【正文】 .............................38 KEIL的使用 .................................................................................................................38 源文件的建立 ......................................................................................................38 編譯、連接 .........................................................................................................38 結(jié)論 ............................................................................................................................................39 致謝 ............................................................................................................................................40 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................41 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì) ） 1 緒論 問題的提出 在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力，流量和液位是四種最常見的過程變量。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。 研究的現(xiàn)狀 隨著電子技術(shù)的飛速 發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的智能設(shè)備日益增多，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎 透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快，對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)提出了更高的要求。一般的有兩種方法 :第一種就是手動(dòng)調(diào)壓法 ,第二種控制方法在主回路中采取雙向可控硅裝置 ,并結(jié)合一些簡(jiǎn)單的儀表 ,使得保溫階段能夠自動(dòng) ,但這兩種方法的升溫過程都是依賴于試驗(yàn)者的調(diào)節(jié) ,并不能精確的按照給定的升降溫速度來調(diào)節(jié)。在單片機(jī)領(lǐng)域， C51 系列單片微機(jī)具有很強(qiáng)的功能 ， 處理能強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在溫度測(cè)量與控制方面，控制簡(jiǎn)單方便，測(cè)量范圍 廣 ，精度較高 ， 特別是其集成了 A/D 與 D/A轉(zhuǎn)換器，無須外加 ， 使用范圍廣，既可構(gòu)成功能很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)，也可組成較簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng) 。 研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法 主要內(nèi)容： 該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)來控制爐溫，使其達(dá)到預(yù)期值溫度，需要多次采樣 爐溫值，利用PID 算法來對(duì)固態(tài)繼電器進(jìn)行通斷控制，加熱電阻絲，使其溫度與預(yù)期值相當(dāng)。 溫度控制范圍：室溫 — 500oC。1186。 目標(biāo)與方法： 本設(shè)計(jì)采用經(jīng)典算法 PID 控制，通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)需求，通過采樣，A/D轉(zhuǎn)換 ,濾波等一系列步驟，與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)用 PID來是系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定值的范圍內(nèi)， PID計(jì)算值來控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，對(duì)電阻絲進(jìn)行加熱處理，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，控制方案也有所不同。本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象為一箱型電阻爐，輸入為加在電阻絲兩斷的電壓，輸出為電加熱爐內(nèi)的溫度。1℃。其目的在于對(duì)電 阻爐的溫度進(jìn)行精確控制，從而得到需要的溫度。 溫度控制系統(tǒng)組成框圖 如下 圖 1－１ 系統(tǒng)圖 上圖是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)大致框圖，其包括了整個(gè)設(shè)計(jì)思路 。其指令與標(biāo)準(zhǔn)系列 51單片機(jī)兼容 。該芯片的 JTAG調(diào)試方式支持在系統(tǒng)、全速、非插入調(diào)試和編程 ,且不占用片內(nèi)資源。由于 C8051F060的高集成度 ,因而無需外擴(kuò) ROM、 RAM、 AD、 DA、 WATCHDOG(看門狗定時(shí)器 )、可編程 I/O 口和EEPROM（用片內(nèi) FLASH 實(shí)現(xiàn)） ,從而大大簡(jiǎn)化了硬件電路 ,并為構(gòu)成以 C8051F060 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)造了條件 ,同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性。 （５） C8051F060能滿足絕大多數(shù)工業(yè)測(cè)控節(jié)點(diǎn)的要求 ,能夠形成以 C8051F060 為核心的單片機(jī)系統(tǒng) ,如果配以外圍測(cè)量單元 ,還可形成完整的測(cè)控節(jié)點(diǎn) 。顯然，該單片機(jī)采用了標(biāo)準(zhǔn) 8051 的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址的結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器為 64KB 的 Flash 結(jié)構(gòu)，外加 128 字節(jié) Flash；數(shù)據(jù) RAM 除包含標(biāo)準(zhǔn) 51 單片機(jī) 256 字節(jié)， 還有 4KB 片上 XRAM 和可外擴(kuò) 64KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的接口。內(nèi)部 RAM 包含 256 字節(jié)，其高端 128 字節(jié)為雙映射結(jié)構(gòu)，即間接尋址訪問 128 字節(jié)通用 RAM，直接尋址訪問 128 字節(jié)的特殊功能寄存器 SFR 地址空間，這個(gè)空間又分為 256 個(gè) SFR 頁，由特殊功能寄存器 SFRPAGE 來切換。其中前 32 個(gè)字節(jié)是 4 個(gè)通用工作寄存器區(qū)，接下來的 16 字節(jié) 可以按字節(jié)尋址，也可以按位尋址。另外，該單片機(jī)還有一個(gè)外部存儲(chǔ)器接口 EMIF，用于訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。編程步驟是：① EMIF 端口的選擇和配置；②確定地址形成非復(fù)用 /復(fù)用和地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用方式；③存儲(chǔ)器方式為片內(nèi)方式，不帶地址選擇的分片方式，有地址選擇的分片方式，片外工作方式；④確定接口定時(shí)參數(shù)。另外，從0x10000~0x1007F 的 128 字節(jié) Flash 存儲(chǔ)器，可以作為非易失 存儲(chǔ)器，由軟件來訪問 ,它最適合用于存放系統(tǒng)參數(shù)等 。既可以在開發(fā)系統(tǒng)中，通過 JTAG接口編程，也可以用 MOV指令來實(shí)現(xiàn)軟件編程 。另外，要特別搞清楚程序存儲(chǔ)讀 /寫控制寄存器 PSCTL和 Flash 存儲(chǔ)器控制寄存器 FLSCL的各個(gè)位的確切含義。 ADC工作在 100ksps 的最大采樣速率時(shí)可提供真正的 8 位、 10位或 12位精度 .除了 12位的 ADC子系統(tǒng) ADC0之外， C8051F系列 還有一個(gè) 8位 ADC子系統(tǒng)，即 ADC1，它有一個(gè) 8通道輸入多路選擇器和可編程增益放大器。 ADC1的可編程增益放大器的增益可以設(shè)置為 、 2或 4。 C8051F060系列內(nèi)有兩路 12位 DAC， 2 個(gè)電壓比較器。CPU可以將任何一個(gè) DAC置于低功耗關(guān)斷方式。允許用軟件命令和定時(shí)器 定時(shí)器 3及定時(shí)器 4的溢出信號(hào)更新 DAC輸出。 NLAS4684 是兩路單刀雙執(zhí) CMOS 模擬切換開關(guān)，具有很低的導(dǎo)通電阻。 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì) ） 7 圖 2－５ 多路模擬開關(guān)切換電路 （ 2） 模擬運(yùn)算放大電路 LM13 R R D1 構(gòu)成恒流源電路，對(duì)橋式電路傳感器提供恒流源。 INA326EA 是一款單電壓供電、高性能、低功耗、滿幅度輸入輸出的儀表運(yùn)算放大器?？偣灿?4 路模擬運(yùn)算放大電路。 圖 2－ 6 模擬運(yùn)算放大電路 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 CIP51有 3個(gè)與標(biāo)準(zhǔn) 8051MCU兼容的 16位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器，它們可用來測(cè)量時(shí)間間隔，對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和產(chǎn)生周期性的中斷請(qǐng)求。定時(shí)器 2提供定時(shí)器 1和 0沒有的附加功能例如捕捉和產(chǎn)生波特率。由 CKCON 中的定時(shí)器時(shí)鐘選擇位 T2MT0M 指定。如果需要更快的定時(shí)器可以使用 1個(gè)時(shí)鐘選項(xiàng)。 定時(shí)器 0和定時(shí)器 1通過 SFR進(jìn)行訪問和控制，每個(gè)計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器都是 16位寄存器。 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器控制寄存器 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì) ） 8 TCON用來使能定時(shí)器 0和定時(shí)器 1以及指示其狀態(tài)。 （ 1） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 圖 2－ 7 TCON 控制寄存器 7位： TF1： 定時(shí)器 1溢出標(biāo)志 當(dāng)定時(shí)器 1 溢出時(shí)由硬件置位這個(gè)標(biāo)志能被軟件清除當(dāng) CPU進(jìn)入定時(shí)器 1中斷服務(wù)程序時(shí)它被自動(dòng)清除。 1定時(shí)器 1已溢出。 1定時(shí)器 1允許。 0定時(shí)器 0未溢出。 4位： TR1： 定時(shí)器 0 控制 0 定時(shí)器 0禁 止。 3位： IE1 外部中斷 1 當(dāng)檢測(cè)到一個(gè) IT1 定義的邊沿 /電平時(shí)該標(biāo)志由硬件置位它能被軟件清除但是當(dāng) IT1=1 時(shí)如果CPU進(jìn)入外部中斷 1 服務(wù)程序則自動(dòng)清除當(dāng) IT 1=0 時(shí)該標(biāo)志是 /INT1 輸入信號(hào)的邏輯電平取反。 0 /INT1是電平觸發(fā)。 1位： IE0： 外部中斷 0 當(dāng)檢測(cè)到一個(gè) IT0定義的邊沿 /電平時(shí)該標(biāo)志由硬件置位它能被軟件清除但是當(dāng) IT0=1時(shí)如果CPU進(jìn)入外部中斷 1 服務(wù)程序則自動(dòng)清除當(dāng) IT0=0 時(shí)該標(biāo)志是 /INT0 輸入信號(hào)的邏輯電平取反。 0 /INT0 是電平觸發(fā)。 （ 2） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器方式寄存器 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì) ） 9 圖 2－ 8 TMOD 方式寄存器 7位： GATE1：定時(shí)器 1門控位。 1： 只有在 TR1=1并且 /INT1=邏輯 1時(shí)定時(shí)器 1允許。 0： 定時(shí)器功能 T1M 位 定義的時(shí)鐘使定時(shí)器 1加 1. 1： 計(jì)數(shù)器功能在外部輸入引腳 54位： T1M1T1M0： 定時(shí)器 1方式選擇。 0： 定時(shí)器 2使用系統(tǒng)時(shí)鐘的 12分頻。 4位： T1M： 定時(shí)器 1時(shí)鐘選擇 此位控制定時(shí)器 1的系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻。 1： 定時(shí)器 1使用系統(tǒng)時(shí)鐘。 0： 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器使用系統(tǒng)時(shí)鐘的 12分頻。 02位：未用讀 =00b， 寫 =無關(guān)。 IE0（ ）和 IE1（ ）分別為外部中斷 /INT0 和 /INT1 的中斷標(biāo)志。當(dāng)被配置為電平觸發(fā)時(shí)，中斷標(biāo)志將跟隨外部中斷輸入引腳的狀態(tài)，外部中斷源必須一直保持輸入有效直到中斷請(qǐng)求被響應(yīng)。 其余的 2個(gè)外部中斷（外部中斷 67）為邊沿觸發(fā)輸入，可以被配置為下降沿觸發(fā)或上升沿觸發(fā)。 熱電偶 熱電偶的工作原理 熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。此外，通過熱輻射來測(cè)溫，不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)。從物理上看，熱電偶回路產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)主要是由接觸電動(dòng)勢(shì)組成的。在開始接觸的瞬間若導(dǎo)體Ａ中自由電子密度大于導(dǎo)體Ｂ中自由電子密度，則導(dǎo)體Ａ向?qū)wＢ擴(kuò)散的電子數(shù)將比導(dǎo)體Ｂ向?qū)wＡ擴(kuò)散的電子數(shù)多，因而使導(dǎo)體Ａ失去較多的電子而帶正電荷，導(dǎo)體Ｂ得到較多的電子而帶負(fù)電荷，致使在導(dǎo)體Ａ、Ｂ接觸外產(chǎn)生電場(chǎng)，以阻礙電子在導(dǎo)體Ｂ中的進(jìn)一步積累，最后達(dá)到平衡。其值決定于兩個(gè)導(dǎo)體的材料種 類和接觸點(diǎn)的溫度。這時(shí)回路中的總電勢(shì)。 在實(shí)際使用熱電偶時(shí)，在熱電偶回路中總要接入測(cè)量?jī)x表及導(dǎo)線，如圖 211所示： 1為熱電偶ABC； 2為測(cè)量?jī)x表； 3為連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。焊接的一端稱為熱端（或工作端）與導(dǎo)線連接的一端稱為冷端。 E(t,t0)=eAB(t)+eBC(t0)+eCA(t0) (22) 如果回路中各接點(diǎn)溫度相同 ， 即 t=t0， 則回路總電勢(shì) E(t,t0)必為零 ， 即 E(t,t0)=eAB(t)+eBC(t0)+eCA(t0)=0 (23) eBC(t0)+eCA(t0) = AB(t0) (24) 24代入 23可得 E(t,t0)=eAB(t)eAB(t0) (25) 式 22 同式 23 完全一樣，由此可見，在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體的兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等，回路中總電勢(shì)值不變。所以，在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，冷端溫度應(yīng)該使之相等。為了保證測(cè)量精度，必須采取措施，使熱電偶冷端溫度保持恒定，可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離被測(cè)物體，并連同測(cè)量?jī)x表一起放到恒溫或溫度波動(dòng)較小的儀表控制室。所以 一般要冷端補(bǔ)償。 ，溫 度高于 600度時(shí)為177。 熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與測(cè)量溫度有關(guān)，還決定于自由端的溫度，所以適用熱電偶時(shí)常需保持冷端溫度恒定，例如冷端置于冰瓶中，由冰水混合物保持零度的冷端溫度，在工業(yè)測(cè)量?jī)x表中，通常在電路中引入一個(gè)隨冷端溫度變化的附加電勢(shì)，自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫度的變化，以保證測(cè)量精度，考慮到冷端恒溫器或電勢(shì)補(bǔ)償裝置離測(cè)量點(diǎn)較遠(yuǎn)，在使用較貴的熱電偶時(shí)，如果全用熱電偶 絲從測(cè)量點(diǎn)引至恒溫器，代價(jià)將太高，為了節(jié)約，工業(yè)上選 用較低溫度下，與所用熱電偶的熱電特性相近的廉價(jià)金屬，作為熱偶絲在低溫區(qū)的代替品，稱為