【正文】 03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82Hy6EH91H707HF8H8FFH00H87FH80H滅00HFFH96FH90HA77H88HB7CH83H在系統(tǒng)中采用8位動(dòng)態(tài)共陰LED數(shù)碼管顯示，用于顯示設(shè)定溫度值與采樣溫度值，前4位為采樣溫度值后4位為設(shè)定溫度值。通常把控制發(fā)光二極管的8位二進(jìn)制數(shù)稱為段碼。一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接地,(b)所示。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管陰極接地,(a)所示。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。（a） ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) （b） ADC0809的管腿 ADDA、AADB、ADDC為通道地址線，用于選擇通道。為了啟動(dòng),必須在START端加一個(gè)負(fù)跳變信號(hào)，此后變換工作就開(kāi)始進(jìn)行，標(biāo)志ADC0809正在工作的狀態(tài)信號(hào)EOC由高電平(空閑狀態(tài))變?yōu)榈碗娖?工作狀態(tài))。ADDA~ADDCALE/STARTEOCOED0~D7 Adc0809轉(zhuǎn)換工作時(shí)序。l 不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。l 具有鎖存控制的8路輸入模擬開(kāi)關(guān)。l 精度:ADC0809小于1/2LSB。電烤箱溫度變化范圍不會(huì)太大，本系統(tǒng)要求最小溫度分辨率為1℃ ，假使溫度變化范圍為100℃ ，整個(gè)系統(tǒng)的溫度采集點(diǎn)應(yīng)為1002=200個(gè)，8位轉(zhuǎn)換器分辨率為1／256，完全滿足轉(zhuǎn)換精度要求，故本系統(tǒng)采用8位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器ADC0809。這樣，通過(guò)電橋的方法測(cè)量出t溫度下熱電阻的阻值，就可以算出此時(shí)的溫度： （式3－3）根據(jù)上述熱敏電阻測(cè)溫原理,系統(tǒng)中,電橋各參數(shù)如下: R1=47k R2=47k R3= : 溫度數(shù)字量對(duì)照表溫度(C)100120140160180200220240電壓(V) 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)現(xiàn)階段生產(chǎn)的ADC具有模塊化、與微機(jī)總線兼容等特點(diǎn)，在選擇ADC芯片時(shí)，除需要滿足用戶的各種技術(shù)要求外，還須注意：① 數(shù)字輸出的方式；②對(duì)啟動(dòng)信號(hào)的要求；③ 轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)問(wèn)；④穩(wěn)定性及抗干擾性。表示電阻元件的平均電阻溫度系數(shù)，即電阻元件的溫度相對(duì)于參考溫度每變化1℃時(shí)，引起考溫度下每歐姆電阻值的增量。為此，熱電阻溫度檢測(cè)電路采用三線出三線入連接方法。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 P3口第二功能表引腿第二功能RXD 串行口輸入端TXD 串行口輸出端INT0 外部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效INT1 外部中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效 T0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0記數(shù)脈沖輸入端T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0記數(shù)脈沖輸入端WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端，低電平有效RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)溫度是表征物體冷熱程度的物理量。由于是16位地址線，因此，可使片外存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)到64KB。低功耗的閑置和掉電模式5個(gè)中斷源 32可編程I/O線三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 AT89C51的主要特性該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C51顯示鍵盤(pán)電阻爐SSRAD轉(zhuǎn)換溫度采集SCR 溫度控制系統(tǒng)組成原理框圖3 硬件電路的設(shè)計(jì) 溫度控制器的選擇控制器選擇目前市場(chǎng)上最流行的也是筆者最熟悉的atmel公司的AT89C51單片機(jī)。由單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小拍進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出所需要的控制量。本系統(tǒng)采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)。此方案的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)成本比較高。此方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，硬件電路比較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是所測(cè)的溫度精度不高。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)的讀取數(shù)據(jù)比較麻煩。2　系統(tǒng)方案的論證與原理圖設(shè)計(jì)方案一：采用8031芯片作為控制核心，以ADC0809做模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用LED顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度，經(jīng)過(guò)一定的算法來(lái)控制輸出，從而來(lái)控制爐溫。4. 系統(tǒng)仿真與調(diào)試。2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試。5． 依據(jù)對(duì)象模型設(shè)計(jì)控制器參數(shù)，6． 系統(tǒng)調(diào)試與分析；并依據(jù)調(diào)試結(jié)果予以完善。3． 系統(tǒng)相關(guān)軟件設(shè)計(jì)?！∠到y(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù) 1． 查閱資料，弄清楚所要解決的問(wèn)題的思路，確定設(shè)計(jì)方案。3. 了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后工作中設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),主要想達(dá)到以下目的：1. 增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。鑒于單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和優(yōu)越性，溫度控制的重要性， 因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)化和各個(gè)測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是起到了不可替代的核心作用。越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性。溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案１　引 言溫度是工業(yè)過(guò)程控制中主要的被控參數(shù)之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工業(yè)中，工藝過(guò)程所要求的溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于不同場(chǎng)所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測(cè)溫元件、測(cè)溫方法以及對(duì)溫度的控制方法也將不同，隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)的功能不斷增強(qiáng)，許多高性能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來(lái)。在工業(yè)生產(chǎn)中，如用于熱處理的加熱爐、用于融化金屬的坩鍋電阻爐等，都用到了電阻加熱的原理。本文就是根據(jù)這一思想來(lái)展開(kāi)的。2. 掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O口等。4. 熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成原理及單片機(jī)ＰＩＤ算法的實(shí)現(xiàn)方法。2． 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。4． 仿真實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)設(shè)定、轉(zhuǎn)換、顯示等功能。1. 論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖。3. 繪制軟件設(shè)計(jì)流程圖，設(shè)計(jì)軟件功能模塊并調(diào)試。5. 系統(tǒng)調(diào)試，并依據(jù)調(diào)試結(jié)果完善設(shè)計(jì)。此方案的缺點(diǎn)是8031芯片內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，在硬件設(shè)計(jì)中需要外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，這樣硬件電路比較復(fù)雜。方案二：采用AT89C51芯片作為控制核心，以ADC0809做模數(shù)轉(zhuǎn)換，并用LED顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度，設(shè)置復(fù)位鍵和設(shè)定溫度鍵，通過(guò)PID算法來(lái)控制輸出，從而達(dá)到控制爐溫的目的。方案三：采用PLC西門(mén)子300來(lái)作為控制核心，并用LED顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度，經(jīng)過(guò)一定的算法來(lái)控制輸出，從而達(dá)到控制爐溫的目的。 綜上所述，并結(jié)合我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的具體情況，選擇第二種方案。圖中數(shù)字控制器的功能由AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)；由熱敏電阻、電橋、A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集爐內(nèi)的溫度信號(hào)，其中熱敏電阻選用mf1226型號(hào)，它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓盘?hào)再經(jīng)電橋變?yōu)?~5v標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，以供A/D轉(zhuǎn)換用；轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與爐溫的給定值數(shù)字化后進(jìn)行比較，即可得到實(shí)際爐溫和給定爐溫的偏差；爐溫的設(shè)定值由鍵盤(pán)輸入。從而改變電阻爐單位時(shí)間內(nèi)電壓導(dǎo)通的百分比,從而控制電阻爐加熱功率，起到調(diào)溫的作用。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。與MCS51 兼容 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz128*8位內(nèi)部RAM兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可編程串行通道片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51的管腿圖；單片機(jī)對(duì)外呈現(xiàn)3總線形式，由PP0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用為數(shù)據(jù)總線；由ALE、PSEN、RST、EA與P3口中的INT0、INTT0、TWR、RD共10個(gè)引腿組成控制總線。其P3口還具有第二功能。溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量，測(cè)溫常用的器件有熱電偶和熱電阻,由于電烤箱溫度控制范圍較低,故采用熱電阻測(cè)溫, 熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加或降低這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器件。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 熱電阻溫度檢測(cè)電路當(dāng)測(cè)溫范圍不大，元件長(zhǎng)度和截面積隨溫度改變引起的阻值變化可以忽略時(shí)，熱電阻元件的阻值隨溫度變化可以認(rèn)為是線性的，可以用式3－1表示: （式3－1）其 中,t0表參考溫度；表示參考溫度下的鉑熱電阻阻值。電橋處于平衡時(shí)，則有： (式3－2)令Rl=R2，則R3=Rt ,，使得R3的阻值等于鉑熱電阻的阻值。逐次逼近式ADC具有較高的轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換程序固定和精度高的特點(diǎn)，適用于快速自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與多回路的快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般是轉(zhuǎn)換速度小于lms的場(chǎng)合。ADC0809性能如下:l 分辨率為8位。l 單一+5V供電,模擬輸入電壓范圍為0~5V。l 功耗為15mw。l 轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率,時(shí)鐘頻率范圍為:10~1280KHZ,典型值為640KHZ,約為100微妙。從圖中可以看出：在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，通道地址應(yīng)先送到ADDAADDC輸入端，然后在ALE輸入端加一個(gè)正跳變脈沖,將通道地址鎖存到ADC0809內(nèi)部的地址鎖存器中，這樣對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸入就和內(nèi)部變換電路接通。一旦變換結(jié)束，EOC信號(hào)就又由低電平變成高電平，此時(shí)只要在OE端加一個(gè)高電平，即可打開(kāi)數(shù)據(jù)線的三態(tài)緩沖器從D0D7數(shù)據(jù)線讀得一次變換后的數(shù)據(jù)。 ADC0809通道地址選擇表ADDC ADDB ADDC選通的通道 0 0 0IN0 0 0 1IN1 0 1 0IN2 0 1 1IN3 1 0 0IN4 1 0 1IN5 1 1 0IN6 1 1 1IN7，采用查詢方式，圖中,由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘,可利用89C51提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)過(guò)分頻后加到0809的時(shí)鐘端；由于單片機(jī)采用6M晶振,故ALE的頻率為1M,經(jīng)2分頻后得到500K的頻率再加到ADC0809的時(shí)鐘端，經(jīng)過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)?zāi)芸煽抗ぷ?采用查詢方式的程序如下,對(duì)IN0端采樣,轉(zhuǎn)換結(jié)果送到30H為首的地址單元中:ADC：MOV R1，30H MOV DPTR，0DFF8H ；送入口地址并指向in0 MOV R7，03HLOOP：MOVX DPTR, A ；啟動(dòng)ad轉(zhuǎn)換,a的值無(wú)意義 HER：JB ，HER MOVX A, DPTR ；讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量 MOV R1, A ；存入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)單元 INC R1 DJNZ R7, LOOP
ADC0809與89c51接口電路圖 LED顯示電路設(shè)計(jì)LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器件。這種顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種,。當(dāng)發(fā)光二極