基于單片機(jī)的電阻爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(完整版)

　　

【正文】 ????? 38 外部管腳功能 ????????????????? 40 8155 的工 作方式 與 基本操作 41 6 .系統(tǒng)抗干擾措施 .......................................... 47 結(jié)束語 ....................................................... 48 致 謝 ………………………………………………………………… .. 參考文獻(xiàn) ..................................................... 48 附錄 A 系統(tǒng)原理圖 ............................................. 36 附錄 B 系統(tǒng)總程序 ............................................. 50 1 概述 課題研究的意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛 發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)囟瓤刂葡到y(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等的要求越來越高，控制系統(tǒng)也千變?nèi)f化。 ℃ 。控制器是用 STC89C52 單片機(jī)，根據(jù)設(shè)定的算法計(jì)算出控制量，根據(jù)控制量通過控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通和關(guān)閉從而控制電阻絲的導(dǎo)通時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對爐溫的控制。大多數(shù)被控對象有純滯后現(xiàn)象，所以就采用反饋控制來提高精度和系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 晶振回路 為 STC89C52 單片機(jī) 正常 工作需要的時(shí)鐘電路 創(chuàng)造穩(wěn)定的 工作頻率 這是晶振回路的目的 。 電容 C2 和 C1 對頻率有微 調(diào)整 作用。 復(fù)位電路如圖 32 所示： 圖 32 復(fù)位電路 溫度 采集 模塊的硬 件設(shè)計(jì) DS18B20概述 溫度傳感器是將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置，型號有很多，數(shù)字式溫度傳感器常用的有 DS18B20 等。 ②獨(dú) 一 無二 的單線接口方式 , DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與的雙向通訊 。報(bào)警電路結(jié)構(gòu)如 圖 所示 圖 35 報(bào)警電路 接線圖 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 7 電源電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)溫度測量的 電源 為 直流電源 。穩(wěn)壓器 LM7805 由三個(gè)管腳 組成 的串聯(lián)型降壓式電源芯片。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 然后讓 P1 口高四位為 0，低四位為 1,。 R/W：當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。其中： DL=1， 8 位數(shù)據(jù)接口； DL=0，四位數(shù)據(jù)接口； N=1，兩行顯示； N=0，一行顯示； F=1， 5?11 點(diǎn)陣字符； F=0， 5?7 點(diǎn)陣字江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 11 符。 因此 在單片機(jī)電源 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中經(jīng) 常使用輸出電壓 值為 固定的集成穩(wěn)壓器， 做 為穩(wěn)壓器件。 此 設(shè)計(jì)出于簡化電路，電路系統(tǒng)原理圖如圖 315 所示： 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 13 圖 315 電路系統(tǒng)原理圖 控制執(zhí)行單元設(shè)計(jì) 控制執(zhí)行 單元 所完成的功能是根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果 而決定的 ，單片機(jī)對應(yīng)的 I/O 輸出高電平或者低電平，控制繼電器的 通斷 ，達(dá)到控制電爐的啟動(dòng) 與停止，然而 I/O 口的輸出電流僅 僅 為 20mA，不 能夠 驅(qū)動(dòng)繼電器，同時(shí)也為 了能 提高 它的 驅(qū)動(dòng)能力 與 抗干擾能力， 就此設(shè)計(jì)了繼電器驅(qū)動(dòng)電路，在 此 控制電路中 是 由三極管 Q2 和 電阻 R13 組成 的 放大電路，而二極管 D2 則 構(gòu)成泄放回路， 以備 在系統(tǒng)斷電時(shí) 能 迅速將繼電器自感電動(dòng)勢迅速拉低，起到保護(hù) 的 作用。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成 10MHz 的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。 所以 會有 DCAC、 ACAC、 ACDC 等 型式，它們分別在 直流 或 交 流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不 可以 混用 . 這里使用 交流固態(tài)繼電器 (AC—SSR)，單片機(jī)高電平驅(qū) 動(dòng)三極管 9014 的基極 ，固態(tài)繼江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 14 電器的一端接在三極管的發(fā)射極。主程序首先要做初始化，包括 DS18B20 測量開始命令的初始化， LCD1602 顯示初始化，串口通信初始化等等。如 表 41所示： 表 41 DS18B20溫度值格式表S S S S S 2625 24232221202 1 2 22 32 4B i t 7 B i t 6 B i t 5 B i t 4 B i t 3 B i t 2 B i t 1 B i t 0B i t 1 5 B i t 8B i t 1 4 B i t 9B i t 1 1B i t 1 3 B i t 1 0B i t 1 2L S B y t eM S B y t e 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù) , 存儲在的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中 , 二進(jìn)制中的前面5 位是符號位 , 如果測得的溫度大于 0, 這位為 0, 只要將測到的數(shù)值乘以 即可得到實(shí)際溫度 ,如果溫度小于 0, 這位為 1, 測到 的數(shù)值需要取反加 1再乘以 實(shí)際溫度。一旦總線主機(jī)檢測到應(yīng)答信號，便可以發(fā)起 ROM操作指令。第 9 個(gè)字節(jié)為前 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。數(shù)據(jù)位的讀寫是由讀寫時(shí)序來實(shí)現(xiàn)的。每一位的讀取之前都由控制器加一個(gè)起始信號。 在單片機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，須延時(shí)，以便 DS18B20 完成溫度江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 20 N 轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)發(fā)出讀溫度命令后，必須馬上產(chǎn)生讀 時(shí)序 接收 DS18B20 的發(fā)回來的數(shù)據(jù)。定義變量 x 用于記錄數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) Dim y0 As Integer 39。True 即為打開端口，設(shè)置為 False 則為關(guān)上端口 39。將串口接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入 buf 變量中 If Len(buf) 0 And X = 200 Then 39。把 y 值賦給用于記錄上一個(gè)數(shù)據(jù)的變量 y1 = amp。設(shè)置垂直滾動(dòng)條自動(dòng)滾動(dòng) = 39。在掉電模式下，可以保存 RAM 的內(nèi)容并凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他的芯片功能，只到下一個(gè)硬件復(fù)件。對端口 是 “1” ， 由 內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平， 這 時(shí)可 以 作 是 輸入口。 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。一般 時(shí)候 ， ALE 仍 會 以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出 穩(wěn)定 的脈沖信號，因此它可對外 輸出時(shí)鐘或 者 用于定時(shí) 的 目的。 EA/VPP 接受外部讀取 XTAL1 用于 振蕩器反相放大器 和 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 AD0～ AD7 地址是 8155 中 RAM 單元的地址；當(dāng) IO/M 是 1 時(shí)，單片機(jī)選擇 8155 的 I/O 口， AD0～ AD7 地址是 I/O 口的地址。 單片機(jī) 和 8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 30 令 和 狀態(tài)信息都是通過這個(gè)總線口傳送的 RST： 復(fù)位信號 的 輸入端，高電平 時(shí) 有效。 （ 2）關(guān)于定時(shí)器的編程：對定時(shí)器編程的時(shí)候，第一步把計(jì)數(shù)常數(shù)及定時(shí)器方式送入定時(shí)器口（定時(shí)器低 8 位及定時(shí)器高 6 位、定時(shí)器方式 M）04H 及 05H。 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 32 6 系統(tǒng)抗干擾措施 軟件抗干擾措施 單片機(jī) 的 開發(fā)本來就要軟件硬件都要了解 ,軟件和硬件抗干擾一樣重要 。 缺點(diǎn)： 對 速度 、 流量 等快速變化的參數(shù)不宜 。 兩者 各有所長 。計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)是命令寄存器（ 00H）的最高兩位進(jìn)行控制 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告 31 命令寄存器最高兩位（ TM2 和 TM1）對定時(shí)器的控制如下 ： TM2 TM1 運(yùn)作情況 0 0 空，不影響計(jì)數(shù)器操作 0 1 停止計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí)器無啟動(dòng)時(shí)則無操作 1 0 計(jì)數(shù)器計(jì)滿后立刻停止計(jì)數(shù)，假如定時(shí)器沒啟動(dòng)，則無操作 1 1 啟動(dòng)， 當(dāng)計(jì)數(shù)器未開始計(jì)數(shù)時(shí)，裝入計(jì)數(shù)常數(shù)后立刻開始計(jì)數(shù)；假如計(jì)數(shù)器正在計(jì)數(shù)，等待計(jì)數(shù)器溢出以后按新的工作方式和計(jì)數(shù)常數(shù)開始計(jì)數(shù) 任意時(shí)刻可以置定時(shí)器的長度與工作方式，然后要把啟動(dòng)命令寫入命令寄存器（ 00H），即使計(jì)數(shù)器已經(jīng)計(jì)數(shù)，在寫入啟動(dòng)命令后仍然可以改變定時(shí)器的工作方式。在本系統(tǒng)中只作是定時(shí)器擴(kuò)展使用，他的基本操作如下： （ 1）關(guān)于定時(shí)器的選擇方式： 8155 片里有一個(gè) 14 位減法計(jì)數(shù)器，可以對輸入脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。 RD、 WR 就是讀、寫控制輸入線。 關(guān)于 8155 部分 8155的說明 AD0～ AD7 是地址數(shù)據(jù)總線，單片機(jī)和 8155 之間的地址、數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)信息都是通過這個(gè)總線口進(jìn)行傳送的。 對 Flash 存儲器 編程 時(shí) ，該 引腳 還 可以 用于輸入編程脈沖（ PROG）。對 P3 口 是 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并 且成 是輸入端口。 與 AT89C51 不同 的 是， 和 還可 以 分別作是定時(shí) /計(jì)數(shù)器的外部計(jì)數(shù)輸入 （ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校驗(yàn) 的時(shí)候 ， P1 會 接收低 8 位地址。 P0 口 是 地址 /數(shù)據(jù)總線 復(fù)用口， 也 就是 是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 接 口。 AT89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃速可以編程可以擦除只讀存儲器（ PEROM）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微控制器。 amp。Text1 中的數(shù)據(jù)等于原有的數(shù)據(jù)加上新接收的數(shù)據(jù) If buf = A And X = 200 Then 39。定義 Picture1 的坐標(biāo)系，左上角坐標(biāo)值 (0, 1000)到右下角坐標(biāo)值 (200, 100) (0, 0)(200, 0), RGB(0, 0, 255) 39。定 義變量 y 用于記錄當(dāng)前數(shù)據(jù) Private Sub Command1_Click() = 439。 圖 46 溫度讀程序流程圖 中斷服務(wù)函數(shù) 該中斷服務(wù)函數(shù)屬于定時(shí)中斷，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到則賦標(biāo)志位。 1 5 u s1 5 u s 1 5 u s 1 5 u s3 0 u s3 0 u s單 片 機(jī) 讀 “ 0 ”單 片 機(jī) 讀 “ 1 ” 1 u s 圖 45 讀時(shí)序圖 所有的讀寫時(shí)序至少需要 60us且每兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)序至少 1us的回復(fù)時(shí)間。在寫數(shù)據(jù)時(shí)序的前 15us 總線需要是被控制器拉為低電平，而后則將是芯片對總線數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在 1560us，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫 “1”，如果控制器將總線拉低則表示寫 “0”。 RAM及 E2PROM 結(jié)構(gòu)圖如圖 44 所示。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接多少個(gè) DS18B20并做出處理。 ② .單總線協(xié)議 單總線協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸 , 操作包括數(shù)據(jù)的讀寫和復(fù)位功能。具 體能顯示預(yù)設(shè)溫度值、預(yù)設(shè)溫控時(shí)間、當(dāng)前的溫度值。 ② 實(shí)時(shí)。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì) 固態(tài)繼電器的分類 和 工作原理 固態(tài)繼電器是一種無觸點(diǎn)電子開關(guān)，由 芯片 、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和 分立元器件 組成 ，采用混合工藝組裝來實(shí)現(xiàn)控制回路 和 負(fù)載回路的電隔離，由固態(tài)器件實(shí)現(xiàn)負(fù) 載的通斷切換功能，內(nèi)部 沒有 任何可動(dòng)部件。 它 采用三端穩(wěn)壓片 7805 制作輸出為 +5V 的電源，為單片機(jī)提供正常的 工作電源。 第 4 腳： RS 是 寄存器選擇，高電平時(shí) 選擇 數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí) 選擇 指令寄存器。 LCD1602 控制指令如表 39 所示： 表 32 LCD1602 控制指令 指令 功能 清屏 清 DDRAM 和 AC 值 輸入方式設(shè)置 設(shè)置光標(biāo)、畫面移動(dòng)方式 顯示開關(guān)控制 設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開、關(guān) 光標(biāo)、畫面位移 光標(biāo)、畫面移動(dòng)，不影響 DDRAM 功能設(shè)置 工作方式設(shè)置（初始化指令） CGRAM 地址設(shè)置 設(shè)置 CGRAM 地址。 最后將上述兩者進(jìn)行或運(yùn)算即可確定被按下的鍵的位置。 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。 列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。經(jīng)穩(wěn)壓器 LM7805 穩(wěn)壓后， 輸出端輸出穩(wěn)定的 +5V 直流電壓。 STC89C52 單片機(jī) 與 DS18B20 溫度傳感器芯 片工作電壓范圍是 ～ 。 采集 模塊的硬件設(shè)計(jì) 當(dāng) DS18B20 正在執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換或從高速暫存器 EPPROM 傳送數(shù)據(jù)時(shí)，工作電流可達(dá)， 這個(gè)電流可能會引起連接單總線的弱上拉電阻的不可接受的壓降，這需要更大的