單片加熱爐溫度控制器機(jī)

1、本科生課程設(shè)計(jì)（論文）遼寧工業(yè)大學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）目：加熱爐溫度控制器設(shè)計(jì)院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級：電氣092學(xué) 號： 090303040學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：2012. 06. 24-2012. 07. 06III 5劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院教研室： 電氣工程及其自動(dòng)化號 學(xué)92 no 電課程設(shè)計(jì) （論文） 題目課程設(shè)訃(論文)任務(wù)熱溫務(wù)最胺理商數(shù)費(fèi)飩求心哄臉統(tǒng) 加。任PU跛罰騎參融皿要卅觀預(yù)系 溫量計(jì)CP溫步程術(shù)苗 計(jì)5 r按述 高氣設(shè) 123.4 技1 .2.設(shè)2.3.闡進(jìn)度訃劃剛術(shù)心閔進(jìn)剛佻1

2、 ri辯 查總CP溫步程軟設(shè)答 天天仔天天天天天僅 123-5-67891 第第第第第第第第第指導(dǎo)教師評語及成績?nèi)赵?郭年 幣 答 豊 質(zhì) 文 論 :統(tǒng) 時(shí) 成 平 總注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60%答辯20%以白分制計(jì)算本文主要從硬件和軟件兩方面介紹了如何運(yùn)用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)加熱爐的溫 度控制系統(tǒng)，說明了怎么實(shí)現(xiàn)對加熱爐溫度的控制，并對硬件原理圖和程序流程 圖作了簡潔的描述。還介紹了在加熱爐溫度控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)中的一些主要 技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)主要以89C51單片機(jī)為核心，11 LED顯示電路，鍵盤輸 入電路，模擬檢測電路，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制電路等構(gòu)成。用89C51單

3、片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度檢測電路是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，是整個(gè)單片機(jī) 溫度控制系統(tǒng)設(shè)汁中不可缺少的一部分，該系統(tǒng)利用溫度傳感器對溫度進(jìn)行了實(shí) 時(shí)釆集與檢測，從而對加熱爐的溫度進(jìn)行更精確的控制。本設(shè)計(jì)介紹的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)主要內(nèi)容包有系統(tǒng)方案、元器件選擇、系 統(tǒng)理論分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等兒方面。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度傳感器；溫度檢測;I 5劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）目錄1 1* 1加熱爐溫度控制器概況11.2本文研究內(nèi)容1第2章CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)32加熱爐溫度控制器總體設(shè)計(jì)方案32.1.1加熱爐溫度控制框圖設(shè)計(jì)32.1.2工作過程分析32.2 CPU的選擇42.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)52.4時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

4、62.5 CPU最小系統(tǒng)圖6第3章輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)83溫度傳感器的選擇83.2溫度檢測接口電路設(shè)計(jì)8321 A/D轉(zhuǎn)換器83.2.2模擬量檢測接口電路圖93.3四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與單片機(jī)接口電路103.4人機(jī)對話接口電路設(shè)計(jì)113.4.1按鍵設(shè)計(jì)113.4.2顯示電路設(shè)計(jì)11第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134軟件實(shí)現(xiàn)功能及主程序設(shè)計(jì)134.2模擬量檢測流程圖設(shè)計(jì)144.3步進(jìn)電機(jī)流程圖設(shè)計(jì)154.4中斷系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)15第5章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析175系統(tǒng)原理圖1755.2系統(tǒng)原理綜述17第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié)19參考文獻(xiàn)20I 5劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論1.1加熱爐溫度控制器概況隨著社會(huì)的發(fā)展，溫度

5、的測量及控制變得越來越重要。溫度是生產(chǎn)過程和科 學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必 須對生產(chǎn)工藝過程中的主要參數(shù)，如溫度，壓力，流量，速度等進(jìn)行有效的控制。 其中溫度的控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。準(zhǔn)確測量和有效控制溫度是優(yōu) 質(zhì)，高產(chǎn)，低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。在工業(yè)的研制和生產(chǎn)中，為了保證生產(chǎn) 過程的穩(wěn)定運(yùn)行并提高控制精度，采用微電子技術(shù)是重要的途徑。它的作用主要 是改善勞動(dòng)條件，節(jié)約能源，防止生產(chǎn)和設(shè)備事故，以獲得好的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì) 效益。加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、 感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化

6、工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面 處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。加熱爐按爐溫分 布，爐膛沿長度方向可分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微機(jī) 原理、自動(dòng)控制原理、傳感器原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤顯示技 術(shù)等諸多方面的知識，是對所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用。本課題釆用98c51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單 和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。1.2本文研究內(nèi)容溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、 機(jī)械等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。對于不同場所

7、、不同工藝、所需溫度高低、范圉不同、精度不同，釆用的測 溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方式也有所不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度 的精度不同、時(shí)效不同，則對數(shù)據(jù)釆集的精度和釆用的控制算法也不同，因而， 對溫度的測控方法多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測量 和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機(jī)對溫度進(jìn)行測控的技術(shù), 也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來越顯示出其優(yōu)越性。現(xiàn)在我們完全 可以運(yùn)用單片機(jī)和電子溫度傳感器對某處進(jìn)行溫度檢測，而且我們可以很容易地 做到多點(diǎn)的溫度檢測，如果對此原理圖稍加改進(jìn)，我們還可以進(jìn)行不同地點(diǎn)的實(shí) 時(shí)溫度檢測和控制。本次設(shè)計(jì)：加熱爐溫度

8、控制器的設(shè)計(jì)，正是運(yùn)用單片機(jī)和溫度傳感器對溫度 進(jìn)行控制。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：以89C51單片機(jī)為核心，高溫加熱爐利用煤氣 加熱，通過傳感器測量溫度，四相5V. 1A步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。具體設(shè)計(jì)任務(wù)：1. CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2. 溫度傳感器及接口電路設(shè)計(jì)3. 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)4. 程序流程圖設(shè)訃及程序清單編寫5. 溫度控制范圍:0-1800°C6. 工作電源220V5第2章CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1加熱爐溫度控制器總體設(shè)計(jì)方案2加熱爐溫度控制框圖設(shè)計(jì)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以89C51單片機(jī)為控制核心，輔以釆樣電路，驅(qū)動(dòng)電 路，步進(jìn)電機(jī)電路

9、對電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的原理框圖如圖2.1 所示。其基本控制原理為：用鍵盤將溫度的設(shè)定值送入單片機(jī)，通過信號采集電 路將溫度信號采集到后，送到A/D轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng) 進(jìn)行控制運(yùn)算，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)而控制加熱爐的溫度。圖2加熱爐溫度控制框圖2.1.2工作過程分析山溫度控制器工作流程圖分析具體的工作過程。首先，通過熱電耦釆集加熱 爐中的溫度，通過相應(yīng)的電路使溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。山于單片機(jī)制能識別 數(shù)字量，因此還需要經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，使模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號。A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)入單片機(jī)89C51后，由程序算法，判斷溫度是不是超 過設(shè)定值，并且有相應(yīng)的

10、鍵盤顯示電路，用以顯示加熱爐的溫度。根據(jù)判斷溫度 是否超過設(shè)定值，山單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)控制電磁閥，從而通過 閥門的控制就可以控制煤氣的進(jìn)氣量多少。也就可以達(dá)到對加熱爐溫度的調(diào)節(jié)和控制。2.2 CPU的選擇單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，乂稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四 代電子計(jì)算機(jī)。它把中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器計(jì)數(shù)器 集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠 性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端 裝置。因此，在本課題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)中，采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，選用89C51單 片機(jī)。芯片引腳如圖

11、2.2所示：VSS :接地端。VCC:電源端。正常操作及對FLASH ROM編程和驗(yàn)證時(shí)接+3V電源。23456789101 112131415161718192()P1.0 Pl.i P1.2 P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7 RESETP3.0P3.1P3.2P3.3 卩3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1VSS89c51P0.6 P0.7EA ALE PSENP2.7 P2.6P2.2P2Q3938373635343332313()292827262524232221U Q J 2.3.4,5 【1K ( ( ( ( V p p p p p P圖2.2 89C51芯

12、片引腳POD：是雙向8位三態(tài)I/O 口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低8位地 址線和8位數(shù)據(jù)線；在FLASH ROM編程時(shí)，它輸入指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí), 則輸出指令。P0 口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。P1 口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口。在對FLASH ROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受低8位地址。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口。在訪問外部存儲(chǔ) 器時(shí)，它送出高8位地址。在對FLASH ROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收高8 位地址和其他控制信號。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8

13、位雙向I/O 口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL 門電路。RST:復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期 以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存允許信號。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號。EA/VPP:訪問內(nèi)、外部程序存儲(chǔ)器控制信號。接高電平時(shí)，CPU訪問并執(zhí)行 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令，但當(dāng)程序計(jì)數(shù)器值超過OFFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部 程序存儲(chǔ)器中的程序。接低電平時(shí)，CPU只訪問并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)

14、行的基本模塊。復(fù)位是單片機(jī) 的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，其作用是使CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。因此， 復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身不能自動(dòng)復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的 外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)的。如圖2.3所示。當(dāng)89C51通電，時(shí)鐘電路開始工作，在單片機(jī)的RST引腳加上大于24個(gè)時(shí) 鐘周期以上的正脈沖，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H, PO-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H,其他專用寄存器被清0。RST 由高電平降為低電平后，系統(tǒng)從0000H地址開始執(zhí)行程序。圖2.3復(fù)位電路I 5劈本

15、科生課程設(shè)計(jì)（論文）2.4時(shí)鐘電壑訐3()pF功能部件的運(yùn)行鍛I以射觸控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍單片機(jī)恤不一拍的工作。hX 時(shí)鐘頻率直接斗響到單片機(jī)的速度。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有 兩種方式，一種屛醬時(shí)鐘方式，/一種是外部時(shí)鐘方式。如圖2.4所示。j30pFC2|口11.0592mHz730pF圖2.4時(shí)鐘電路2.5 CPU最小系統(tǒng)圖89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越 大處理速度越快。如圖2.5所以。CPU最小系統(tǒng)圖山89C51單片機(jī)、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成。89C51單片機(jī) 最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，89C51單 片機(jī)最

16、小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。I 5劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第3章 輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)3.1溫度傳感器的選擇傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器，如熱電阻、熱敬電阻，在一些溫度范圍內(nèi)線性不 好，需要經(jīng)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償；集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敬度 高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號處理電路以及需 要的邏輯控制電路集成在單片ic上，有尺寸小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常見的模擬溫 度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出 型以及熱電偶溫度傳感器。經(jīng)比較選擇鉗銬30-鉗銬6熱電偶。熱電偶工作原理：如果兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體形成回路

17、，直接測溫端叫測 量端，接線端子端叫參比端，當(dāng)兩端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，那 么兩端之間就會(huì)存在Seebeck熱電勢，這種物理現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)或熱電效應(yīng)。 熱電勢隨著測量端溫度升高而增加，熱電勢的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端 溫差有關(guān)，和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)的長度、直徑無關(guān)。3.2溫度檢測接口電路設(shè)計(jì)321 A/D轉(zhuǎn)換器1>CLK rrDGNDREFADJ282273VO xvp-264W lx rtT255HRFN246nD匸八SHUT237r)7228ha219MO ns2010n 11911D3/D1 I D2/D101812171316n l /noAGND14U 1/

18、 L/7 nn/r«15Ov/ L»圖3.1 MAX 197引腳圖山于溫度是一種模擬信號，則山信號采集電路采集的信號是一種模擬信號， 而且頻率很低，但是單片機(jī)所識別的是具有高低電位的數(shù)字信號，這就要求在信 號處理號處理中必須把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號從而輸出給單片機(jī)處理。在設(shè)計(jì)的技術(shù)要去當(dāng)中，要求溫度測量范圍是從O-18OO°C可調(diào)。并且誤差為 2°Co也就是分辨率為2/1800=1/900。對于這種分辨率要求較高的情況。通過所選 用的A/D精度一定要滿足要，否則誤差就會(huì)變大。也就會(huì)影響控制的精度。主要常用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有8位分辨率的ADC080

19、9. 12位分辨率 的MAX 197等。由于設(shè)計(jì)系統(tǒng)精度的要求為1/1000,因此選用MAX 197。如圖 3.1所示。3.2.2模擬量檢測接口電路圖模擬量檢測接口電路曲A/D轉(zhuǎn)換器、89C51單片機(jī)和溫度傳感器組成。溫度 傳感器采用釦銬30-鉗錯(cuò)6熱電偶。山熱電偶采集來的溫度經(jīng)過MAX197,把模 擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送給89C51處理和進(jìn)一步控制。如圖3.2所示。/s/9/)/r/rM/>CLKCSWRRDHBENSHDND7D6D5D4D3/DIID2/D10D1/D9D0/D8DGND VDD REF REFAD 1NTCH7CH6CH5CH4CH3CH2 CHI CHO AG

20、ND丄-一2 一 ？ 一 2 一？ 1 -1-1 一 1 -17 -6 -5- -4 -3 -2-1 -O -MAX197PIO PH Pl 2Pl 3P14Pl 5P16PI7POOPOIP02P03P04P05P06P072£2223242526272S3915141716EA/VPP26XIP27X2RESETRXDTXDRDALE?PSENWRADCSINTIP20INTOP21P22TlP23TOP24P25107T30293.3四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與單片機(jī)接口電路圖3.3給出了四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與89C51單片機(jī)的接口電路。pl.O、pl.K pl.2 和pl.3分別經(jīng)光電耦合和驅(qū)

21、動(dòng)電路再加到電動(dòng)機(jī)A、B、C、D繞組。圖3.3四相步進(jìn)電機(jī)與89C51單片機(jī)的接口電路設(shè)其單拍相序?yàn)橐?gt;A>B C D ,電動(dòng)機(jī)工作方式記控制字如表 3所示。表3. 1四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作方式及控制字切：pl.3(D) pl.2 (C)pl(B) pl.O (A)通電繞組控制字1步0001A01H2步0010B02H單拍3步0100C03H4步1000D04H圖3.2模擬量檢測接口9I 5劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3.4人機(jī)對話接口電路設(shè)計(jì)3.4.1按鍵設(shè)計(jì)非編碼鍵盤可以分為兩種結(jié)構(gòu)形式：獨(dú)立式按鍵和行列式按鍵。崔三三三_圖3.4按鍵電路獨(dú)立式按鍵：是指直接用I/O 口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電

22、路，每一個(gè)按鍵占用一條 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生相互影響。圖3.4所示為一種獨(dú)立式按 鍵電路，當(dāng)圖中的某一個(gè)按鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的I/O 口線就變成低電平。當(dāng)程序查 詢到為低電平的I/O 口線時(shí)，就可以確定處于閉合狀態(tài)的鍵。獨(dú)立式按鍵的電路 的結(jié)構(gòu)和處理程序簡單，擴(kuò)展方便，但占用的I/O 口線相對較多，不適合在按鍵 數(shù)量較多的場合下釆用。行列式鍵盤：將I/O 口線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置 在行線和列線的交叉點(diǎn)上，這就構(gòu)成了行列式鍵盤。本設(shè)計(jì)有三個(gè)按鍵，共需要三個(gè)I/O 口線，占用的口線不多，因此可以釆用 獨(dú)立式按鍵。3.4.2顯示電路設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)

23、中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。其接口電 路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段a-h同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極 COM是各自獨(dú)立地受I/O線控制,這種顯示方式可以起到節(jié)省系統(tǒng)I/O 口的作用， 但是CPU的工作量會(huì)大大增大。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器 接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)顯示器亮，則取決于COM端，而這一端是 曲I/O控制的，所以我們就可以自行決定何時(shí)顯示哪一位了。而所謂動(dòng)態(tài)掃描就 是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。考慮到本系統(tǒng)的I/O 口有限所以釆用了動(dòng)態(tài)掃描的方法，由于是采用了 ULN2803和上拉電阻與數(shù)碼管相連

24、。具體電路圖3.5所示。此電路中，用于驅(qū)動(dòng)LED的8位段碼，8位LED相應(yīng)的”a”一”g"段連在一起, 它們的公共端連至輸出端。這樣當(dāng)選通某一位LED時(shí)，相應(yīng)的地址線輸出的是低 電平，所以這里選用共陰LED數(shù)碼管。15第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件實(shí)現(xiàn)功能及主程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的軟件主要實(shí)現(xiàn)的功能為:溫度傳感器測量的溫度信號經(jīng)信號的放 大與A/D轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量輸入單片機(jī)，經(jīng)過標(biāo)度變換、顯示碼處理后將 顯示碼送到數(shù)碼管上顯示出來。同時(shí)，單片機(jī)對輸入的數(shù)字量進(jìn)行處理控制步進(jìn) 電機(jī)，經(jīng)過步進(jìn)電機(jī)對閥門進(jìn)行控制。從而控制輸入煤氣量。主流程圖如圖4.1 所示。圖4主程序流程圖本科生課程設(shè)計(jì)

25、（論文）I Q仁尊系統(tǒng)的程序包括主程序、中斷服務(wù)程序和一些具有特定功能的子程序，是系 統(tǒng)軟件的主要組成部分。該系統(tǒng)的主程序有初始化（包括89C51的初始化、定時(shí)器初始化、中斷程序）、 A/D轉(zhuǎn)換，標(biāo)度變換，鍵盤掃描，鍵盤處理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制和功程療;模塊組成, 主流程圖如圖4.1所示。4.2模擬量檢測流程圖設(shè)計(jì)模擬量檢測電路是通過熱電偶檢測加熱爐的溫度，經(jīng)過MAX 197轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信息進(jìn)而送給單片機(jī)，單片機(jī)處理后山顯示電路顯示溫度，系統(tǒng)內(nèi)部按操作指令 執(zhí)行命令進(jìn)而控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如圖4.2所示。圖4.2模擬量檢測流程圖#I 5劈本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4.3步進(jìn)電機(jī)流程圖設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)直接收89

26、C51的數(shù)字信號,ll|89C51的編程控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn), 從而控制閥門的進(jìn)煤氣量，最終達(dá)到控制加熱爐的溫度。流程如圖4.3所示。圖4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制流程圖4.4中斷系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)89C51單片機(jī)片內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器TO和定時(shí)器Tlo 他們都有定時(shí)和事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對外部事件計(jì)數(shù)和檢 測等場合。本系統(tǒng)采用的就是89C51片內(nèi)計(jì)數(shù)器對按鍵及其顯示進(jìn)行定時(shí)，其流程圖如 4.4所示。中斷能夠極大地提高CPU的工作效率和處理問題的靈活性，具有實(shí)現(xiàn) 分時(shí)操作、實(shí)時(shí)處理和故障處理等功能。圖4.4中斷流程圖第5章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析5.1系統(tǒng)原理圖根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)部分

27、的功能和性質(zhì)，繪制系統(tǒng)原理圖如圖5.1所示。XX.-r4>LHIX!<X1JDE三三二二三4VCCH，_!17r>1/kCUCDtX2rrvteTTltfHBIXIMH7uxCM?卜inca»卜titCM5卜u>CM4卜U4CSJ LUJiDllCM： LDZiDlOcs： LDiitrc»> LU«tB415*0 LIXIOTlIXIOtl：IW4XTJIXT«XTtIX»«X7>VCW；»圖5.1系統(tǒng)原理圖5.2系統(tǒng)原理綜述為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，經(jīng)過認(rèn)真的分析和整理，以及對整體功能進(jìn)行

28、細(xì)化、分配，把系統(tǒng)的程序劃分為以下兒個(gè)主要模塊：1、初始化模塊：通過該模塊來對堆棧、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中斷和特殊功能寄 存器進(jìn)行賦值，有關(guān)寄存器的清零，以及計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的初值存放等。2、按鍵操作模塊：該模塊能夠在系統(tǒng)一上電后就開始對鍵盤進(jìn)行掃描，一旦 在相應(yīng)時(shí)刻檢測到有鍵按下，就會(huì)相應(yīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理程序，處理完畢后能夠返回 主程序。3、A/D轉(zhuǎn)換模塊：把溫度傳感器測量的溫度信號經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。4、顯示模塊：該模塊應(yīng)能夠把溫度值進(jìn)行準(zhǔn)確顯示。5、控制模塊：單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。23第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)介紹的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，可了解微機(jī)系統(tǒng)硬、軟件的構(gòu)成及各種 控制參數(shù)變化對系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)特性的影響。用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制實(shí)現(xiàn)溫度控制，可 提高系統(tǒng)的精度，