基于單片機(jī)的恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文(已改無錯字)
2022-07-24 18:50:57 本頁面
【正文】 8S20的主要特性1．DS18S20的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為：3055V，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源(寄生電源)，無需外部工作電源。2．DS18S20提供了9位攝氏溫度測量，具有非易失性、上下觸發(fā)門限用戶可編程的報警功能。3．DS18S20通過1Wire174?？偩€與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線(或地線)。同時，在使用過程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路都被封裝在形狀如一只三極管的集成電路內(nèi)。4．DS18S20具有55176。C至+125176。C的工作溫度范圍，在10176。C至+85176。C溫度范圍內(nèi)精度為177。05176。C。5．每片DS18S20具有唯一的64位序列碼，這些碼允許多片DS18S20在同一條1Wire總線上工作，因而，可方便地使用單個微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片DS18S20器件。6．DS18S20的測量結(jié)果直接輸出的是數(shù)字溫度信號，通過“單總線”串行傳送給CPU，同時還可以自動生成及發(fā)送CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼，它具有極強(qiáng)的抗干擾和糾錯的能力。7．DS18S20具有負(fù)載的特性，當(dāng)電源因故障或失誤極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但是也不會正常的工作。 DS18B20測溫原理 DS18B20 的內(nèi)部測溫電路框圖低溫度系數(shù)的晶振的振蕩頻率在溫度變化時受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號，為減法計數(shù)器1提供頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。而高溫度系數(shù)晶振在溫度變化時隨溫度變化其震蕩頻率改變明顯，是一個對溫度很敏感的振蕩器，所產(chǎn)生的脈沖信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入信號，為計數(shù)器2提供一個頻率隨溫度變化而變化的計數(shù)脈沖。圖中隱含了計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)被門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計。計數(shù)門的開啟的時間是由高溫度系數(shù)振蕩器決定的，在每次測量前，首先將55℃ 所對應(yīng)的基數(shù)值分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的固定脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的值從預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的固定脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2減到0時，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度值。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。第3章 硬件電路設(shè)計本設(shè)計采用按鍵作為輸入，通過DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集溫度值，送到主機(jī)AT89C51，由主機(jī)進(jìn)行處理并將實(shí)際溫度的值顯示在LED數(shù)碼管上，然后控制加熱設(shè)備實(shí)現(xiàn)溫度的恒溫控制。整體原理圖如下。 單片機(jī)控制單元單片機(jī)控制電路包含4個按鍵實(shí)現(xiàn)溫度和系統(tǒng)設(shè)定與控制。包括：“設(shè)置”、“加1”，“右移”，“確定”四個按鍵。其原理圖如下。 溫度采樣電路本設(shè)計采用DS18B20作為溫度傳感器，進(jìn)行溫度的檢測，測量的到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以直接送到單片機(jī)進(jìn)行處理因此省去了信號放大和濾波電路。溫度采樣電路原理圖如下： 顯示電路本設(shè)計使用串行的方式顯示數(shù)據(jù)，可節(jié)省大量的I/O占用。通過74LS164將串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并行的數(shù)據(jù)并鎖存到輸出端，其原理圖如下圖所示： 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元本設(shè)計采用實(shí)時控制的方法，有光電耦合器MOC3041和可控硅組成驅(qū)動電路，MOC3041用于將單片機(jī)系統(tǒng)和可控硅電路隔開，避免高電壓和強(qiáng)電流對單片機(jī)的干擾,是單片機(jī)可以正常的運(yùn)行，可控硅SCR的作用就是一個固態(tài)觸電，使之可以開斷加熱設(shè)別，以實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時控制。其原理圖如下第4章 軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件部分由主程序、中斷子程序、按鍵子程序、顯示子程序和PID控制算法子程序圖組成。，當(dāng)有系統(tǒng)啟動后，主程序啟動，根據(jù)設(shè)定的條件逐步運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計目的。 中斷子程序。主要是通過按鍵的輸入控制來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對溫度的手動和自動控制。 按鍵流程圖。主要是通過對測量的溫度進(jìn)行顯示，給操作者提供提示。 顯示流程圖 PID控制算法子程序采用傳統(tǒng)PID位置式和增量式算法，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，而且實(shí)現(xiàn)相對容易，但是其缺點(diǎn)是有超調(diào)以及溫度上升不夠快。分段式PID在傳統(tǒng)PID算法的基礎(chǔ)上有效的克服積分飽和的問題 解決了系統(tǒng)運(yùn)行一段時間后可能會會突然急劇升溫的問題，同時也能按每部分加熱的不同要求而靈活的調(diào)整達(dá)到較好的調(diào)溫效果。因此在本設(shè)計中采用了PID控制算法其流程圖如下： PID控制算法子程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板組裝好以后，便可進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試，其主要任務(wù)是排除存在硬件故障，并完善其硬件的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行所設(shè)計的程序，排除程序存在錯誤，并優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到期望的性能。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試應(yīng)是相互進(jìn)行的，但通常是先排除明顯的硬件故障。、短路：由于焊接技術(shù)導(dǎo)致的開路、短路等故障。解決方法：對照原理圖用萬用表檢測,補(bǔ)焊即可。：由于對所使用的元器件不熟悉及制焊接過程中操作不當(dāng)致使器件損壞。解決方法：仔細(xì)閱讀元器件的應(yīng)用環(huán)境,仔細(xì)焊接。：上電后造成元器件損壞、無法正常的供電，電路不能正的常工作。電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計要求，電源引出線與插
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