基于單片機的電阻爐溫控制系統(tǒng)設計_畢業(yè)設計(留存版)

　　

【正文】 221202 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 位轉化后得到的 12 位數(shù)據(jù) , 存儲在的兩個 8 比特的 RAM 中 , 二進制中的前面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 實際溫度。 所以 會有 DCAC、 ACAC、 ACDC 等 型式，它們分別在 直流 或 交 流電源上做負載的開關，不 可以 混用 . 這里使用 交流固態(tài)繼電器 (AC—SSR)，單片機高電平驅 動三極管 9014 的基極 ，固態(tài)繼江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 14 電器的一端接在三極管的發(fā)射極。 此 設計出于簡化電路，電路系統(tǒng)原理圖如圖 315 所示： 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 13 圖 315 電路系統(tǒng)原理圖 控制執(zhí)行單元設計 控制執(zhí)行 單元 所完成的功能是根據(jù)數(shù)據(jù)處理結果 而決定的 ，單片機對應的 I/O 輸出高電平或者低電平，控制繼電器的 通斷 ，達到控制電爐的啟動 與停止，然而 I/O 口的輸出電流僅 僅 為 20mA，不 能夠 驅動繼電器，同時也為 了能 提高 它的 驅動能力 與 抗干擾能力， 就此設計了繼電器驅動電路，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 構成泄放回路， 以備 在系統(tǒng)斷電時 能 迅速將繼電器自感電動勢迅速拉低，起到保護 的 作用。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 點陣字符； F=0， 5?7 點陣字江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 11 符。 然后讓 P1 口高四位為 0，低四位為 1,。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。報警電路結構如 圖 所示 圖 35 報警電路 接線圖 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 7 電源電路設計 系統(tǒng)溫度測量的 電源 為 直流電源 。 復位電路如圖 32 所示： 圖 32 復位電路 溫度 采集 模塊的硬 件設計 DS18B20概述 溫度傳感器是將溫度信號轉換為電信號的裝置，型號有很多，數(shù)字式溫度傳感器常用的有 DS18B20 等。 晶振回路 為 STC89C52 單片機 正常 工作需要的時鐘電路 創(chuàng)造穩(wěn)定的 工作頻率 這是晶振回路的目的 。控制器是用 STC89C52 單片機，根據(jù)設定的算法計算出控制量，根據(jù)控制量通過控制固態(tài)繼電器的導通和關閉從而控制電阻絲的導通時間，以實現(xiàn)對爐溫的控制。 控制執(zhí)行單元設計 …………………………………………………… 繼電器驅動電路設計 ...................................... 13 固態(tài)繼電器的分類與工作原理 ........................ 13 固態(tài)繼電器的硬件連接圖 ............................. 13 4 .系統(tǒng)的軟件設計 主程序的設計 ............................................ 14 液晶顯示模塊 ............................................ 15 溫度模塊軟件設計 ........................................ 15 DS18B20 測溫數(shù)據(jù)的讀取程序設計 .................... 15 DS18B20 溫度讀取流程 .............................. 19 中斷服務函數(shù) ............................................ 20 上位機軟件設計 .......................................... 21 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 V ????????????????? ?? 35 關于 AT89C52 的說明 ?????????????? 40 外部引腳的功能 ????????????? ?? 42 8155 部分 關于 8155 的說明 ??????????????? 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 結束語 ....................................................... 48 致 謝 ………………………………………………………………… .. 參考文獻 ..................................................... 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)代科學技術的迅猛 發(fā)展，各個領域對溫度控制系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等的要求越來越高，控制系統(tǒng)也千變萬化。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的 說明并表示了謝意。本論文主要是以圍繞電阻爐為研究對象的設計。 ⑤ 能夠按照設定的溫度曲線控溫。 控制系統(tǒng)控制繼電器的姐通與斷開控制加熱電阻絲是否工作 ,從而來控制溫度。 5%，即 ～ 。 其數(shù)據(jù)線 DQ 端接單片機 。 電源輸出基本不受外輸入變動的干擾。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。 A5~A0=0~3FH DDRAM 地址設置 DDRAM 地址設置 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 10 讀 BF 及 AC 值 讀忙標志 BF 值和地址計數(shù)器 AC 值 寫數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)寫入 DDRAM 或 CGRAM 內 讀數(shù)據(jù) 從 DDRRAM 或 CGRAM 數(shù)據(jù)讀出 清屏指令如表 39 所示： 表 33 LCD1602 控制指令 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 開關控制指令如表 310所示： 表 310 開關控制指令 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D C B 開關控制指令功能：設置顯示、光標及閃爍開、關。 三端穩(wěn)壓器由 基準電壓電路 、 啟動電路 、取樣比較放大電路、 保護 電路 與調整 電路等部分組成。 固態(tài)繼電器原理 ： 固態(tài)繼電器是一種由固態(tài)電子組件組成的新型無觸點開關，利用電子組件的開關特 點 ，達到無 火花 、無 觸電 、而能 通斷 電路的目的， 所以 又被稱為 “無觸點開關 ”。液晶工作流程如 圖 42： 圖 42 液晶顯示流程圖 溫度模塊軟件設計 DS18B20測溫數(shù)據(jù)的讀取程序設計 對爐內溫度的檢測通過數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 實現(xiàn)的，在溫度模 塊硬件電路的設計中已經對的硬件電路做了設計，現(xiàn)在設計 DS18B20 的軟件部分。一般只掛一個 DS18B20時可以跳過 ROM指令。每一位的發(fā)送都應該至少 15us的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù) “0”或 “1”應該在 45us 內完成。當 flag_get=1 時進行溫度采集；當 flag_get1=1 時進行溫度比較、時間 比較；當 second=5 時進行上位機通信 ；當flag_pid=1 時進行 pid 溫控。用 RGB 顏色（ 0,0,255）畫出 X 軸 = RGB(0, 255, 0) 39。 Str(Y) amp。當 是輸出口用時，每位 可以 吸收電流的方式驅動 。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 ALE 是地址鎖存信號輸入線。外部有 2 個定時器引腳端口 TIN和 TOUT。常見 5 種軟件濾波方法： 方法 一 ： 限幅濾波法 方法： 根據(jù) 以往 經驗判斷， 得出 兩次采樣允許的最大偏差值（設為 A） ， 把 每次檢測到新值 進行 判斷：如果本次 測出 值與上次 測出 值之差 A,則本次 測出 值無效 ,放棄本次 測出 值 ,用上次測出 值代替本次 測出 值。 改變計其時計數(shù)器 8155 的時間常數(shù)可以獲得從二百毫秒到幾十分鐘的采樣期。 和 單片機 的低 8 位地址 /數(shù)據(jù) 的 總線 （ P0 口）相連 接的 。在此期間，當訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器 時 ， 會 跳過兩次 PSEN 信號。 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 27 Flash 編程 或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些 控制信號 。在 閑置模式下， CPU會停止工作，但是 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍會繼續(xù)工作。數(shù)據(jù)個數(shù)加 1 y0 = Y 39。打開通信端口 439。 DS18B20 溫度讀取流程 單片機在實現(xiàn) DS18B20 溫度轉換和讀取的程序設計中必須嚴格按照其時序來進行，此設計中，單總線上只掛接了一個 DS18B20，所以不用對 ROM 寄存器進行操作，直接跳過 ROM，對 RAM 寄存器進行操作。在單線 DQ 上，存在復位脈沖、應答脈沖、寫 “0”、寫 “1”、讀 “0”、讀 “1”幾種信號類型。 單 片 機 接 收 復 位 脈 沖最 小 4 8 0 u s最 大9 6 0 u s單 片 機 發(fā) 送 復 位 脈 沖D S 1 8 B 2 0 響 應6 0～2 4 0 u s最 小 4 8 0 u s等 待 1 5～6 0 u s 圖 43 復位時序圖 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 17 2)控制器發(fā)送 ROM指令。主程序的作用是完成溫度的檢測，并把檢測結果通過 LCD1602顯示出來。常用的光電耦合器有光 雙向可控硅 、光 三極管 、光 二極管陣列 (光 伏 )等。 溫度顯示模塊的電路圖如 圖 314 所示 ： 江蘇建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)技術報告 12 圖 314 溫度顯示模塊電路圖 電源系統(tǒng)設計 由于 單片機 的工作電源為 +5V， 而 且底層電路功耗 較 小。 RS：寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器；低電平時選擇指令寄存器。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的4 個按鍵之中。 VD1 和 VD3 兩個二極管組成一對橋臂； 因為 二極管的啟動電壓比較小，所以經過變壓器的電壓可以使 VD1 與 VD3 二極管組成 的 橋臂在正半周期導通， VD2 與 VD4 2個二極管組成的橋臂 可 在負半周期導通。 DS18B20 主要特性如下： ①適應 更寬的 電壓范圍 ,電壓 范圍： ～ ,在寄生電源方式下可 以 由數(shù)據(jù)線供電 。 他 發(fā)出的時鐘脈沖 可以直接送入單片機內定 的 時控制 各 部件。可以通過控制器來抵消干擾的影響。 ② 溫度 測量精度： 在 0～ 85℃ 時精度為 177。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 并 隨著電爐廣泛應用于各行各業(yè)， 其溫度控制通常采用模擬或數(shù)字調節(jié)儀表進行調節(jié)，但存在著某些固有的缺點。本設計主要實現(xiàn)溫度 測控 ，溫度顯示，溫度門限設定，超過設定的門限值時自動啟動 相應的功能 。他 內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器， 這個 放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1 與 XTAL0,在 XTAL1 和XTAL0 端口 接上時鐘電源即可構成時鐘電路。 DS18B20 內部結構如圖 34 所示，主要由 四 部分組成： 溫度傳感器， 64 位 ROM、 非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 與 TL、配置寄存器 。 +220V 的交流電壓需要經過變壓器降到15V 左右。行線輸出是低電平，一旦