春趙建華-12615313畢業(yè)答辯

論文題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)控溫系統(tǒng)與應(yīng)用設(shè)計(jì)

姓名:趙建華學(xué)號(hào):12615313天津?qū)W習(xí)中心2024/4/28本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的主要組成部分2.自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)3.單片機(jī)控溫體系的應(yīng)用本設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的問(wèn)題1．單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用2.溫度控制系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)綜述本設(shè)計(jì)的目的和意義單片機(jī)爐溫測(cè)控系統(tǒng)的原理框圖框圖主要包括：模擬量輸入通道、數(shù)字量輸出通道、鍵盤(pán)以及顯示器。模擬量輸入通道由溫度檢測(cè)及放大部分和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。為了降低成本，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，輸出信號(hào)經(jīng)精密放大器放大到A/D轉(zhuǎn)換所需阻以改變放大倍數(shù)，的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，根據(jù)熱電偶分度號(hào)和量程的不同，可選擇和調(diào)整放大器的反饋電從而實(shí)現(xiàn)溫度標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換功能由ADC0809完成，它是一種逐次逼近式8路模擬輸入、8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。由于爐溫度化緩慢，輸入通道中沒(méi)有設(shè)置采樣保持器。數(shù)字輸出通道輸出能改變固態(tài)繼電器通斷的高低電平，因此省去了D/A轉(zhuǎn)換器，僅用了一條I/O線。鍵盤(pán)和顯示部分由8255A、四個(gè)共陰極數(shù)碼管、4×4行列式鍵盤(pán)和三個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成，其中顯示器用于爐內(nèi)溫度顯示及溫度給定植顯示。鍵盤(pán)輸入溫度給定值。測(cè)溫電路的選擇與設(shè)計(jì)測(cè)溫電路的選擇與設(shè)計(jì)測(cè)量放大電路

熱電偶傳感器的輸出信號(hào)都在毫伏級(jí)，而ADC0809的參考電壓為+5V，其滿量程可以分為256個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步，最小的單位為1LSB,若要增大信號(hào)檢測(cè)的靈敏度，只有將傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后再送入ADC0809的模擬通路。且其中包含工頻、靜電和磁耦合等共模干擾，對(duì)這種電路放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，因此宜采用測(cè)量放大電路。電路圖如下：

測(cè)溫電路的選擇與設(shè)計(jì)測(cè)量放大電路圖：

接口電路設(shè)計(jì)

A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，但目前應(yīng)用較廣泛的主要有3種類型：逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)選用最常用的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，其典型轉(zhuǎn)換速度為100us。ADC0809的數(shù)據(jù)采集精度為1/256，即0.04%，與微波檢測(cè)電路輸出信號(hào)的精度相匹配。如果采用精度較高的ADC芯片，其輸出數(shù)據(jù)的后幾位并不可靠，造成了不必要ADC芯片的浪費(fèi)。ADC0809由8路模擬開(kāi)關(guān)、8位的A/D轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器及地址鎖存譯碼器等組成8255A與AT89C51接口硬件電路設(shè)計(jì)8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程輸入/輸出接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，即A口、B口、C口和3種工作方式，并且C口具有按位操作功能，是一種功能很強(qiáng)的接口芯片。本設(shè)計(jì)就選用8255A芯片作為AT89C51單片機(jī)的I/O口擴(kuò)展，使其滿足鍵盤(pán)和顯示的需要。鍵盤(pán)與顯示器接口電路顯示器顯示方式LED顯示器是由發(fā)光二極管組成的，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。(1)靜態(tài)顯示：就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用于字形代碼。(2)動(dòng)態(tài)顯示：就是把所有顯示器的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。鍵盤(pán)顯示電路鍵盤(pán)顯示電路中，在AT89C51單片機(jī)上擴(kuò)展一片8255A芯片，無(wú)需外加任何邏輯電路，8255A的地址線A1、A0經(jīng)74LS373接于P0.1、P0.0；片選端CS與P2.0接通；8255A的控制線、直接接于AT89C51的、端；數(shù)據(jù)線D0～D7接于P0.0～P0.7。采用AT89C51單片機(jī)擴(kuò)展I/O接口芯片8255A實(shí)現(xiàn)四位LED顯示和16鍵鍵盤(pán)的顯示器接口電路。利用8255A的A口則作為段選口，B口的低4位為鍵盤(pán)輸入口，對(duì)應(yīng)0～3行，C口作為4位LED顯示的位選口，其中，PC0～PC3分別對(duì)應(yīng)位LED0～LED3，C口同時(shí)用作鍵盤(pán)的列掃描口。由于采用共陰極數(shù)碼管，因此C口輸出低電平選中相應(yīng)的位，而A口輸出低電平點(diǎn)亮相應(yīng)的段。鍵盤(pán)需輸入溫度給定值，顯示器顯示當(dāng)前溫度值和給定溫度值。輸出控制電路輸出控制電路主要完成經(jīng)單片機(jī)控制系統(tǒng)處理后的控制信號(hào)如何反作用于被控對(duì)象，單片機(jī)控制各種各樣的高壓、大電流負(fù)載，這些大功率負(fù)載如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等，顯然不能用單片機(jī)的I/O線來(lái)直接驅(qū)動(dòng)，而必須通過(guò)各種驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)。此外，為了隔離和抗干擾，有時(shí)需加光電耦合器。本設(shè)計(jì)主要完成電加熱爐的調(diào)功輸出控制。此處選用的核心元件為SSR(SolidStateRelay)，即固態(tài)繼電器。它是一種新穎的四端以弱控強(qiáng)的無(wú)觸點(diǎn)功率控制元件。其特點(diǎn)是輸入控制電壓低（3V～14V），驅(qū)動(dòng)電流?。?mA～15mA），輸出與輸入采用光電隔離，使強(qiáng)電與弱電完全分離，輸出無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪聲，開(kāi)關(guān)速度快。它事實(shí)上將光電隔離器、驅(qū)動(dòng)器、可控硅、阻容吸收等器件做在一起，用環(huán)氧樹(shù)脂全灌封裝，具有防塵、耐濕、耐振、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件主要包括以下幾個(gè)部分：主程序、參數(shù)調(diào)節(jié)中斷服務(wù)程序、采樣中斷服務(wù)程序、控制中斷服務(wù)程序、數(shù)字濾波程序、PID計(jì)算程序以及無(wú)符號(hào)雙字節(jié)乘法程序。主程序完成初始化并啟動(dòng)ADC0809采樣溫度，參數(shù)