù)指標(biāo) 本例選用 ADC0809 轉(zhuǎn)換器， ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開(kāi)關(guān)以 及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。 （ 1） ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ，如圖 2 所示： 3 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖 2 A/DC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 由上圖可知， ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完 的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 A/D 轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的線性電路器 件，已做成集成芯片。目前，國(guó)外市場(chǎng)已有上百種產(chǎn)品出售，他們?cè)? 轉(zhuǎn)換速度。分辨率以及使用價(jià)值上都各具特色。 指數(shù)字量輸 入到完成轉(zhuǎn)換，輸出達(dá)到最終值并穩(wěn)定為止所需的時(shí)間。電壓型 A/D 轉(zhuǎn)換較慢，取決于運(yùn)算放大 器的響應(yīng)時(shí)間。 當(dāng)數(shù)字量變化時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量按比例關(guān)系變化的程度。 5 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 章 面漆線溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 電源電路 直流穩(wěn)壓電源由變壓器、單相橋式整流電路、三端集成穩(wěn)壓器等組成。為了不 受市電波動(dòng)的影響，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，我們采用相應(yīng)的穩(wěn)壓塊來(lái)獲得控制 電路所需的電壓等級(jí)，具體電路如圖 3 所示。 X1 C1 20PF 6Hz C2 20PF GND X2 8051 復(fù)位電路 圖 4 時(shí)鐘電路 采用上電復(fù)位電路， R、 C 構(gòu)成復(fù)位電路，在上電瞬間，產(chǎn) 生一個(gè)脈沖， AT8051 6 面漆線溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 將復(fù)位。如圖 5 取電容 C=10Uf,電阻 R=10K。然后再將處 理結(jié)果的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。 隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有許多新一代的單片機(jī)已經(jīng)在片內(nèi)集成了多路 A/D 轉(zhuǎn)換通道，大大簡(jiǎn)化了連接電路和編程工作，但這類 CPU 芯片大多較貴。 本例溫度傳感器選用 AD590。1℃ 、 177?！?,本設(shè)計(jì)選取 177。 OP07 為高精度運(yùn)算放大器， AD590 電流流經(jīng) R RP3 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， R RP6 為運(yùn)放負(fù)反饋電阻，組成反相比例放大器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成 0～ 5V 的 電壓信號(hào)， ADC0809 再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入 CPU。 計(jì)算和調(diào)試方法：考慮到計(jì)算調(diào)試和編程方便，取 00H～ FFH 對(duì) 應(yīng) 0～ 5V 和 0～ 64℃ ，即每對(duì)應(yīng) 1℃ ，數(shù)字量為 04H，模擬電壓量約為 ℃ ，調(diào)試時(shí)， 當(dāng)溫度為 0℃ 時(shí)，調(diào)節(jié) RP3，使 OP07 輸出電壓為 0V， 0809A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為 00H；當(dāng)溫度為 64℃ 時(shí)，調(diào)節(jié) RP6，使輸出為 5V， 0809A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為 FFH。 主要性能指標(biāo)有： （ 1） 分辨率為 8 位。 （ 3） 具有鎖存控制的 8 路模擬選通開(kāi)關(guān)。 （ 5） 功耗為 15mW。時(shí)鐘的頻率范圍為 10～ 1280kHz。在用單片 機(jī)對(duì)交流強(qiáng)電回路進(jìn)行控制的實(shí)際應(yīng)用中，一般都是使用晶閘管，用單片機(jī)進(jìn)行 控制。 、 、 輸出的控制信號(hào)控制 1KW 電加熱器的通斷，輸出低電平時(shí)， 雙向晶閘管導(dǎo)通，經(jīng) U U U6 光耦，自動(dòng)過(guò)零觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，接通 1KW 電 加熱器電源。圖 7 為 電爐控制電路。 本設(shè)計(jì)選用獨(dú)立式鍵盤(pán)，獨(dú)立式按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一根 I/O 口線， 每根 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)。 獨(dú)立式按鍵電路配件靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 端 線，在按鍵量較多時(shí)，端線耗費(fèi)較多，且電路結(jié)構(gòu)繁雜。 矩陣式鍵盤(pán)又稱行列式鍵盤(pán)， I/O 端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和 列線上。 無(wú)論是按鍵式還是矩陣式鍵盤(pán)，于 80C51I/O 口直接連接和擴(kuò)展 I/O 口連接， 與 I/O 連接又可分為與并行擴(kuò)展 I/O 口連接和與串行擴(kuò)展 I/O 口連接。如圖 8 所 示： +5V R3 R4 R5 R6 S1 S2 S3 S4 GND 10K 10K 10K 10K 圖 8 鍵盤(pán)電路 9 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 鍵盤(pán)掃描控制方式 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)鍵盤(pán)的處理工作僅是 CPU 工作內(nèi)容的一部分， CPU 還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示和其他輸入輸出工作，因此鍵盤(pán)處理工作既不能占用 CPU 太多時(shí)間，又要對(duì)鍵盤(pán)操作能及時(shí)做出反應(yīng)。 （ 1）程序控制掃描方式 程序控制掃描方式是在 CPU 工作空余，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，響用鍵輸入 信號(hào)要求。當(dāng)主程 序運(yùn) 行到該程序段。這種工作方式，對(duì) CPU 工作影響小， 但應(yīng)考慮鍵盤(pán)處理程序的運(yùn)行間隔周期不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響對(duì)鍵輸入響應(yīng)的及 時(shí)性。定時(shí)控制掃描方式與 程序控制掃描方式的區(qū)別是，在掃描間隔時(shí)間內(nèi)，前者用 CPU 工作程序填充，后 者用定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)控制。 (3)中斷控制方式 中斷控制方式是利用外部中斷源，響應(yīng)鍵輸入信號(hào)。當(dāng)有按鍵按下時(shí)， CPU立即產(chǎn)生中斷。這種控制方式 克服了前兩種控制方式可能產(chǎn)生的空掃描和不能及時(shí)響應(yīng)鍵輸入的缺點(diǎn)，既能及 時(shí)處理鍵輸入，又能提高 CPU運(yùn)行效率，但要占用一個(gè)寶貴的中斷資源。 S2鍵：選位鍵， 用于選擇數(shù)碼管百位、十位、個(gè)位，還是十分位的值。 S4鍵：下調(diào)鍵，用于使設(shè)置的溫度值向下減小。 10 溫度顯示電路 面漆線溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 溫度采用 LED 數(shù)碼顯示，每 10S 秒刷新一次顯示值。采用動(dòng)態(tài)掃描電路，并把顯示程序作為主程序。 動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低， LED 將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。在 C51 指令中，延時(shí)子程序 是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，并且延時(shí)時(shí)間也很容易更改，可參見(jiàn)程序清單中的 DELAY 延時(shí)子 程序。 +5 V 1 1 1 1 1 11 1 9 RP 10 P0. 1 2 3 4 5 6 7 8 R15R1 a 1 a 1 a 1 a P0. P0. 39 38 37 2 b a 3 c f b 2 b 3 c 4 f a b 2 b 3 c a b 2 b 3 c a 最 P0. P0. 36 4 d 5 e g d 5 e g 4 d f 5 e g 4 d f 5 e g 小 P0. 35 34 6 f e c 6 f e c 6 f e c 6 f e 系 P0. P0. 33 7 g 8 co d 7 g 8 co d 7 g 8 co d 7 g 8 co d 統(tǒng) P2. 32 P2. P2. P2. 21 22 23 24 R1R4 VT 2 PN P +5 V VT 3 PN P VT 4 PN VT 5 PN P 圖 9 溫度顯示電路 LED數(shù)碼管分共陽(yáng)極與共陰極兩種，其工作特點(diǎn)是，當(dāng)筆段電極接低電平， 11 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 公共陽(yáng)極接高電平時(shí)，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平、 ?端接 低電平時(shí)，才能發(fā)光。常見(jiàn)管芯材料有磷化鎵 (GaP)、砷化鎵 (GaAs)、磷砷化鎵 (GaAsP)、氮化鎵 (GaN) 等，其中氮化鎵可發(fā)藍(lán)光。其它 顏色 LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同。 LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的 PN結(jié)。在正向?qū)? 之前，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。因此， LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度 L(單位是 cd ／ m2)與正向電流 IF有關(guān)，用公式表示： L=KIF 12 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 章 面漆線溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 主程序首先進(jìn)行初始化。在 定時(shí)器中斷服務(wù)子程序中，先判斷 10s 到否？若未滿 10s，則 返回。 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)屬中斷方式，系統(tǒng)功能均在中斷服務(wù)子程序中完成， 10s 完成 一次。圖 10 為系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu) 圖 10 系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu) 主程序和中斷 服務(wù)子程