單片機原理及其接口技術(shù)課程設(shè)計-溫度控制器的設(shè)計-資料下載頁

【導(dǎo)讀】泛，并且開始由模擬式向著數(shù)字式、單總線式、雙總線式和三總線式方向發(fā)展。等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。是常用的主要被控參數(shù)。爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。③由單片機控制顯示當(dāng)前電爐內(nèi)的溫度；④系統(tǒng)性能穩(wěn)定、誤差范圍小、操控性好。由220V交流電壓給電爐供電，在電爐內(nèi)壁接入鉑電阻感溫元件PT100，判斷出該對繼電器發(fā)送通或斷的控制信號。度；當(dāng)線圈斷電時，電磁力消失，電爐的開關(guān)自動斷開，以降低爐內(nèi)的溫度。因此選用該元件做為本次設(shè)計所需元件。控制信號對電路的通斷進(jìn)行控制。為本次設(shè)計的最終確定方案。傳感器模塊采用鉑電阻溫度傳感器PT100。稱為熱響應(yīng)時間，用τ表示。IEC-751的國際A級標(biāo)準(zhǔn)要求。絲繞的替代產(chǎn)品，并可以部分替代熱敏電阻。

　　

【正文】 采樣周期 ) d(de(t)/dt)≈ [e(k)e(k1)]/ θ 可得第 k次計算機輸 出的位置型 PID 控制算式為 : U(k)=Kc{e(k)+(θ /T i)∑ i=0 e(i)+Td/θ [e(k)e(k1)]} 式中： Ki— 積分增益或積分系數(shù)， Ki=Kcθ /Ti。Kd— 微分增益或微分系數(shù)，Kd=KcTd/θ . 增益型 PID 控制算式 由于上式中第二項的計算比較復(fù)雜，占用內(nèi)存又比較大，應(yīng)用不太方便，如采用增益型 PID 控制算式則可以避免該項瑣碎的計算，是比較適宜的。即 Δ u(k)=u(k)u(k1) =Kc[e(k)e(k1)]+Kie(k)+Kd[e(k)2e(k1)+e(k2)] =KcΔ e(k)+Kie(k)+KdΔ 2e(k) 而 u(k)可由遞推算式獲得 u(k)= u(k1)+ Δ u(k) 溫度控制器設(shè)計 — 課程設(shè)計說明書 22 系統(tǒng)硬件調(diào)試 硬件電路的調(diào)試按照系統(tǒng)硬件設(shè)計與調(diào)試的原則進(jìn)行，依次對單片機控制系統(tǒng)、人機交互通道分別進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時可利用仿真器對各個接口地址進(jìn)行讀寫操作，靜態(tài)的測試電路各個部分的連接是否正確；對于動態(tài)過程可以編寫簡短的調(diào)試程序配合硬件電路的調(diào)試。 單片機控制系統(tǒng)的調(diào)試 硬件調(diào)試： 根據(jù)設(shè)計的原理電 路做好實驗樣機，便進(jìn)人硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機故障，其中包括設(shè)計錯誤和工藝性故障。 脫機檢查 : 用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。 仿真調(diào)試 : 暫時排除目標(biāo)板的 CPU 和 EPROM，將樣機接上仿真機的 40 芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計要求。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)確 性。其次是調(diào)試 MONITOR 程序，只有MONITOER 程序正常工作才可以進(jìn)行下面 的應(yīng)用軟件調(diào)試。 硬件電路調(diào)試的一般順序是 : ①檢查 CPU 的時鐘電路。通過測試 ALE 信號，如沒有 ALE 信號，則判斷是晶體或 CPU 故障，這稱之為“心臟”檢查。 ②檢查 ABUS/DBUS 的分時復(fù)用功能的地址鎖存是否正常。 ③檢查 I/O 地址分配器。一般是由部分譯碼或全譯碼電路構(gòu)成，如是部分譯碼設(shè)計，則排除地址重疊故障。 ④對擴展的 RAM, ROM 進(jìn)行檢查調(diào)試。一般先后寫人 55H,AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常因為這樣 RAM,ROM 的各位均寫人過‘ 01,`1’代碼。 ⑤用戶級 I/O 設(shè)備調(diào)試。如面板、顯示、報警 等等。 外部程序存儲器電路： 用仿真器讀出 EPROM 中的內(nèi)容與實際存入的內(nèi)容比較，如果讀出內(nèi)容有錯，則依讀出內(nèi)容分析，查找系統(tǒng)數(shù)據(jù)線、地址線、控制線有無開路、短路、虛焊和連接錯誤等情況。 （ 2）輸入信號的 調(diào)試 ① 靜態(tài)工作點調(diào)整 溫度控制器設(shè)計 — 課程設(shè)計說明書 23 改變電爐的溫度， 測出任一溫度點對應(yīng)的電壓， 并作 溫 度 ～輸出電壓關(guān)系曲線，觀察該曲線，應(yīng)呈線性關(guān)系。 ② A/D 轉(zhuǎn)換器調(diào)試 在 0～ 200℃范圍內(nèi)選取若干個測試點，用仿真器向 AD7715 口地址（ FE00H）寫任意數(shù)以啟動 A/D 轉(zhuǎn)換；讀出 狀態(tài)，低電平說明轉(zhuǎn)換完畢； 從 AD7715 口地址 （ FE00H）讀轉(zhuǎn)換結(jié)果，與預(yù)測值比較；結(jié)果不正確，必須查AD7715 與 8031 的連接是否正確，還要檢查 AD7715 兩端 電壓是否是 +5V。 （ 3）輸出信號的 調(diào)試 ① 靜態(tài)調(diào)試 用仿真器在 上輸出低電平， 繼電器通電，產(chǎn)生的電磁場使電爐的開關(guān)吸合， 電爐開始加熱；在 上輸出高電平， 繼電器斷電，電磁場消失，電爐停止加熱。如果輸出不正常，應(yīng)按照 信號輸出順序分別檢查 端口、繼電器電路是否出現(xiàn)接觸上的問題、電路兩端的電壓是否正常 。 ② 動態(tài)調(diào)試 用示波器觀察電爐兩端電壓輸入波形和通斷比例。改變輸出波形占空比 ，電爐兩端電壓輸入的通斷比也應(yīng)有相應(yīng)改變。 經(jīng)過硬件、軟件單獨調(diào)試后，即可進(jìn)人硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實驗室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機器，移至現(xiàn)場進(jìn)行運行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運行及調(diào)試中的問題反復(fù)進(jìn)行修改。 系統(tǒng)設(shè)計的改進(jìn)與擴展 在設(shè)計中，由于使用的放大器在放大過程會產(chǎn)生噪音，對電路會產(chǎn)生一定的干擾信號，因此可以在放大器的輸出端接入一個濾波電容以消除干擾。 溫度控制器設(shè)計 — 課程設(shè)計說明書 24 5 設(shè)計總結(jié) 本次設(shè)計 是 以單片機為核心的控制電爐內(nèi)部溫度 的控制系統(tǒng)。通過溫度傳感器對溫度信號進(jìn)行采集，以現(xiàn)代計算機控制理論為基礎(chǔ)，采用放大處理、數(shù)字控制、 A/D 轉(zhuǎn)換、 PID 算法處理、單片機控制、數(shù)碼管顯示等，達(dá)到實用方便、操作簡單、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。 本設(shè)計運用到較多的專業(yè)相關(guān)知識，因此對理工類的學(xué)生 是一次很好的鍛煉，比如檢測與轉(zhuǎn)換、自動控制理論知識、單片機技術(shù)、模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)等。 本次設(shè)計基本上完成了對電爐的溫度檢測與控制、對溫度信號的處理、輸入、運算到單片機對繼電器的自 動控制操作的過程，實現(xiàn)了對爐溫的控制目的。 通過這次設(shè)計， 我對完成一項設(shè) 計的全過程有了很親身的體會，也 使我對相關(guān)專業(yè)知識有了很深入的認(rèn)識，我的動手設(shè)計能力得到了提高 。 當(dāng)然 ， 由于自身所學(xué)的知識的限制 以及對專業(yè)知識的掌握程度，設(shè)計中也有需要改進(jìn)的地方，這為以后的其他設(shè)計與實習(xí)制作等提供了一些經(jīng)驗和改進(jìn)的方法，對于培養(yǎng)我們學(xué)習(xí)的態(tài)度與思維習(xí)慣都有很大的幫助 。 參考文獻(xiàn) 《 傳感器原理及檢測技術(shù) 》 長春 :吉林大學(xué)出版社， 2020. 王君 、 凌振寶 . 《 單片機原理及其接口技術(shù) 》 北京 :清華大學(xué)出版社 1995 胡漢才 . 《 單片機微型機原理及應(yīng)用 》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1994 徐淑華 、 程退 、 姚萬生 . 溫度控制器設(shè)計 — 課程設(shè)計說明書 25 附 錄 相關(guān)設(shè)計軟件： Protel 99SE 相關(guān)電子網(wǎng)站： 中國電子網(wǎng)： 美國模擬器件公司（ Analog Devices, Inc.，紐約證券交易所代碼： ADI，網(wǎng)站：）： 電子工程師社區(qū)： 無憂電子開發(fā)網(wǎng)： 電子設(shè)計技術(shù) CHINA 網(wǎng)： 電子設(shè)計應(yīng)用： 中國電子設(shè)計：