【正文】 時間，也就是說可以把它當做一個定時器來用。系統(tǒng)的反應(yīng)速度也是十分精確的，會在很短的時間內(nèi)作出相應(yīng)動作。一旦采樣溫度高于設(shè)定值，系統(tǒng)就會做出反應(yīng)，使電加熱爐斷電停止加熱。 9 圖 系統(tǒng) 仿真圖 （二） 3 結(jié)果分析 由以上仿真結(jié)果可以知道，此次的設(shè)計基本成功。 圖 系統(tǒng) 仿真圖 （一） 上一張是當溫度采樣值小于設(shè)定值，電熱爐處于工作狀態(tài)時的仿真截圖。在 Protues 軟件中，給單片機加載所生成的 .Hex 文件，按下運行按鈕，系統(tǒng)開始仿真。然后編寫子函數(shù)，包括 LCM 初始化子函數(shù) 、 顯示指定坐標的一個字符子函數(shù) 、 ds18b20 初始化函數(shù) 、 ds18b20 延遲子函數(shù) 、 讀取 ds18b20 當前溫度 子函數(shù)、 液晶顯示子函數(shù) 、 鍵盤掃描子函數(shù) 、 設(shè)定工作模式子函數(shù) 、 按鍵加法子函數(shù) 、 按鍵減法子函數(shù) 、 24C02 讀寫驅(qū)動程序 、 定時器 t0 中斷子函數(shù) 等子程序，最后是主函數(shù)。 7 繪制流程圖 開始 初始化 P1口，初始化 24C02 讀出 24C02 保存的數(shù)據(jù)賦于 K 延時 500ms 啟動 LCD 初始化 時鐘定時器 0 初始化， DS18B20 初始化 按鍵掃描、溫度采集 送入單片機進行溫度值比較 設(shè)定值 =采集值？ 將 口置 0 設(shè)定值 采集值？ 將 口置 1 Y Y N N 8 程序設(shè)計 由于整個程序工程量比較大，我采用模塊化設(shè)計方法來設(shè)計這個程序。 圖 電氣開關(guān)及工作電路圖 如圖所示，光電耦合器 1 腳接電源， 2 腳接單片機 腳。 圖 鍵盤電路圖 這里減排設(shè)計得比較簡單，“ MS”鍵是切換調(diào)整對象的，調(diào)整對象包括時、分、溫度設(shè)定值三項，“ +”鍵是向上加調(diào)整對象的值，“ — ”鍵是向下減調(diào)整對象的值，“ ON/OFF”鍵是打開和關(guān)閉系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)功能的開關(guān)鍵。在仿真時，我 們只能通過按 18B20 上的加減按鈕來調(diào)節(jié)實時溫度，是一個模擬的過程。 2． 溫度檢測電路 溫度傳感器與單片機的連接情況如下圖所示。它通過 D0D78位數(shù)據(jù)端來與單片機進行數(shù)據(jù)和指令傳輸，這里我們將它與單片機的 P0 口連接。 電路設(shè)計方法 1． 顯示部分電路 顯示電路截圖如下圖所示。光電耦合器是由一個發(fā)光器件和和一個光電轉(zhuǎn)換器件組成，這里所用的光電耦合器 OPTOCOUPLERNPN 是由一個發(fā)光二極管和一個光敏晶體管所組成。 3．開關(guān)器件 由于單片機與電動機之間需要用開關(guān)器件連接，并且前者用弱電控制， 4 后者由強電控制，這就尤其需要注意安全問題。測溫范圍為 55 到 +125 攝氏度，可直接將溫度轉(zhuǎn)換值以 16 位二進制數(shù)字碼的方式串行輸出，因此特別適合單線多點溫度測量系統(tǒng)。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 具有獨特的單總線接口方式，支持 多節(jié)點，使分布式溫度傳感器設(shè)計大為簡化。 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲器 的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器。 這個設(shè)計思路相對比較簡單，利用所學過的知識容易實現(xiàn)，加上光電耦合器用于隔離強電和弱電，比較安全，正好符合我們自動化專業(yè)用弱電控制強電的目的，正所謂學以致用。這個過程中所設(shè)定的溫度值和傳感器檢測到得溫度值都要在 LCD 顯示屏上顯示出來，以方便操作人員觀察。若檢測值小于設(shè)定值，則無任何動作，電加熱爐繼續(xù)導(dǎo)通加熱；若檢測值大于設(shè)定值，則單片機控制光電耦合器導(dǎo)通，繼電器動作，電加熱爐斷電停止加熱。其中單片機用作主控制器，控制其他器件的工作和處理數(shù)據(jù)；溫度傳感器用來檢測環(huán)境中的實時溫度，并將檢測值送到單片機中進行數(shù)值對比； LCD 顯示屏用來顯示溫度、時間的數(shù)字值；直流電動機用來表示電 加熱 爐的工作情況，轉(zhuǎn)動表示電 加熱 爐通電加熱 ，停止轉(zhuǎn)動表示電 加熱 爐斷 3 電停止加熱。功能要求如下： （ 1） 能夠利用溫度傳感器檢測環(huán)境中的實時溫度； （ 2） 能對所要求的溫度進行設(shè)定； （ 3） 將 傳感器檢測到得實時溫度與設(shè)定值相比較，當環(huán)境中的溫度高于或低于所設(shè)定的溫度時，系統(tǒng)會自動做出相應(yīng)的動作來改變這一狀況，使系統(tǒng)溫度始終保持在設(shè)定的溫度值。通過這次課程設(shè)計，我們將自己動手設(shè)計一個小型的計算機控制系統(tǒng)，目的在于將理論結(jié)合實踐以加深我們對課本知識的理解。 湖南理工學院 南湖學院 課程設(shè)計 題目： 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè) :機械電子工程 組名： 第三組 班級： 機電班 組成員 :彭江林、謝超、薛文熙 1 目錄 1 意義與要求 ........................................................ 2 實際意義 .................................................... 2 技術(shù)要求 .................................................... 2 2 設(shè)計內(nèi)容及步驟 .................................................... 2 方案設(shè)計 .................................................... 2 詳細設(shè)計 .................................................... 3 主要硬件介紹 ........................................... 3 電路設(shè)計方法 ........................................... 4 繪制流程圖 ............................................. 7 程序設(shè)計 ............................................... 8 調(diào)試和仿真 .................................................. 8 3 結(jié)果分析 .......................................................... 9 4 課程設(shè)計心得體會 ................................................. 10 參考文獻 ...................................................................................................................... 10 附錄 ............................................................ 1027 2 1 意義與要求 實際意義 在現(xiàn)實生活當 中，很多場合需要對溫度進行智能控制，日常生活中最常見的要算空調(diào)和冰箱了，他們都能根據(jù)環(huán)境實時情況，結(jié)合人為的設(shè)定，對溫度進行智能控制。工業(yè)生產(chǎn)中的電加熱爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)和培養(yǎng)基的溫度監(jiān)控系統(tǒng)都是計算機控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用。 技術(shù)要求 要求利用所學過的知識設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，并用軟件仿真。 2 設(shè)計內(nèi)容及步驟 方案設(shè)計 要想達到技術(shù)要求的內(nèi)容，少不了以下幾種器件：單片機、溫度傳感器、LCD 顯示屏、直流電動機等。 整體思路是這樣的：首先我們通過按鍵設(shè)定所需要的溫度值，然后利用溫度傳感器檢測電加熱爐的實時加熱溫度，并送至單片機與設(shè)定值進行比較。一旦爐溫低于設(shè)定值，單片機又控制光電耦合器斷開，繼電器開關(guān)分離，電加熱爐開始導(dǎo)通加熱。另外，還可以加上時鐘模塊 ，以方便計時。 詳細設(shè)計 主要硬件介紹 1．單片機 這里選用 AT89C51 單片機作為控制系統(tǒng)的處理器。 2．溫度傳感器 溫度傳感器有很多種型號，這里我選用 DS18B20 溫度傳感器。測溫時無需任何外圍原件，可以通過數(shù)據(jù)線直接供電，具有超低功耗工作方式。由于傳輸?shù)氖谴袛?shù)據(jù)，可以不需要放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器，因而這種測溫方式大大提高了各種溫度測控系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，縮小了體積。于是我想到了在課本中學過的高性 能安全開關(guān)器件光電耦合器。當發(fā)光二極管發(fā)光，就會使得光敏晶體管導(dǎo)通，繼電器通電動作，將開關(guān)吸合，電動機回路斷開。 圖 顯示部分電路圖 這里我選用 LCDLM016L 液晶顯示屏作為系統(tǒng)的顯示器件，如圖所示，LCDLM016L 采用標準的 16 腳接口，仿真時隱藏了背光正極和背光負極 兩個引腳。 在顯示屏上顯示的內(nèi)容包括設(shè)定的溫度值 SET、傳感器檢測到的環(huán)境溫度 SA 以及時鐘，這個時鐘是可以調(diào)整的，這樣方便工作人員在對系統(tǒng)進行操作時有一個時間概念。