【正文】 2第2節(jié) 系統(tǒng)硬件設計…………………………………………………………… 2 系統(tǒng)總體設計框圖……………………………………………………… 2 溫度采樣電路………………………………………………………… 3 溫度控制電路………………………………………………………… 4 主機控制部分………………………………………………………… 4 鍵盤及數字顯示部分……………………………………………… 5 微機控制及圖形顯示部分………………………………………… 6第3節(jié) 系統(tǒng)軟件設計…………………………………………………………… 7 系統(tǒng)主程序設計………………………………………………………… 7 鍵盤顯示程序…………………………………………………………… 8第4節(jié) 實際測試………………………………………………………………… 9 系統(tǒng)測試儀器………………………………………………………… 9 測試方法………………………………………………………………… 9 測試結果………………………………………………………………… 9第5節(jié) 結束語……………………………………………………………………11參考文獻 ………………………………………………………………………12附錄 …………………………………………………………………………………13單片機水溫控制系統(tǒng)數理與信息工程學院 05計算機專升本 章一娜指導教師：余水寶 張 勝第1節(jié) 引 言在現代冶金、石油、化工及電力生產過程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數之一，在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合，為了保證生產過程正常安全地進行，提高產品的質量和數量，以及減輕工人的勞動強度、節(jié)約能源，要求對加熱爐爐溫進行測、顯示、控制，使之達到工藝標準。如何更快、更準確的控制所需的溫度是溫度控制技術的關鍵。該系統(tǒng)具有溫度超調量小、調節(jié)時間短、靜態(tài)誤差小、測量精確、恒定溫度與設定溫度偏差小等優(yōu)點，且控制方便、顯示直觀、性能穩(wěn)定、可靠性高。（2）主要性能指標：溫度設定為40℃—90℃最小區(qū)分度為1℃；：溫度控制的靜態(tài)誤差名1℃；；(3)擴展功能，可接收其他數據設備發(fā)朱的命令，或將結果傳送到其他數據設備；；當沒定溫度或環(huán)境溫度突變時減小系統(tǒng)的調節(jié)時間和超調號＜℃；。因此，以單片機為核心組成一個專用計算機應用系統(tǒng)，以滿足檢測、控制應用類型的功能要求。根據設計任務基本要求，本系統(tǒng)應具有以下基本功能：（1）可以進行溫度設定，并自動調節(jié)水溫給定的溫度值。（3）可以實時顯示給定溫度與水溫實測值。 系統(tǒng)總體設計框圖本系統(tǒng)以89c52單片機為核心，采用了溫度傳感器AD590，A/D采樣芯片ADC0804，可控硅MOC3041及PID算法實現對溫度的精確控制。電路圖如圖221 圖221 溫度采樣電路原理圖（1）AD590性能描述 測量范圍在50℃+150℃，滿刻度范圍誤差為177。℃ 。（2）ADC0804性能描述 ADC0804為8bit的一路A/D轉換器，其輸入電壓范圍在0—5v，轉換速度小于100us，﹪。（3）電路原理及參數計算 溫度采樣電路的基本原理是采用電流型溫度傳感器AD590將溫度的變化量轉換成電流量，再將電流量轉換成電壓量通過A/D轉換器ADC0804將其轉換成數值量交由單片機處理。當輸出電壓為零伏時(即Uo=0v) 列出A點的結點方程如下:……………..…………………………. …(1) 由于系統(tǒng)控制的水溫范圍為35℃95℃, 三端穩(wěn)壓7812的輸出電壓為12v所以由方程(1)得 ……….…………. …. (2)由方程(2)的取電阻R2=30k , R1=10k的電位器。又由于ADC0804的輸入電壓范圍為0—5v ，為了提高精度所以令水溫為95℃時ADC0804的輸入電壓為5v（即Uo=5v）。由方程式（3）得R4+R5==81k , R5=5k的電位器。MOC3041光電耦合器的耐壓值為400v，它的輸出級由過零觸發(fā)的雙向可控硅構成，它控制著主電路雙向可控硅的導通和關閉。圖23 主機控制部分此部分是電路的核心部分，系統(tǒng)的控制采用了單片機89C52。因此系統(tǒng)不必擴展外部程序存儲器和數據存儲器這樣大大的減少了系統(tǒng)硬件部分。鍵盤/顯示接口電路如圖、譯碼器的輸出端直接接八個數碼管的控制端和鍵盤，鍵盤掃描和顯示器掃描同用端口這樣能大大的減少單片機的I/O，減少硬件的花費。圖252鍵盤接線如圖252的接法已經完全用完了單片機的15個I/O口，有效的利用了單片機的資源。通過系統(tǒng)與微機的通信大大的提高了系統(tǒng)的各方面性能。由于系統(tǒng)設計了多機通信的功能，即主系統(tǒng)（89C52）和鍵盤及數字顯示部分的通信、主系統(tǒng)（89C52）和PC機 的通信，所以在設計電路時要特別注意多機通信的時序及競爭問題，針對此類問題在設計中我們特地的在兩根串行通信線上增加了如圖262的電路：如圖27由于主機部分發(fā)送兩個從機都可以接受，因此主機的發(fā)送部分（及主機 TXD）不存在競爭問題。其實圖262為一個與門電路，圖中R1為提升電阻，DD2為開關二極管，當pc TXD（或2051 TXD）中有一個為低電平時主機RXD為低電平，同時另一個分機無效，當pc TXD（或2051 TXD）中有一個為高電平時主機RXD為高低電平。圖中左半部分為水溫的實測溫度和給定溫度的數值顯示及對主系統(tǒng)（89C52部分）的控制界面，右半部分為水溫的實測溫度的逐點采樣及圖形顯示，通過此界面可以更直觀的顯示溫度的變化，并且通過對圖形的保存能方便的打印出水溫的變化曲線。在程序設計過程中，加強了部分軟件抗干擾措施，下面對部分模塊作介紹。（2）接收/發(fā)射 此部分程序主要完成數據的控制及顯示，其主要通過89C52單片機的全雙工串行口完成和鍵盤部分的雙向通信。（4）數值轉換子程序 由于主程序中用到了很多的數值轉換及數值的運算（如十進制轉換成十六進制、雙字節(jié)與單字節(jié)的除法運算等等），為了程序調用的方便，特地將其編寫成子程序的形式。開機 機系統(tǒng)初始化顯示清零，各記數指針清零否判斷是否有鍵按下？是消除顫抖設定水溫顯示溫度確定單步清零取消輸出輸出654321 圖32程序第4節(jié) 系統(tǒng)調試與測試結果分析 系統(tǒng)測試儀器：雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源DH1718E5直流穩(wěn)壓電源數字示波器Tektronix TDS1002偉福E6000/L 仿真器多功能數字表GDM8145數字萬用表P4 Haier機。（2）用溫度計測量及調節(jié)水杯中清水，水穩(wěn)為35℃，給系統(tǒng)調零。填寫表41。填寫表42。（2）溫度穩(wěn)定和時間的關系設定溫度為50℃，每隔30s記錄實測溫度如表42表42 溫度穩(wěn)定速度關系表（設定溫度50℃）測量時間（分）1分實測溫度℃35℃37℃40℃43℃48℃52℃55℃測量時間（分）實測溫度℃52℃49℃51℃50℃51℃從表42中的數據可知，系統(tǒng)運行5分鐘時系統(tǒng)基本達到穩(wěn)定。增量型PID算法使得溫度控制靈活，控制精確，存在的缺點是此系統(tǒng)中的PID的算法只實現了I的積分部分，控制不是非常準確，如果把P，D兩部分都加進去，浮點運算也包含進去，就更加完美了，但是這樣復雜的程序在單片機中無法實現，需要借助計算機的軟件功能，如：C語言等。數碼管8 從左向右數 MOV GUAN7,11H 。數碼管6 MOV GUAN5,11H 。數碼管4 MOV GUAN3,11H 。數碼管2 MOV GUAN1,11H 。容許按鍵 CALL DISPLAY SETB FLAG14 SETB FLAG13 CLR FLAG12 JMP LOOPPF SHAO: SETB TR0 INC SHFTN MOV COUNT,1SHAOMIAO: MOV P1,0FFH CLR FLAG14 。數字7 CALL DISPLAY CLR FLAG14 SETB FLAG13 SETB FLAG12 JMP LOOPLOOP1: MOV R7,11H INC SHFTN MOV R0,SHFTN JMP PANDUANNEXT: CLR FLAG14 。數字3 CALL DISPLAY CLR FLAG14 CLR FLAG13 SETB FLAG12 JMP LOOPALOOP2: MOV R7,29H INC SHFTN MOV R0,SHFTN JMP PANDUANNEXT1: SETB FLAG14 。數字鍵2 CALL DISPLAY SETB FLAG14 SETB FLAG13 SETB FLAG12 JMP LOOPBLOOPPB: JB FLAG11,CLEAR 。 5 CLR FLAG13 SETB FLAG12 JNB FLAG10,LOOPC JMP NEXT3LOOPC: JB FLAG10,LOOP4 。數字鍵1 CALL DISPLAY SETB FLAG14 SETB FLAG13 CLR FLAG12 JMP LOOPDLOOPPD: JB FLAG11,LOOPP5 。數字鍵5 CALL DISPLAY CLR FLAG14 SETB FLAG13 CLR FLAG12 JMP LOOPELOOPPE: JB FLAG11,LOOPP6 。2 CLR FLAG13 CLR FLAG12 JNB FLAG10,LOOPF JMP NEXT6LOOPF: JB FLAG10,LOOP7 。 1 CLR FLAG13 CLR FLAG12 JNB FLAG10,LOOPG JNB FLAG11,LOOPPG JMP XIANSHILOOPG: JB FLAG10,LOOP8 。數字鍵8 CALL DISPLAY CLR FLAG14 CLR FLAG13 CLR FLAG12 JMP LOOPPGLOOP8: MOV R7,4DH INC SHFTN MOV R0,SHFTN JMP PANDUANLOOPP8: MOV R7,01H INC SHFTN MOV R0,SHFTN JMP PANDUAN