基于單片機的轉速溫度智能測控系統設計畢業設計(論文)(完整版)

　　

【正文】 目 錄 長江大學畢業設計 (論文 )任務書 ........................................... V 畢業設計（論文）開題報告 ............................................. VII 長江大學畢業論文 (設計 )指導教師評審意見 ............................... XII 長江大學畢業論文 (設計 )評閱教師評語 .................................. XIII 長 江大學畢業論文 (設計 )答辯記錄及成績評定 ............................. XIV 中文摘要 .............................................................. XV Abstract ............................................................. XVI 第 1 章 緒 論 ........................................................... 1 課題的背景及其意義 .............................................. 1 課題研究的內容及要求 ............................................ 2 課題的研究方案 .................................................. 2 第 2 章 設計理論基礎 ......................................................................................................... 3 AT89C51 系列單片機介紹 .......................................... 3 調速原理 ........................................................ 9 測速原理 ........................................................ 9 轉速的理論計算 ................................................. 10 數字溫度計 DS18B20 .............................................. 10 光電傳感器 ..................................................... 12 電機驅動芯片 L298 ............................................... 12 放大器 UA741 .................................................... 13 第 3 章 系統硬件電路的設計 ............................................. 14 單片機最小系統電路設計（主控電路） ............................. 14 電機驅動電路設計 ............................................... 14 測速電路的設計 ................................................. 15 溫度測量設計電路 ............................................... 16 顯示電路的設計 ................................................. 16 鍵盤接口設計 ................................................... 17 第 4 章 系統軟件設計 .................................................. 18 程序總體設計 ................................................... 18 鍵盤掃描的初始化 ............................................... 19 數據與算法 ..................................................... 19 第 5 章 系統調試及結論分析 ............................................. 21 硬件調試 ....................................................... 21 軟件調試 ....................................................... 22 第 6 章 總結與展望 ..................................................... 24 總結 ........................................................... 24 展望 ........................................................... 25 參考文獻 .............................................................. 26 致 謝 ................................................................. 27 附錄一 ................................................................ 28 第 IV 頁 附錄二 ................................................................ 44 第 V 頁 長江大學畢業設計 (論文 )任務書 學院（系） 電信學院 專業 電氣 班級 109013 學生姓名 蔡信鵬 指導教師 /職稱 李金 /實驗師 (論文 )題目： 基于單片機的轉速溫度智能測控系統設計 （論文）起止時間： 20xx 年 12 月 19 日 ~20xx 年 6 月 10 日 3．畢業設計 (論文 )所需資料及原始數據（指導教師選定部分） 直流電機及控制 原理 ,溫度檢測及常用傳感器原理，單片 機設計原理及應用 知識。 5．畢業設計 (論文 )的目標及具體要求 （ 1） 單片機能測量直流電機轉速，單片機能測量溫度，并通過 12864 液晶屏顯示出來 （ 2）系統配置輸入，能設置轉速和溫度，單片機控制電機及執行機構使得轉速和溫度能達到設定值。 對直流調速控制電路進行設計來實現對速度的控制、檢測、顯示；再對直流調速控制主回路進行設計， 電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機為主的微處 理器控制，形成數字和模擬的混合控制系統和純數字控制的應用，并曾向全數字化控制方向快速發展 。 因為每一個 DS18B20 有唯一的系列號，因此多個 DS18B20 可以存在于同一條單線總線上。單線總線要求近似等于 5k。學生的學習態度和組織紀律，學生掌握基礎和專業知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業論文 (設計 )是否完成規定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯 。按鍵用來對電機進行調速，并采用 L298 作為直流電機驅動的核心部分。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數量在各種傳感器中居首位。 第 1 章 緒 論 第 2 頁（共 44 頁） 課題研究的內容及要求 本次的畢業設計的題目是單片機速度溫度智能控制系統設計。速度部分，提出用光電傳感器， L298， UA741和 LCD1602 的硬件電路完成對速度信息的采集，對電機的驅動和速度數據的顯示。 AT89C51 可構成真正的單片機最小應用系統，縮小系統體積 , 增加系統的可靠性，降低了系統成本。這種狀態可被任何一個中斷所終止或通過硬件復位。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。 2． I/O（ 4 個口， 32 根） 第 2 章 設計理論基礎 第 5 頁（共 44 頁） P0 口 —— 8 位、漏極開路的雙向 I/O 口。這時，讀兩個特殊輸入引腳的輸出鎖存器應由程序置 1。 P3 口可以輸入 /輸出 4 個 LSTTL 負載。 —— RD 低電平有效，輸出，片外存儲器讀選通。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 51 系列共有 4 個 8 位的并行 I/O口，分別記作 P0、 P P P3 每個口都包含一個鎖存器，一個輸出驅動器和輸入緩沖器。 定時器 /計數器內部結構及其原理：由定時器 0、定時器 定時器方式寄存器TMOD 和定時器控制寄存器 TCON 組成。 3．振蕩器 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下，CPU 停止工作。中斷的特點是分時操作，實時處理和故障處理。AT89C51 內部有兩個 16 位定時器 /計數器 ,受內部定時脈沖 (主脈沖經 12 分頻后 )或T0/T1 引腳上輸入的外部定時脈沖計數。此次設計中我們采用 PWM 控制調速， PWM 控制是指在保持周期不變的情況下通過調節開關導通的時間對脈沖寬度進行調制從而達到調節電機轉速的目的。因此，在溫度測量系統中，采用抗干擾能力較強的新型數字溫度傳感器是解決這些問題的最有效的方案。 C 至 +125176。 圖 3 管腳圖 7． DS18S20 具有負載特性，當電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀，但是不能正常的工作。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。 L298 提供兩個使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號的情況下，使能或禁用 L298 器件。現今放大器種類繁多，一般仍以運算放大器 (Operational Amplifier, Op Amp)應用較為廣泛。 圖 10 演示圖 這樣就可以在單位時間內盡可能多地得 到脈沖數，從而避免了因為兩個過孔之間的距離過大，而正好在過孔之間或者是在下個過孔之前停止了，造成較大的誤差。另一種是外部供電方式 (VDD 接 +5V)，相應的完成溫度測 量的時間較短。首先要分析系統對軟件的要求，然后進行軟件的總體的設計，包括程序的總體設計和對程序的模塊化設計。但是，比例控制不能消除穩態誤差。 本系統采用增量式 PID 算法，程序清單如下： void PID_Set() //增量式 PID { e=Set_IGet_I。//增量 第 4 章 系統軟件設計 第 20 頁（共 44 頁） u=Lu+Du。 硬件電路故障及解決方法 1．錯線、開路、短路：由于設計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的錯線、開路、短路等故障。 硬件調試方法 本設計調試過程中所用的調試方法有：靜態測試、聯仿真器在線調試等。 解決方法：這類錯誤的原因是程序中轉移地址計算錯誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。錯誤原因沒有查明，沒有解決。 2． I/O 處理程序的調試 對于 A/D 轉換一類的 I/O 處理程序是實時處理 程序，因此一般用全速斷點運行方式或連續運行方式進行調試 。在單片機應用的基礎上， 實現了一種用帶有 E178。 設計已基本完成題目中的各項要求，但是還是有一定的誤差，其中電機轉速的測量與實際轉速相差 2 轉 /秒左右，經分析主要是由以下原因造成的：中斷處理的進入和中斷處理程序都會有一定時間的延時，從而造成時間閘門的誤差，這是造成測量誤差的一個主要因素。綜合調試一般采用全速斷點運行方式，這個階段的主要工作社排除系統中遺留的錯誤以提高系統的動態性能和精度。 1． 計算程序的調試方法 計算程序的錯誤是一種靜態的固定的錯誤，因此主要用單拍或斷點運行方式來調試。通過對錯誤程 序的修改使其實現預期的功能。應特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并重點檢查擴展系統總線（地址總線、第 5 章 系統調試及結論分析 第 22 頁（共 44 頁） 數據總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其它信號線的短路。 2．元器件損壞：由于對元器件使用要求的不熟悉及制作調試過程中操作不當致使器件損壞。 //限定范圍 if(u0)u=0。（上次誤差 =上次實測值 設定值） //e(k1) Pe=PreGet_ISet_I。積分控制的作用是，只要系統有誤差存在，積分控制器就不斷地 積累