基于單片機(jī)電熱杯溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第1頁
基于單片機(jī)電熱杯溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第2頁
基于單片機(jī)電熱杯溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第3頁
基于單片機(jī)電熱杯溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第4頁
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文檔簡介

1、本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)論文題目:基于單片機(jī)的電熱杯溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(硬件)姓名:學(xué)號(hào):班級:年級:專業(yè):自動(dòng)化學(xué)院:機(jī)械與電子工程學(xué)院指導(dǎo)教師:完成時(shí)間:作 者 聲 明本人以信譽(yù)鄭重聲明:所呈交的學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文),是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下由本人獨(dú)立撰寫完成的,沒有剽竊、抄襲、造假等違反道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和其他侵權(quán)行為。文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出,不包含他人成果及為獲得東華理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本設(shè)計(jì)(論文)的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成果

2、歸東華理工大學(xué)所有。特此聲明。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)作者(簽字): 簽字日期: 年 月 日 本人聲明:該學(xué)位論文是本人指導(dǎo)學(xué)生完成的研究成果,已經(jīng)審閱過論文的全部內(nèi)容,并能夠保證題目、關(guān)鍵詞、摘要部分中英文內(nèi)容的一致性和準(zhǔn)確性。 學(xué)位論文指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日基于單片機(jī)的電熱杯溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)Electric cup design of temperature control system based on single chip computer東華理工大學(xué)(論文) 摘要摘 要本設(shè)計(jì)的溫度量測及加熱控制系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心部件,外加溫度溫度采集電路、鍵盤及顯示電路、加熱控制電路和報(bào)警電

3、路等。運(yùn)用單總線型的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20,以及用行列式鍵盤和LCD動(dòng)態(tài)顯示的方式,運(yùn)用比較好控制的光耦合器來作為加熱控制部分的開關(guān)器件。本設(shè)計(jì)不但可以對當(dāng)前的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)地顯示而且可以對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,以滿足我們設(shè)定的溫度要求,并且具有保溫功能。方便簡潔的行列式鍵盤設(shè)計(jì)可以讓我們在設(shè)定溫度時(shí)更加簡單快捷,我們的顯示方式是采用兩位整數(shù)再加一位小數(shù)的顯示方式,使得顯示精度更高、讀數(shù)更加方便。溫度控制是通過直流斬波的全控型器件IGBT來實(shí)現(xiàn)的?;赑ID控制理論上的控制算法,能夠讓控制精度進(jìn)一步的達(dá)到我們最初的設(shè)計(jì)要求。通過對硬件資源以及系統(tǒng)軟件的合理設(shè)計(jì)和精確規(guī)劃,既可以讓單片機(jī)發(fā)揮其

4、集成眾多系統(tǒng)級功能單元的優(yōu)點(diǎn),又可以在滿足功能要求的前提下一定程度上降低硬件成本,系統(tǒng)的操控也非常簡單方便。關(guān)鍵詞: 單片機(jī) 恒溫控制 PID控制直流斬波東華理工大學(xué)(論文) AbstractABSTRACTThe design of the temperature measurement and heating control system to AT89C51 microcontroller as the core components, plus the temperature of the temperature acquisition circuit, keyboard and di

5、splay circuit, heating control circuit and alarm circuit. The use of single-bus digital temperature sensor DS18B20, and use the keyboard and LCD dynamic display determinant way, the use of better control of heating control optocoupler as part of the switching devices. This design not only on the cur

6、rent temperature is displayed in real time and can adjust the temperature control to meet the temperature requirements set by us, and has insulation function. Simple and convenient determinant keyboard design allows us to be more simple and quick set temperature, our approach is to use two displays

7、plus a decimal integer display, making the display more accurate reading easier. Temperature control is fully controlled by the DC chopper-type device IGBT to achieve. PID control theory based control algorithm, allowing further control accuracy achieved our initial design requirements. Through the

8、hardware resources and system software design and precise rational planning, not only allows to play its integrated single-chip system-level functional units of many advantages, but also to meet the functional requirements of the premise to some extent, reduce hardware costs, system control is also

9、very simple and convenient.Key words: SCM; temperature control; PID control; DC chopper。東華理工大學(xué)(論文) 目錄目 錄緒 論1第1章 方案設(shè)計(jì)與論證21.1 總體設(shè)計(jì)思路21.2 設(shè)計(jì)方案論證與比較31.2.1 溫度檢測模塊設(shè)計(jì)31.2.2 溫度控制模塊設(shè)計(jì)51.2.3 顯示模塊的設(shè)計(jì)61.2.4 鍵盤掃描模塊81.2.5 電源模塊的設(shè)計(jì)9第二章 硬件設(shè)計(jì)102.1 系統(tǒng)控制框圖102.2 被控對象-電熱杯102.3 溫度檢測112.4 執(zhí)行環(huán)節(jié)122.5 單片機(jī)模塊142.6 鍵盤與顯示152.7 電源

10、設(shè)計(jì)18第3章 軟件設(shè)計(jì)203.1 編寫程序語言的選擇203.2數(shù)字PID控制原理203.3 單片機(jī)的資源分配213.3.1 I/O口的分配213.3.2 定時(shí)計(jì)數(shù)器的分配213.3.3 外部中斷的使用分配213.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖22第4章 調(diào)試部分264.1 調(diào)試方案264.2 調(diào)試方法和軟件26結(jié)論27致 謝28參考文獻(xiàn)29附錄30東華理工大學(xué)(論文) 緒論緒 論 溫度是工業(yè)生產(chǎn)和生活中非常重要的一項(xiàng)參數(shù),形形色色的溫度控制系統(tǒng)也普遍地應(yīng)用在各種制造、化工、機(jī)械、食品加工等行業(yè)中。在各種工業(yè)生產(chǎn)過程中往往都需要進(jìn)行溫度控制,在某些工藝過程中如果溫度控制做的不好,會(huì)對產(chǎn)品的質(zhì)量造成不良影響

11、,所以設(shè)計(jì)一種能夠滿足生產(chǎn)要求的高精度的溫度控制系統(tǒng)是非常有必要的。在生活中我們常見的具有溫度控制功能部件的物品有:空調(diào)、吹風(fēng)機(jī)、電熱水器、電熱鍋等等。本設(shè)計(jì)就是要設(shè)計(jì)一個(gè)具有溫度控制功能的電熱杯。除了要求本設(shè)計(jì)要有溫度控制功能以外,此系統(tǒng)還要有溫度顯示、可以設(shè)置目標(biāo)溫度值以及保溫等功能。本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為主要控制核心,采用合適的溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度采集;利用LCD顯示屏接上單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對水溫的實(shí)時(shí)顯示;通過光耦合器的接通與斷開,來控制IGBT的打開與關(guān)斷從而控制加熱電路,達(dá)到加熱功能。把這幾個(gè)功能模塊組合起來,再加上一個(gè)電源控制電路,就組成了一個(gè)完整的電熱杯溫度控制系統(tǒng)。 通過對

12、本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究,加深了我們對工業(yè)生產(chǎn)中對各種溫度控制的理論原理的理解,也讓我們對加熱及溫度控制系統(tǒng)各個(gè)功能模塊有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。更主要的是經(jīng)過這次設(shè)計(jì),我們對大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)又重新溫習(xí)了一遍、加強(qiáng)了對本專業(yè)的認(rèn)識(shí),幫助我們明確了今后的發(fā)展方向。20東華理工大學(xué)(論文) 第1章方案設(shè)計(jì)與論證第1章 方案設(shè)計(jì)與論證1.1 總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)主要采用AT89C51單片機(jī)作為電熱杯溫控系統(tǒng)的主控芯片。采用直流脈沖寬度調(diào)制的方法對水溫進(jìn)行控制。首先數(shù)字式溫度傳感器把對象的溫度量測出來,然后AT89C51單片機(jī)就能接受到有溫度傳感器傳送過來的溫度信息,通過單片機(jī)的處理,之后溫度信息就可以在顯示屏上顯

13、示出來。本設(shè)計(jì)所采用的顯示屏為LCD12864,以點(diǎn)陣字符的形式來顯示。它的溫度量測范圍為-55+125。單片機(jī)也接收來自溫度傳感器的超限信號(hào),并自動(dòng)處理,發(fā)送信號(hào)給加熱控制電路,使加熱電路按一定的規(guī)律工作,讓溫度逐漸靠近目標(biāo)溫度,并趨于穩(wěn)定。加熱電路工作還是停止,都要通過單片機(jī)來控制。單片機(jī)發(fā)送的信號(hào)為高低電平,三極管接受該電平后,就可以控制光耦合器的通斷,這樣就能夠間接控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間,使得加熱絲斷續(xù)加熱。此方法即為:利用單片機(jī)來接收溫度傳感器采集的數(shù)據(jù),并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)發(fā)出控制信號(hào),控制光耦耦合器的通斷,間接控制IGBT的導(dǎo)通占空比,加熱絲加熱使水溫達(dá)到目標(biāo)溫度,并趨于穩(wěn)定。此部分

14、主要研究的內(nèi)容是:溫度傳感器對溫度的采集、PID算法、直流斬波原理。當(dāng)電熱杯加熱時(shí),溫度傳感器不停地對水溫進(jìn)行采集,同時(shí)LCD顯示器對水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。此部分研究的內(nèi)容為LCD顯示屏對數(shù)據(jù)的顯示??傮w方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示:圖1 總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖1.2 設(shè)計(jì)方案論證與比較根據(jù)電熱杯的設(shè)計(jì)要求,本系統(tǒng)主要由電源模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、溫度采集模塊、溫度控制模塊、時(shí)鐘與復(fù)位電路模塊以及報(bào)警電路等幾個(gè)模塊組成。為了能夠獲得最好的設(shè)計(jì)方案,分別設(shè)計(jì)了幾種方案進(jìn)行論證。1.2.1 溫度檢測模塊設(shè)計(jì)在日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域中,比較常用的溫度傳感器有:半導(dǎo)體熱敏電阻、熱電偶傳感器、紅外傳感器以及

15、數(shù)字式溫度傳感器DS18B20等。這些傳感器都有自己的測溫原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),它們適用的領(lǐng)域也不一樣,因此,我們要選擇一種適合本設(shè)計(jì)使用的溫度傳感器,用來完成溫度采集這項(xiàng)工作。方案一:半導(dǎo)體熱敏電阻利用導(dǎo)體或者半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的特性制成的溫度傳感器,叫作熱電阻式傳感器。它主要用于對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測。測溫范圍主要在中、低溫區(qū)域(-200650)。半導(dǎo)體熱敏電阻屬于熱電阻式傳感器的一種。它是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性而制成的熱敏元件。它是由某些金屬氧化物和其他化合物按不同的配方比例燒結(jié)制成的,具有以下一些優(yōu)點(diǎn)。(1) 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大,半導(dǎo)體材料可以有

16、正或負(fù)的溫度系數(shù),根據(jù)需要可以選擇。(2) 電阻率達(dá),因此可以制成極小的電阻元件,體積小,熱慣性小,適合于測量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。(3) 結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好??筛鶕?jù)不同要求,制成各種形狀。 熱敏電阻的最大缺點(diǎn)是線性度較差,只在某一較窄的溫度范圍內(nèi)有較好的線性度,由于是半導(dǎo)體材料,其復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。 方案二:熱電偶傳感器 熱電偶傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)化為電勢變化的傳感器。在工業(yè)生產(chǎn)中,熱電偶是應(yīng)用最廣泛的測溫元器件之一。它是由兩種不同的金屬A和 B構(gòu)成一個(gè)閉合回路,當(dāng)兩個(gè)接觸端溫度不同,即TTo時(shí),回路中產(chǎn)生熱電勢EAB(T,To),如圖2所示。 圖2 熱電偶熱電偶傳感器的主

17、要優(yōu)點(diǎn)是測溫范圍廣,可以在1K至2800的范圍內(nèi)使用,精度高,性能穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,動(dòng)態(tài)性能好,把溫度轉(zhuǎn)換為電勢信號(hào)便于處理和遠(yuǎn)距離傳輸。但其也有一些缺點(diǎn):比如熱電勢會(huì)比較小、靈敏度也會(huì)偏低、而且在高溫條件下它的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)明顯的下降、再者其對污染相當(dāng)?shù)拿舾小⒛承┙饘俨牧弦卜浅5陌嘿F,因此一次性的投資可能會(huì)比較大。方案三:紅外傳感器紅外傳感器是如今工業(yè)生產(chǎn)以及生活中,各種溫度測量儀器當(dāng)中最前沿、技術(shù)最先進(jìn)的溫度量測儀器。其原理是紅外線通過對物體發(fā)射出的電磁輻射進(jìn)行遠(yuǎn)距離的溫度量測。其特點(diǎn)是:對非靜止的物體即運(yùn)動(dòng)物體的溫度的量測以及對溫度比較會(huì)變化的物體的溫度的量測會(huì)有比較可觀的效果。它有一些缺點(diǎn):

18、如量測時(shí)反應(yīng)不夠靈敏,測量精度也不是很高。方案四:數(shù)字式溫度傳感器DS18B20新型的可編程數(shù)字式溫度傳感器DS18B20,它與通常的溫度傳感器相比,它可以把被測對象的溫度直接讀出來,在實(shí)際的應(yīng)用中,他可以通過編程很容易的達(dá)到912位的讀數(shù)。它還可以僅通過單線接口來完成對DS18B20內(nèi)部溫度信息的讀取以及寫入。它具有量測精度高,微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配處理器這些優(yōu)點(diǎn),他可以直接把溫度轉(zhuǎn)化成串行的數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)處理。它的工作電源可以從遠(yuǎn)端引入,還能利用寄生電源方式產(chǎn)生。利用熱電偶或熱電阻作為溫度傳感器,這類傳感器與儀表之間通常要有專用的溫度補(bǔ)償導(dǎo)線,而溫度補(bǔ)償導(dǎo)線的價(jià)格比

19、較高,并且線路很長也容易影響到測量溫度值的精確度,這是直接以模擬量形式進(jìn)行采集的不可避免的問題。采用新型的可編程溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度檢測可以避免熱電阻或熱電偶作為溫度傳感器所帶來的測量誤差過大等問題,并且DS18B20只需要一個(gè)I/O口就可以進(jìn)行通信,它可以以更低的成本和更高的精度實(shí)現(xiàn)溫度的檢測,所以我們選擇了方案三。1.2.2 溫度控制模塊設(shè)計(jì)方案一:交流調(diào)功型控制法交流調(diào)功型電路和交流調(diào)壓型電路形式完全相同,只是控制方式不同。此法不是在每個(gè)交流電源周期都對輸出的電壓波形進(jìn)行控制,而是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)整周期再斷開幾個(gè)整周期,由控制器輸出的控制量控制接通周波數(shù)和斷開周波數(shù)的

20、比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。這種方法可保證主回路在電源波形的過零瞬間導(dǎo)通或關(guān)斷,負(fù)載電壓電流都是正弦波,不對電網(wǎng)電壓電流造成通常意義上的諧波。但這種方式負(fù)載較易收到?jīng)_擊,控制精度相對較低。方案二:繼電器通斷控制法此方法的答題控制思路是:在我們的加熱電路中加入繼電器1與加熱器連接,需要制冷時(shí)再加一個(gè)與制冷設(shè)備連接的繼電器2。當(dāng)采集到的溫度超過設(shè)定溫度的上限時(shí),單片機(jī)輸出控制信號(hào)啟動(dòng)繼電器2,開啟制冷設(shè)備制冷;當(dāng)采集到的溫度低于設(shè)定溫度的下限時(shí),單片機(jī)輸出信號(hào)控制啟動(dòng)繼電器1,開始加熱。經(jīng)過一段時(shí)間的反復(fù)調(diào)整后達(dá)到設(shè)定的溫度。這種方法思路比較簡單,控制上也比較容易,但是調(diào)節(jié)時(shí)間長,溫度控制不穩(wěn)

21、定,存在波動(dòng),屬于有差控制。多用在控制要求不高的場合。方案三:交流調(diào)壓型控制法這種方法是基于可控硅電力控制器的,其思路是:在每個(gè)電源周期,溫度傳感器實(shí)時(shí)采樣水溫信號(hào),返回給溫度控制器,溫度控制器將所測值與給定值比較后得到偏差,經(jīng)運(yùn)算后得到控制值輸出給可控硅,以控制可控硅的導(dǎo)通角和控制角的比例來改變輸出電壓平均值,由此達(dá)到溫控的效果。這種方法輸出的連續(xù)性比較好,被控參數(shù)比較穩(wěn)定,可以通過變壓器、互感器來實(shí)現(xiàn)電量反饋來提高性能,所以應(yīng)用場合很多。但是此法輸出的波形為缺角正玄波,在導(dǎo)痛的瞬間可能會(huì)產(chǎn)生較大的自感電勢。 方案四:直流脈沖寬度調(diào)制法這種方法的思路是:將220V交流電整流成直流后,通過斬波

22、電路生成一系列脈沖波。只要改變斬波電路中IGBT(選用全控型)的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的比例(占空比)就可以改變加到負(fù)載上的平均電壓。按不同的控制規(guī)律改變占空比就可達(dá)到溫控的效果。結(jié)論:第一種方法實(shí)現(xiàn)起來最簡單,但是其控制滯后于參數(shù)的改變,且有波動(dòng),溫度不穩(wěn)定;第二種方法輸出波形連續(xù)性好,控制穩(wěn)定,但是得在電源波的每個(gè)周期進(jìn)行控制,且易產(chǎn)生諧波污染電源,成本也高;第三種方法比第二種要簡單些,且是在電源波形的過零瞬間接通或關(guān)斷,不會(huì)產(chǎn)生諧波,但是此法對負(fù)載有一定要求,而且需要過零檢測,精度也相對低一些。第四種方法控制思路簡單,控制穩(wěn)定,所用的全控型器件通、斷都易于控制。這種方法不用過零檢測,也不會(huì)產(chǎn)

23、生諧波。針對本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況與要求,故選擇第四種方法。1.2.3 顯示模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)對顯示模塊的要求是:不僅要能夠顯示得兩側(cè)對象的實(shí)時(shí)溫度,而且還要能夠顯示對象溫度的實(shí)時(shí)變化曲線,兩者必須可以相互切換。在我們?nèi)粘Ia(chǎn)生活中經(jīng)常用到的在市場上比較常見的顯示器有LED數(shù)碼顯示器、LCD12864液晶顯示屏等。方案一:LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管是各種顯示電路中經(jīng)常用到的顯示器之一,它主要有以下一些特點(diǎn)。(1) 驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流非常小,與ITL電路、CMOS電路等等都是相互兼容的;(2)反應(yīng)比較靈敏,能在極短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng),具有良好的高頻時(shí)的特性,而且其單色性也不錯(cuò),具有挺高的亮度;(2) 小巧玲瓏

24、的外形,使其具有良好的抵抗沖擊的性能;(3) 其使用壽命非常長,可以達(dá)到10萬小時(shí)之上,價(jià)格也比較低,在各種數(shù)字儀表,計(jì)算機(jī)等的顯示方面使用廣泛。 以上都是其優(yōu)點(diǎn),它也有一些缺點(diǎn),如耗電多、但只能顯示數(shù)字而不能顯示文字或者圖形。 方案二:LCD12864液晶顯示屏LCD12864液晶顯示屏是一款帶有中文字庫的并且含有4位或者8位的并行的、具有2線或者3線的串行的具有好幾種接口方式的具有點(diǎn)陣圖形液晶顯示功能的模塊;它具有12864的顯示分辨率,內(nèi)置的16*16點(diǎn)的漢字有8192個(gè),并且16*8點(diǎn)的ASCII字符集也有128個(gè)。該種模塊具有非常靈活的接口方式并且操作指令也相當(dāng)?shù)暮喗莘奖?,因此全中?/p>

25、的人與機(jī)交互的圖形界面的構(gòu)成成為可能。對84行1616點(diǎn)陣的漢字進(jìn)行顯示是其基本功能,顯示圖形是它的另一大特色功能。它的另一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是功耗比較低。由這個(gè)模塊所構(gòu)成的液晶顯示方案與相同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示的模塊相互比較,不管是硬件電路的結(jié)構(gòu)還是顯示程序都要簡單很多,而且這個(gè)模塊的價(jià)格也要比相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊低一些。其基本特性有:(1)電源電壓比較低,一般在35.5V(2)它的顯示的分辨率為12864點(diǎn) (3)內(nèi)部具有漢字字庫,1616的點(diǎn)陣漢字有8192個(gè)(4)內(nèi)部具有 168點(diǎn)陣字符 128個(gè)(5)時(shí)鐘頻率 為2MHZ(6)顯示方式有STN、半透和正顯 (7)驅(qū)動(dòng)方式:1/32DU

26、TY,1/5BIAS (8)視角方向:6點(diǎn)(9)背光方式為側(cè)部高亮的白色LED,功耗特別低 (10具有串行和并口可選 的通訊方式(11)內(nèi)部有DC-DC的轉(zhuǎn)換電路,不需要外加負(fù)壓 (12)不需要片選信號(hào),這樣可以使軟件設(shè)計(jì)得到簡化(13)工作溫度范圍比較寬,一般為0 +55 ,存儲(chǔ)溫度一般為-20 +60由于本設(shè)計(jì)要求能夠顯示對象的溫度值、溫度實(shí)時(shí)變化曲線以及對漢字顯示也做出了要求。 因此,經(jīng)過綜合比較,我們選擇LCD12864液晶顯示屏來顯示溫度數(shù)據(jù)以及溫度變化曲線。1.2.4 鍵盤掃描模塊鍵盤有編碼式的鍵盤以及非編碼式的鍵盤之分。二者在工作原理以及功能特點(diǎn)方面都有一定的區(qū)別。方案一:編碼式

27、鍵盤編碼式鍵盤除了自身帶有按鍵之外,它還附帶有不可或缺的硬件電路,其按鍵的ASCII碼可以由其自身直接提供,它還具有抖動(dòng)去除以及具有能夠識(shí)別多按鍵的硬件裝置。由于它可以把按鍵的ASCII直接提供出來,因此其軟件程序會(huì)比較簡單,這樣在工作時(shí)可以為CPU節(jié)省更多的時(shí)間,但它的硬件電路相對來說會(huì)非常的復(fù)雜,使用時(shí)的靈活性也非常不夠。方案二:非編碼式鍵盤對于非編碼式鍵盤來說,能夠根據(jù)用戶的需要由若干個(gè)按行、列相互排列,從而構(gòu)成矩陣開關(guān)。對于其來說,其按鍵之識(shí)別、按鍵之代碼以及抖動(dòng)的去除等都是通過軟件編程來完成的。這種類型的鍵盤其成本會(huì)比較的低,并且因其鍵盤主要由軟件來識(shí)別閉合鍵,具有結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活

28、等特點(diǎn),因此被廣泛使用于單片機(jī)系統(tǒng)。我們本著節(jié)約成本、要求軟硬件電路都能比較容易實(shí)現(xiàn),因此我們最終果斷選擇了第二種方案,即采用非編碼式鍵盤。組成鍵盤的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種。本系統(tǒng)采用的是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的鍵盤開關(guān),機(jī)械鍵盤在接觸過程中通常會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),一般可以通過軟件設(shè)計(jì)來完成去抖。按照行列式鍵盤的結(jié)構(gòu),按鍵跨接在行、列線的交叉點(diǎn)上,均有上拉電阻。當(dāng)無按鍵被按下時(shí)行線處于高電平狀態(tài);當(dāng)有按鍵被按下時(shí),行線電平發(fā)生了改變,即與該鍵跨接的行、列線瞬間接在一起,如果此時(shí)列線送出低電平0,則該行線的電平就變?yōu)榈碗娖?,通過判斷行線電平的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下。由于行列式鍵盤中的行、列線多鍵共用,首先

29、需要對鍵盤按規(guī)定進(jìn)行編碼,然后對行、列線逐次分析,準(zhǔn)確識(shí)別按鍵的位置,最后與鍵盤編碼進(jìn)行比對,準(zhǔn)確識(shí)別出按鍵。1.2.5 電源模塊的設(shè)計(jì)在各種工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中,比較常見的穩(wěn)壓電源有:交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、逆變式穩(wěn)壓電源以及開關(guān)穩(wěn)壓電源。由于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要在5V的直流電源下工作,我們最選擇直流穩(wěn)壓電源作為本系統(tǒng)的供電電源。 直流穩(wěn)壓電源也就是我們通常所說的直流之穩(wěn)壓器。為其提供電壓的通常都是交流電,假如交流之供電電壓發(fā)生變化,或者說輸出之負(fù)載電阻發(fā)生變化的時(shí)候,穩(wěn)壓電源之直接的輸出電壓一般情況下都會(huì)保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)。直流穩(wěn)壓電源所需要用到的芯片為7805三端穩(wěn)壓IC。以7805的三端

30、穩(wěn)壓IC所組成得穩(wěn)壓電源要用到比較少的外圍元器件,其電路的內(nèi)部往往有過流、過熱和調(diào)整管等的起保護(hù)作用的電路,運(yùn)用也非常簡單方便,花費(fèi)的成本也不高。由于類似這樣的三端固定集成的穩(wěn)壓電路使用起來既簡單又方便,電子制作中經(jīng)常采用,本設(shè)計(jì)就是采用的7805芯片來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。東華理工大學(xué)(論文) 第2章 硬件設(shè)計(jì)第2章 硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)控制框圖本系統(tǒng)的控制框圖如圖3所示,其中被控量為溫度、給定量為我們設(shè)定的“目標(biāo)溫度”、單片機(jī)作為控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)為IGBT、被控對象為電加熱杯、DS18B20溫度傳感器作為測量變送裝置。系統(tǒng)工作原理為:來自溫度傳感器所測得的水溫的瞬時(shí)值與目標(biāo)溫度進(jìn)行比較,經(jīng)過單片機(jī)的分

31、析與處理,按照PID算法進(jìn)行控制,控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)IGBT的導(dǎo)通與斷開,從而控制電加熱杯是否加熱,最終達(dá)到溫度控制的目的。圖3 系統(tǒng)控制框圖2.2 被控對象-電熱杯溫度控制系統(tǒng)的被控對象是一個(gè)容量為2L、額定電壓為220V的電熱杯,它的杯體是絕緣的,其加熱絲能夠與加熱控制電路相連接。電熱杯內(nèi)加滿水后,只要接上220V電壓就能正常工作。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí),要保持電熱杯中的水溫基本不變的條件是:輸送給電熱杯中水的熱量和輸出的熱量相等。此時(shí)電熱杯中水的溫度保持不變。由于本電熱杯的加熱原理是:利用電阻元件通電發(fā)熱的原理,然后通過熱傳遞,熱量由溫度高的加熱絲傳遞給電熱杯中的水;不斷地給加熱絲加熱并同時(shí)進(jìn)行熱

32、傳遞,最終達(dá)到讓水溫升高的目的。本電熱杯在安全性方面的設(shè)計(jì)也很有特點(diǎn):杯體分為兩層,杯體內(nèi)部采用的是不銹鋼材質(zhì),這樣可以加快熱量的傳遞,時(shí)水溫升高的比較快,既省時(shí)又省電;外面一層采用的是耐高溫的安全型塑料,一方面它可以起到絕緣的作用,另一方面還有絕熱的作用,這讓我們使用起來不僅方便、安全,而且保溫效果也比較好。本電熱杯還有一個(gè)設(shè)計(jì)特點(diǎn),就是為DS18B20測溫探頭預(yù)留了孔位,方便測溫。2.3 溫度檢測溫度檢測是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),我們選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測的元件。DS18B20溫度傳感器工作原理框圖如圖4所示: 圖4 DS18B20溫度傳感器工作原理框圖低溫度系數(shù)晶振的

33、振蕩頻率受溫度影響很小,它用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變,所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí),溫度寄存器的值將加1,計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入,計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí),停止溫度寄存器值的累加,此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性,其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。溫度檢測電路模塊如圖5所示。其中 DQ作為數(shù)字

34、信號(hào)的輸入/輸出的端口;GND 為電源接地地;VCC 是外接電源的輸入端。 圖5溫度檢測電路數(shù)字信號(hào)輸入輸出端口接單片機(jī)P2.5,溫度傳感器檢測到的溫度就是通過該端口傳送給單片機(jī),然后由單片機(jī)分析處理。該電路還必須接一個(gè)4.7K的上拉電阻,以增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)能力。DS18B20的上拉電阻的阻值是一個(gè)需要注意的參數(shù),如果DS18B20放置的位置離電路板較遠(yuǎn),需要用較長的電纜來連接時(shí),上拉電阻要相應(yīng)減小,以彌補(bǔ)線路損耗,而且連接電纜要選用優(yōu)質(zhì)的三芯帶屏蔽層的電纜,否則不能正常讀寫數(shù)據(jù)。2.4 執(zhí)行環(huán)節(jié)所謂的執(zhí)行環(huán)節(jié)就是系統(tǒng)的加熱控制部分,其主要的功能元件為IGBT。它是一種電壓型控制器件,它所需要的驅(qū)動(dòng)

35、電流跟驅(qū)動(dòng)功率都非常小,可直接與模擬或數(shù)字功能塊相接而不須加任何附加接口電路。它和普通三極管一樣,可工作在線性放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū),它主要是作為開關(guān)器件來應(yīng)用。其控制端口通過合適的驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)相連,這樣就可以通過單片機(jī)來控制它的導(dǎo)通與斷開,從而控制電加熱杯是否加熱。使IGBT開通的柵射極驅(qū)動(dòng)電壓一般取1520V,所以我們選用輸出電壓為15V的驅(qū)動(dòng)電壓來驅(qū)動(dòng)IGBT,為了滿足我們的設(shè)計(jì)要求我們采用M57962L型IGBT驅(qū)動(dòng)器作為器驅(qū)動(dòng),其原理圖如圖6所示:圖6 M57962L型IGBT驅(qū)動(dòng)器原理圖M57962L具有高速的輸入輸出隔離,輸入電平與TTL電平兼容,適于單片機(jī)控制;內(nèi)部有定時(shí)邏

36、輯短路保護(hù)電路,同時(shí)具有延時(shí)保護(hù)特性;采用雙電源供電方式,使IGBT更可靠地通斷。其相應(yīng)的電路圖如圖7所示:圖7 IGBT驅(qū)動(dòng)電路其工作過程為:電源接通后,首先檢測IGBT是否有過載與短路現(xiàn)象,若有,則IGBT的C極電位升高,經(jīng)外接二極管VD1流入檢測電路的電流增加,柵極關(guān)斷電路動(dòng)作,切斷IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào),同時(shí)在“8”腳輸出高電平報(bào)警信號(hào)。IGBT正常時(shí),輸入信號(hào)經(jīng)光電耦合,接口電路,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)級功率放大后驅(qū)動(dòng)IGBT??墒瞧涔ぷ鬟^程需雙電源供電,且通電后或保護(hù)復(fù)位后均須一定的自檢時(shí)間(12s),在工作頻率或控制精度較高的場合需引起注意。溫度控制本次設(shè)計(jì)所采用的控制方式是直流脈沖寬度調(diào)制法

37、,加熱絲接在Uo兩端;IGBT的信號(hào)控制管腳通過驅(qū)動(dòng)電路接到單片機(jī)的P2.6,用于接收單片機(jī)的高低電平控制信號(hào)。此法就是通過控制全空型器件IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制接在加熱絲兩端的電壓,從而達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的效果。其原理如圖8所示: 圖8降壓斬波電路降壓斬波原理圖如圖8,當(dāng)VT1導(dǎo)通,電源向負(fù)載供電,則Uo= Ui,負(fù)載電流按指數(shù)曲線上升;當(dāng)VT1關(guān)斷,負(fù)載電流經(jīng)二極管VD1續(xù)流,負(fù)載電壓近似為0。負(fù)載電流按指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小,通常串接L1值較大的電感。 2.5 單片機(jī)模塊單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機(jī)來說,

38、最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。如圖9所示為本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖。 圖9 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路:有電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將出現(xiàn)高電平,并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來確定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠復(fù)位。復(fù)位電路的原理是單片機(jī)RST引腳接收到2s以上的電平信號(hào),只要保證電容的充放電時(shí)間大于2s,即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,所以電路中的電容值是可以改變的。按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位,是電容處于一個(gè)短路電路中,釋放了所有的電能,電阻兩端的電壓增加

39、所引起的。時(shí)鐘電路:典型的晶振取11.0592MHz,用于有串口通迅的場合。單片機(jī)模塊接線圖如圖10所示:圖10 單片機(jī)接線圖按照單片機(jī)I/O口的分配,將各個(gè)模塊分別接在單片機(jī)相應(yīng)的I/O口線上,單片機(jī)上電復(fù)位后,各模塊就可以根據(jù)各子程序的執(zhí)行而執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。在單片機(jī)的精確控制下,各模塊都按照一定的控制規(guī)律有序且穩(wěn)定的工作,從而最終達(dá)到控制水溫的目的。2.6 鍵盤與顯示單片機(jī)所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之兩種。1. 編碼鍵盤本身除了按鍵之外,還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。只要按下編碼鍵盤的某個(gè)鍵,他就能夠產(chǎn)生該鍵的代碼,并稱為鍵碼。與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào),以通知CPU接受鍵碼,編碼鍵盤的

40、優(yōu)點(diǎn)是使用比較方便,亦不需編寫太復(fù)雜的程序。其缺點(diǎn)是使用的硬件電路較復(fù)雜。2. 非編碼鍵盤的按鍵是排成行、列矩陣形式的。按鍵的作用僅僅是簡單的實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的接通或斷開,因此必須有一套相應(yīng)的程序與支配合,才能產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼,非編碼鍵盤幾乎不需要附加什么硬件電路。因此為了簡潔電路,我們使用非編碼鍵盤。但使用非編碼鍵盤還需要使用軟件來解決按鍵的識(shí)別,防抖動(dòng)以及如何產(chǎn)生鍵碼的問題。用單片機(jī)的并行口P1接4*4矩陣鍵盤,以P1.0P1.3作輸入線,以P1.4P1.7作輸出線。每個(gè)按鍵有它的行值和列植,行值和列植的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼,通過編碼去做相應(yīng)的處理。鍵盤電路如圖11所示: 圖11 鍵盤電路圖中

41、各個(gè)按鍵的功能定義如下。 復(fù)位鍵:按下復(fù)位鍵,對所有硬件進(jìn)行復(fù)位操作;設(shè)定鍵:按下設(shè)定鍵,可以對目標(biāo)溫度、報(bào)警溫度上下限進(jìn)行設(shè)定;09鍵:當(dāng)按下設(shè)定鍵后,可以利用數(shù)字鍵方便簡捷地進(jìn)行溫度設(shè)定;取消鍵:如果不想對當(dāng)前參數(shù)進(jìn)行更改,則可以按下該鍵取消更改。確定鍵:當(dāng)要更改參數(shù)時(shí),按下“確定”鍵進(jìn)行確認(rèn)后才能產(chǎn)生效果,否則無效;其中設(shè)定鍵與單片機(jī)的INT0引腳相連接09、確定、取消等鍵采用四行四列的方式連接單片機(jī)P0口,復(fù)位鍵可以實(shí)現(xiàn)硬件復(fù)位的功能,與R、C 構(gòu)成復(fù)位電路。由于按鍵是機(jī)械觸點(diǎn),當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)閉合和斷開時(shí),觸點(diǎn)會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象,為了準(zhǔn)確的判斷每次有效按鍵,對每次按鍵只做一次響應(yīng),就必須考慮消

42、除抖動(dòng)。在此我們選用雙穩(wěn)態(tài)去抖法使用兩個(gè)與非門構(gòu)成RS觸發(fā)器電路實(shí)現(xiàn)按鍵去抖,其去抖電路如圖12所示: 圖12 去抖電路 本設(shè)計(jì)的顯示部分要求能夠?qū)λ疁剡M(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,因此顯示元件的選擇非常重要。若用數(shù)碼管來顯示時(shí)間溫度的數(shù)據(jù)操作會(huì)比較方便,但是這種方式需要用到的數(shù)碼管數(shù)量比較多,占用的I/O口也就自然而然的變多了,這樣就會(huì)造成I/O口的利用率不高的現(xiàn)象;而如果用LCD來顯示,雖然在編寫程序是在一定程度上比數(shù)碼管顯示程序編寫要稍微的復(fù)雜一些,但是它占用的I/O資源相對來說會(huì)比較的少,并且能顯示出來的內(nèi)容要比數(shù)碼管顯示的內(nèi)容豐富很多,不僅能顯示溫度數(shù)值還能顯示英文字符。LCD12864液晶顯示器能

43、夠滿足本設(shè)計(jì)要求,它不僅可以顯示溫度數(shù)值,而且還能夠顯示溫度的實(shí)時(shí)變化曲線。它還能夠顯示1616的點(diǎn)陣漢字字形。其引腳DB0DB7分別接單片機(jī)的P0.0P0.7;使能信號(hào)引腳E接單片機(jī)P2.1接口;P2.2接顯示屏的讀寫信號(hào)引腳;片選信號(hào)CS1、CS2分別接P2.5、P2.4接口,其與單片機(jī)的引腳連接如圖13所示:圖13顯示屏與單片機(jī)引腳連接 2.7 電源設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)所用到的電壓有+5V、+15V和-10V的,所以必須設(shè)計(jì)出既能輸出+5V、+15V的又能輸出-10V的電壓。其電路圖如圖14所示:圖14 電源電路本電源電路相當(dāng)于一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,需要用到7815穩(wěn)壓管、7805穩(wěn)壓管以及791

44、2穩(wěn)壓管。直流穩(wěn)壓電源是一種將220v工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出直流電壓的裝置,它主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路這四部分電路組成,其原理圖如圖15所示圖: 圖15穩(wěn)壓電路原理 (1)電源變壓器:是降壓變壓器,它將電網(wǎng)供給的交流電u1(220v、50Hz)降壓后,得到符合電路需要的交流電壓u2,并送給整流電路。 (2)整流電路:利用單向?qū)щ娫?,?0Hz的正弦交流電u2變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓u3。 (3)濾波電路:可以將整流電路輸出電壓u3中的交流分量大部分濾除,從而可以得到比較平直的直流電壓uI。 (4)穩(wěn)壓電路:但上述直流輸出電壓uI,還會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波

45、動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化,在對直流供電要求較高的場合,還需要使用穩(wěn)壓電路,以保證輸出電壓更加穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路就能滿足使輸出的直流電壓Uo更加穩(wěn)定的要求。其中7815穩(wěn)壓電路和7912穩(wěn)壓電路所得到的輸出電壓主要用于IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。7912穩(wěn)壓電路得到的輸出電壓要經(jīng)過分壓,得到一個(gè)-10V電壓用于IGBT驅(qū)動(dòng)電路。7805穩(wěn)壓電源所得到的輸出電壓為+5V,主要給單片機(jī)以及各模塊提供工作電壓。東華理工大學(xué)(論文) 第3章 軟件設(shè)計(jì)第3章 軟件設(shè)計(jì)3.1 編寫程序語言的選擇匯編語言是一種面向機(jī)器的語言,它能夠直接管理和控制硬件設(shè)備,占用的存儲(chǔ)空間比較小,運(yùn)行效率高,屬于低級語言,脫離不開具體的的機(jī)器硬

46、件,因此缺乏通用性,可移植性差。即使完成較簡單的工作也需要大量匯編語言代碼,易產(chǎn)生bug,難于調(diào)試,同時(shí)編程人員必需對對單片機(jī)的硬件和指令有深入的了解。C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言,同時(shí)具有高級語言和匯編語言的特點(diǎn)。C語言簡潔緊湊、靈活方便、運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型豐富、可移植性好、表達(dá)力強(qiáng)。由于C語言程序比用匯編程序更符合人們的思考習(xí)慣,且較易調(diào)試,故本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。3.2數(shù)字PID控制原理數(shù)字PID算法是用差分方程來近似實(shí)現(xiàn)的,用差分方程表示的PID控制規(guī)律的理想算式是: U(t)=Kpe(t)+1/Tie(t)dt+Tdde(t)/dt (1)單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào),上式可等價(jià)于:

47、Un=Kpen+T/Ti+Td/T(e(n)-e(n-1) (2)寫成遞推公式: Un=Un-1+Kpen-e(n-1)+T/Tie(n)+Td/T(e(n)-2e(n-1)-e(n-2) (3) 其中,Un為第n次的采樣值,Un-1為第n-1的采樣值,en為第n次采樣的偏差量;e(n-1)為第n-1次采樣的偏差量;T為采樣周期;Ti為積分時(shí)間;Td為微分時(shí)間;Kp為比例系數(shù)。3.3 單片機(jī)的資源分配3.3.1 I/O口的分配P0.0P0.7用于控制LCD12864對溫度的顯示,P1.0P1.3控制鍵盤的輸入線,P1.4P1.7控制鍵盤的輸出線,P2.0用于接收溫度傳感器DS18B20傳來的溫

48、度信號(hào)以及控制傳感器進(jìn)行采樣,P2.1使能端口,P2.2控制LCD12864進(jìn)行讀寫操作,P2.3控制LCD顯示數(shù)據(jù)或溫度曲線,T0用于定時(shí)溫度采集,T1用于控制IGBT,外部中斷0用于鍵盤掃描。3.3.2 定時(shí)計(jì)數(shù)器的分配定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0:工作方式為16為的定時(shí)器(定時(shí)器方式,方式1),用于溫度采集模塊,定時(shí)6S,每隔6S采集一次溫度數(shù)據(jù)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1:工作方式為16位的定時(shí)器(定時(shí)器方式,方式1),用于加熱控制模塊,控制IGBT的通斷。3.3.3 外部中斷的使用分配外部中斷0():定義為電平觸發(fā)方式,低電平有效,用于鍵盤掃描模塊,當(dāng)有按鍵按下時(shí)引腳上出現(xiàn)低電平,向CPU請求中斷,通過鍵

49、盤掃描程序進(jìn)行按鍵識(shí)別。3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖本系統(tǒng)主要分為測溫模塊、顯示模塊、鍵盤掃描模塊以及溫度控制模塊,各個(gè)模塊的程序流程圖如下所示:主程序流程圖如圖16所示: 圖16 主程序流程圖系統(tǒng)上電后,系統(tǒng)初始化,設(shè)定PID參數(shù)、定時(shí)器賦初值,12864LCD顯示初始字幕,之后就開始判斷是否有按鍵被按下,若無按鍵按下,則繼續(xù)判斷;若有按鍵按下,則判別按下的是什么鍵,然后進(jìn)入相應(yīng)的子程序,直到結(jié)束。35東華理工大學(xué)(論文) 第3章 軟件設(shè)計(jì)鍵盤掃描模塊程序流程圖如圖17所示: 圖17 鍵盤掃描采用中斷的方式進(jìn)行鍵盤掃描。當(dāng)掃描到有鍵被按下時(shí),執(zhí)行相應(yīng)的去抖程序,進(jìn)行去抖,在執(zhí)行相應(yīng)的子程序就能找到

50、并識(shí)別按鍵。定時(shí)器T0主要用于定時(shí)溫度檢測,程序流程圖如圖18所示: 圖18 定時(shí)溫度采集流程圖溫度檢測我們采用定時(shí)的方式,利用定時(shí)器T0,設(shè)定定時(shí)時(shí)間為6S,即每6S DS18B20進(jìn)行一次溫度檢測,然后將檢測得到的溫度值送給單片機(jī)進(jìn)行分析處理。定時(shí)器T1主要用于控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間,程序流程圖如圖19所示: 圖19 IGBT控制流程圖IGBT的導(dǎo)通時(shí)間就是電熱杯的加熱時(shí)間,定時(shí)器T1可以用于IGBT的導(dǎo)通定時(shí),從而控制電熱杯加熱。DS18B20溫度檢測流程圖,如圖20所示: 圖20 DS18B20溫度采集流程圖單片機(jī)上電后,DS18B20進(jìn)行復(fù)位,然后開始測溫,所測溫度值可以直接讀出,最

51、后傳給單片機(jī)進(jìn)行分析處理。東華理工大學(xué)(論文) 第4章 調(diào)試部分 第4章 調(diào)試部分4.1 調(diào)試方案本設(shè)計(jì)的調(diào)試部分主要分為:各個(gè)子模塊的調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。其中子模塊的調(diào)試主要是在該模塊設(shè)計(jì)好之后,根據(jù)該子模塊要達(dá)到的的要求以及功能進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)試,只有當(dāng)各個(gè)子模塊的功能都達(dá)到要求后才會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。所謂系統(tǒng)調(diào)試,就是將所有子模塊按照單片機(jī)的資源分配組合在一起,看整個(gè)系統(tǒng)能否按照當(dāng)初的設(shè)計(jì)要求正常工作。我們調(diào)試的原則是“先設(shè)計(jì)好一個(gè)模塊,馬上進(jìn)行調(diào)試,有問題就馬上修改,在調(diào)試”,反復(fù)的調(diào)試,直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。4.2 調(diào)試方法和軟件調(diào)試所用到的儀器有:、溫度計(jì)、數(shù)字萬用表、手表、proteus等。 溫度計(jì)是用來測量水溫的,將其所測得的數(shù)值與DS18B20相比較,就可以初步得出本設(shè)計(jì)測溫部分的測量精度;數(shù)字萬用表則主要用于測試個(gè)部分電路中的電阻、壓降、電流等與電相關(guān)的參數(shù);手表用于測試從常溫加熱到目標(biāo)溫度所需的時(shí)間;proteus則用于軟件仿真。東華理工大學(xué)(論文) 結(jié)論 結(jié)論我們設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)是基于AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的,它不僅可以對當(dāng)前水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示,而且還可以根據(jù)使用者的需求做出相對應(yīng)的控制動(dòng)作。本設(shè)計(jì)控制系

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