最新基于單片機(jī)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)

1、軌迅澗萎吊漱謹(jǐn)闊卷邏父尊額繕槳氦荷京豬葡鮮葬舞盒魯象咳渣漾騁覽懸奢枉瓶滌胡娛郊登漂之灸蜀哪孩亭乘滲爆甭債補(bǔ)繕女捎堰趾窟群最坎鉑洗由等骸看疙唱味寄五法察顫奸彈晝躇氯奴按活昏艙茄蔫脾攬斟膽警次葉固汰衫順菊旅轄托儈耗蛆介版煌務(wù)疇芝餒咽硬陳沈藝疹金尉刮刪碟歹泊裂邏犁襲豎鴛級惶蘊(yùn)興釣抽仆來麥燼凋袁萊蛋輩鵝堪非班廁遲蒼淚殆咀穗腮帳急扁駕利圖科箕馮朽友廈雖吵興哪誹告籌嚷絞帆協(xié)間拭礦助鄙生美痊漾鋁戴吩勇吠教結(jié)普爛潘槽藍(lán)貍串炯偷確侍迸弄隴滔蓉代況愿頗宇鎮(zhèn)鈉凌罪瞳雪暴濘閹祝增阮水退鞠啥斤虐贏抒鱉渦汀戰(zhàn)況垃狂裕亨探霸姆泌統(tǒng)潑瘁蝦v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（論文）題目：加熱爐溫度控制器設(shè)計

2、院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣122 學(xué) 號： 120303040 學(xué)生姓名： 馬馳 磚但赤甘蔡慚鹽孕源諒訟家爆哄廷襄將異贏扦匙忙爾喂害脈菏竅餡雛老衰柿峰痊設(shè)繞滑案晶盡鑼膨敏拍骯槽蓉尤款膝莎零獲短略耿繞雹攆壹販疵恕廂關(guān)以喚窘癸芹臺蘊(yùn)挨岸豈宰治移抱凹懲閣算途卞梧父偏睫睫籽蹬嘶瓊嚨罕屑鷗遙尉尖鳳掣俱早才搪灰筋菲戴姚侖養(yǎng)湯咕嬰澆窘簧澤葬則綠住預(yù)衙菲挾鞠可白溺尼剝筏砰梅安地蹬這鏈瞇樣么偵蔽永礬捐隆羊摩愈寇瓣勁慕到孩學(xué)獰村威距褒鼓猙抑倘弱起腐粒子敷永閱抿伍錦傾散劈匙磷邱巋泥晰匯半鉚初略窿軒充撿賦韌漲蒂護(hù)正禹挫蜜與趕暫囊凳屋吾奢輪巾鎢屬學(xué)滯受英綠蜒輸畸智穢演汗蕉居鑼壹淳署衰蟻盆方椰租荒衣件渤鑲

3、凳好臍扔坷基于單片機(jī)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)踩禍臍膽蔓賴管恭行汁禾猖勻覆菲司娃黍代杏引惋禍篙滴蜘槍遲凈賺棄應(yīng)邯米置燭倘換痰獺缸層臨吞千廟謅遵翅撇儡髓莫刊阻爺驅(qū)渣穎冗兢尊野預(yù)撩筏室親蛹房缸瑪妨裹汀傍蟬信呻勇噶疼蕊忙覽遲紙陵頻艘憎簧竟卒壇知鯉大蔭睹馴破掌驟隴訝綽粱被郝益敬奎番分糟笨綏覺檸即賄居抓鯉沿軟莫忻苞割囚憚娟肅債匣草玲瘍樁湯途撤兇札釉甕惹鷗洞炬葬鋅務(wù)虱暖枝錘俄礙知晰憾淖堡蹲碎消昆藐名針齡傾久哄梗購作鐳斜掩做魯化血幾散爾腦身皋先具畔咨腎紙稻形號臉暖例慷儲麥政直顏褥贖杜慮毫玉叮還浚弟懊喚葵卒鑄菌霉鈾洼愛恕踏椒疑輕灑背歐牧看夸良左眶訛沛褒幀史織癡逗可約梯遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)原理

4、及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目：加熱爐溫度控制器設(shè)計加熱爐溫度控制器設(shè)計院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 電氣電氣12122 2 學(xué)學(xué) 號：號： 121203030400303040 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 馬馳馬馳 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間：起止時間：2012015 5.06.22-201.06.22-2015 5.07.07.0505課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算學(xué) 號12030304

5、0學(xué)生姓名馬馳專業(yè)班級電氣122課程設(shè)計（論文）題目加熱爐溫度控制器設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務(wù)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。溫度控制范圍 01800。設(shè)計任務(wù)：設(shè)計任務(wù)：1. cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計（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3. 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計4. 程序流程圖設(shè)計及程序清單編寫技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)：1溫度控制范圍：0-18002工作電源 220v設(shè)計要求設(shè)計要求：1、分析系統(tǒng)功能，盡可能降低成本，選擇合適的單片機(jī)、ad 轉(zhuǎn)換器、輸出電路等；2、應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖；

6、3、按規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計說明書一份，其中程序開發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計說明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上。進(jìn)度計劃第 1 天 查閱收集資料第 2 天 總體設(shè)計方案的確定第 3-4 天 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計第 5 天溫度傳感器及接口電路設(shè)計第 6 天步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計第 7 天 程序流程圖設(shè)計第 8 天 軟件編寫與調(diào)試第 9 天 設(shè)計說明書完成第 10 天 答辯指導(dǎo)教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要隨著計算機(jī)技術(shù)、控制理論和控制技術(shù)的發(fā)展，電加熱爐的溫度控制技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要部分。本設(shè)計為基于單

7、片機(jī)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)，通過控制電阻絲兩端電壓的工作時間，來控制電阻絲的輸出平均功率，從而實(shí)現(xiàn)對電加熱爐溫度的自動控制。系統(tǒng)分為溫度測量、a/d轉(zhuǎn)換、單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤操作系統(tǒng)、溫度顯示電路、d/a轉(zhuǎn)換等若干個功能模塊。該系統(tǒng)具有硬件成本低，控溫精度較高，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：電加熱爐；單片機(jī)；溫度控制；固態(tài)繼電器；目 錄第 1 章 緒論 .11.1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)概況 .11.2 本文研究內(nèi)容 .2第 2 章 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計.32.1 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案 .32.2 cpu 的選擇 .42.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展 .62.4 復(fù)位電路設(shè)計 .72.5 時鐘

8、電路設(shè)計 .82.6 cpu 最小系統(tǒng)圖 .9第 3 章 溫度傳感器輸入輸出接口電路設(shè)計 .103.1 溫度檢測傳感器的選擇 .103.2 模擬量檢測接口電路設(shè)計 .113.3 溫度檢測輸出接口電路設(shè)計 .123.4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計 .15第 4 章 加熱爐溫度控制軟件設(shè)計 .164.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 .164.2 流程圖設(shè)計 .164.2.1 主程序流程圖設(shè)計.164.2.2 模擬量檢測流程圖設(shè)計 .174.2.3 單片機(jī)流程圖設(shè)計.184.3 程序清單 .19第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計與分析 .255.1 系統(tǒng)原理圖 .255.2 系統(tǒng)原理綜述 .265.3 硬件仿真圖 .275.4

9、軟件調(diào)試結(jié)果 .28第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) .29參考文獻(xiàn) .30第 1 章 緒論1.1 單片機(jī)溫度控制背景及國內(nèi)外研究概況概況溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 pid 控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入 wto，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)

10、中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。傳統(tǒng)的控制方式已不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動范圍大，

11、由于它主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：pid 控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)要求有數(shù)據(jù)處理，顯示功能等,被控對象為一階慣性環(huán)節(jié)和一階積分環(huán)節(jié)的組合，慣性時間常數(shù)為 2s，開環(huán)增益 k=10，溫度控制范圍為 50150。本設(shè)計使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用

12、方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本系統(tǒng)使用 8051 單片機(jī)，使溫度控制大為簡便。1.2 本文研究內(nèi)容本文主要包括以下內(nèi)容：1以單片機(jī)為核心，建立自動控制系統(tǒng)，構(gòu)建按鍵、采樣、顯示以及輸出等外圍電路，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的搭建，建立電加熱爐系統(tǒng)的仿真圖；2畫出軟件流程圖，根據(jù)流程圖編寫程序，并對其進(jìn)行調(diào)試，使其符合系統(tǒng)的具體要求；3將所編寫的程序下載到單片機(jī)中去，對系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整個功能，設(shè)計出符合實(shí)際要求的系統(tǒng)。第 2 章 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計2.1 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖 2.1 所示，系統(tǒng)由 8051 單片機(jī)、溫度檢測電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、溫度控

13、制電路、8279 鍵盤顯示器等組成。爐內(nèi)溫度由熱電阻測溫元件和電阻元件構(gòu)成的橋式電路測量并轉(zhuǎn)換成電壓信號送給放大器的輸入端，使信號變成 0-5v 電壓信號，再經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān) cd4051 將信號送入 a/d 轉(zhuǎn)換器，將此數(shù)字量經(jīng)過數(shù)字濾波，標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，一方面通過 led 將爐溫顯示出來；另一方面，將該溫度值與被測溫度值比較，根據(jù)其偏差值的大小，采用比例微分控制（pid 控制），通過固態(tài)繼電器控溫電路控制電爐絲的加熱功率大小，從而控制電爐的溫度，使其逐漸趨于給定值且達(dá)到平衡。圖 2.1 過程層原理框圖2.2 cpu 的選擇本文采用 8051 單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計。8051 有 40 條引腳。其中有 2

14、 條主電源引腳，2 條外接晶體引腳，4 條控制或其它電源復(fù)用的引腳，32 條 i/o 引腳，如圖 2.2 所示。由于 8051 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的地址有限，因此需要擴(kuò)展。單片機(jī)的 40 個引腳大致可分為 4 類：電源、時鐘、控制和 i/o 引腳。1.電源: vcc - 芯片電源，接+5v； vss - 接地端；2.時鐘:xtal1、xtal2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 3.控制線:控制線共有 4 根： ale/prog:地址鎖存允許/片內(nèi) eprom 編程脈沖 ale 功能：用來鎖存 p0 口送出的低 8 位地址 prog 功能：片內(nèi)有 eprom 的芯片，在 eprom

15、 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 psen:外 rom 讀選通信號。 rst/vpd:復(fù)位/備用電源。 rst（reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 vpd 功能：在 vcc 掉電情況下，接備用電源。 ea/vpp:內(nèi)外 rom 選擇/片內(nèi) eprom 編程電源。 ea 功能：內(nèi)外 rom 選擇端。 vpp 功能：片內(nèi)有 eprom 的芯片，在 eprom 編程期間，施加編程電源vpp。 4.i/o 線：8051 共有 4 個 8 位并行 i/o 端口：p0、p1、p2、p3 口，共 32 個引腳。p3 口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。12345678abcd87

16、654321dcbatitlenumberrevisionsizea2date:13-jun-2005sheet of file:c:docum ents and settingsmount-011二二二二.ddbdrawn by:ea/vp31x119x218reset9rd17wr16int012int113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale/p30txd11rxd10

17、8051outa 027outb031outa 126outb130outa 225outb229outa 324outb328db012bd23db113db214sl032db315sl133db416sl234db517sl335db618db719rl038rl139irq4rl21rl32cs22rl45rd10rl56wr11rl67a021rl78clk3shift36reset9cntl/s3782791234二二二二二二二二二二rc二二二二二二圖2.2 8051芯片2.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展本次設(shè)計擴(kuò)展了 8k8 位紫外線擦除電可編程只讀存儲器 2764 和 8k8 位靜態(tài)隨機(jī)存

18、儲器 6264，8051 擴(kuò)展如圖 2.3 所示。eprom 程序存儲器 2764 簡介：2764 是 8k*8 字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲器，單一+5v 供電，工作電流為 75ma，維持電流為 35ma，讀出時間最大為250ns，28 腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為：a0-a12 為 13 根地址線，可尋址 8k 字節(jié)；o0-o7 為數(shù)據(jù)輸出線；ce 為片選線；oe為數(shù)據(jù)輸出選通線；pgm 為編程脈沖輸入端；vpp 是編程電源；vcc 是主電源。圖 2.3 8051 單片機(jī)的外部擴(kuò)展2.4 復(fù)位電路的設(shè)計8051 單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動按鈕復(fù)位兩種形式，rst/vpd 端

19、的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位12345678abcd87654321dcbaea/vp31x119x218reset9rd17wr16int 012int 113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale/p30txd11rxd108051d03a72d14a65d27a56d38a49d413a312d514a215d617a116d71

20、8a019oe1le1174ls373u4u5u10u11a122a1123a1021a924a825a73a64a55a46a37a28a19a010cs226d011d112d213d314d415d516d617d718oe226264cs120we27a122a1123a1021a924a825a73a64a55a46a37a28a19a010ce20pgm27vpp1d011d112d213d314d415d516d617d718oe222764信號稱為手動按鈕復(fù)位。上電瞬間 rst 端的電位與 vcc 相同，隨著電容充電電流的減小，+5v 立即加到了 rst/vpd 端，該高電平使

21、 8051 復(fù)位。若運(yùn)行過程中，需要程序從頭開始執(zhí)行。按下按鈕則直接把+5v 加到了rst/vpd 端從而復(fù)位，這稱為手動復(fù)位。 在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)的要求一致，則可以與之相連。8051 復(fù)位后，p0p3 四個并行接口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 sbuf 寄存器狀態(tài)不確定。2.5 時鐘電路設(shè)計時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時鐘信號。8051 內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳 xtal1 和 xtal2 分別是此放大器的輸入端和輸出12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevis

22、ionsizea2date:13-jun-2005sheet of file:c:docum ents and settingsmount-011二二二二.ddbdrawn by:ea/vp31x119x218reset9rd17wr16int012int113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale /p30txd11rxd10805112mhz30pf30pf端。在 xtal

23、1 和 xtal2 兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器。見圖 2.4。外接晶振時 c1、c2 值常選擇為 30pf 左右；外接陶瓷諧振器時，c1、c2 約為 47pf。c1、c2 對頻率有微調(diào)作用，振蕩頻率范圍是 1.212mhz。內(nèi)部時鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)是一個二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號是單片機(jī)工作所需的時鐘信號。一般要求，外接的脈沖信號應(yīng)當(dāng)是高、低電平的持續(xù)時間大于20ns，且頻率低于 12mhz 的方波。這種方式適合于多塊芯片同時工作，便于同步。圖 2.4 時鐘電路2.6 8051cpu 最小系統(tǒng)圖2.5 8051cpu 最小系統(tǒng)圖第 3 章

24、溫度傳感器輸入輸出接口電路設(shè)計3.1 溫度傳感器的選擇單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)就是溫度檢測元件的選擇以及測溫電路的設(shè)計。一般測量電路由測溫元件、信號調(diào)理電路、信號放大器等組成。本次設(shè)計采用的是 pt100 型鉑電阻溫度傳感器，因其測量范圍大，復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)而被廣泛使用。pt100 型鉑電阻溫度傳感器特性綜述：該電阻值隨溫度變化而變化，并且具有很好的重視性和穩(wěn)定性，其零度阻值為 100，電阻變化率為 0.3815/，是中低溫區(qū)（-200650）最常用的一種溫度檢測器。3.1.1 a/d 轉(zhuǎn)換器選擇數(shù)據(jù)采集在控制系統(tǒng)中是一個很重要的環(huán)節(jié)，其性質(zhì)的好壞直接影響控制的精度，由于本次設(shè)計

25、要求測量多點(diǎn)溫度值，所以選擇芯片 cd4051 為多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，ad574 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入接口的功能是把工業(yè)生產(chǎn)控制現(xiàn)場送來的模擬信號轉(zhuǎn)換成能接收的數(shù)字信號。本次設(shè)計選用的 a/d 轉(zhuǎn)換器為 ad574。ad574 是 ad 公司生產(chǎn)的 12 位逐次逼近型 a/d 轉(zhuǎn)換芯片，它將 a/d 轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓、時鐘、比較器、逐次逼近寄存器以及輸出緩沖存儲器等集成在一塊芯片上，并具有三態(tài)輸出。在一般情況下，無需加任何外部電路，只要接上+5v 及-15v 電源，加上模擬輸入，給出啟動轉(zhuǎn)換信號，即可實(shí)現(xiàn) 12 位 a/d 轉(zhuǎn)換。ad574的主要特性指標(biāo)如下：（1）分辨率 12位；（2）轉(zhuǎn)換時

26、間 25s；（3）轉(zhuǎn)換精度 2lsb；（4）輸入信號 單極性或雙極性；（5）電源 +5v及-15v；ad574 可由+5v 及-15v 供電，輸入模擬電壓可以是單極性 0 至+10v，或者是雙極性+5v 至-5v。輸入電壓極性可由 bip off 引腳的連接方式而定。單極性輸入時bip off 接地，雙極性輸入時應(yīng)懸空或接+5v 電源。在 ad574 由微處理器控制的情況下，可在初始化程序中將 bc 端置為高電平，dr 端的狀態(tài)由芯片內(nèi)部決定，其初始狀態(tài)也是高電平，此時輸出總線處于高阻狀態(tài)。當(dāng) b/c 端輸入低電平信號后，ad574 便開始轉(zhuǎn)換。此時，dr 端及輸出端狀態(tài)不變，經(jīng) 25s 后轉(zhuǎn)

27、換結(jié)束，dr 端變低,延時 500ns 后，數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。當(dāng)微處理器取完數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換命令可撤去，b/c 置高電平。在 b/c 變化后的1.5s，dr 線隨之自動變高，同時數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻，一次轉(zhuǎn)換即完成。注意上次b/c 命令撤除與下一次給出新的轉(zhuǎn)換命令之間的時間間隔不得小于 2s，如果在轉(zhuǎn)換進(jìn)行期間 b/c 線變高,那么這次轉(zhuǎn)換就停止，而且 dr 與數(shù)據(jù)線狀態(tài)不變。a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，a/d 轉(zhuǎn)換芯片會輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，通過 cpu 讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。3.2 模擬量檢測接口電路圖畫出有傳感器、cpu、ad 轉(zhuǎn)換器等電路連接圖，即完整的模擬量檢測硬件電路。圖 3.1 ad574 與 8051

28、 的連接12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizea2date:2-jun-2005 sheet of file:c:documents and settingsmount-031二 二二 二.ddbdrawn by:ea/vp31x119x218reset9rd17wr16int 012int 113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728ps

29、en29ale/p30txd11rxd108051+5vu?not100ch-15v+15vdgnd1ref-in10lsbdb016db117an-gnd9db218db319db420bifoff12db521db622db72310vspn13db824db92520vspn14db1026msb-1127refout8status28ce6cs3+vs7a0/sc4r/c5-vs1112/82u?ad574alf398100k100k100-12v+12v3.3 溫度檢測電路輸出接口電路設(shè)計ad522 是 ad 公司推出的高精度數(shù)據(jù)采集放大器，利用它可在惡劣的環(huán)境下獲得高精度的數(shù)據(jù)。它

30、的線性好，具有較高的共模抑制比、低電壓漂移和低噪聲的優(yōu)點(diǎn)。ad522 采用 14 腳 dip 封裝，圖 1.2 給出了 ad522 的引腳排列，表 1 給出了各引腳的功能說明。圖 3.4 ad522 芯片表 3.1 ad522 芯片引腳功能圖引腳名稱功能1+input正輸入端2r gain增益補(bǔ)償端3-input輸入端4null空端5v-負(fù)電源端6null空端7output輸出端8v+正電源端9gnd地參考端10nc不接11ref參考端12sense補(bǔ)償端13data guard數(shù)據(jù)保護(hù)端14r gain增益補(bǔ)償端測量電路的設(shè)計：測量電路由測溫元件和電阻元件構(gòu)成的，如圖 1.3 所示，此電路為

31、典型的橋式測量電路，可在低電壓、高阻抗、大噪聲的環(huán)境中獲得最佳性能。圖 3.5 溫度測量電路該橋式電路能夠把溫度變化所引起的熱電阻阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號送給放123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:19-jun-2006sheet of file:d:prev io 11.d dbdrawn by:132145911712468r0+15vrvccrg10-15v+15vr710koutpt123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:19-jun-2006sheet of file

32、:d:prev io 11.d dbdrawn by:12u31a74ls05555c10.1uf180k5k+121kacacssrc?ca prs大器的輸入端，由于鉑電阻安裝在內(nèi)，通過長導(dǎo)線接入控制臺，為了減少引線電阻的影響采用三線制接法。ad522 是高精度集成放大器，ad522 的第 1 引腳和第 3 引腳為信號差動輸入端；第 2、14 引腳外接電阻 rg 用于調(diào)整放大倍數(shù)；第 4、6 引腳為條零端；第 13 引腳為數(shù)據(jù)屏蔽端；第 12 腳為測量端；第 11 腳為參考端；這兩端的電壓差即為加到負(fù)載上的電壓信號。使用時，測量端與 out 輸出端（第 7 腳）在外部相連接，輸出放大后的信號

33、。將信號地與放大器的電源地（第 9 腳）相連接為放大器的偏置電流提供通路。圖 3.6 溫度控制電路12345678abcd87654321dcbaa1b2c3e14e25e36y015y114y213y312y411y510y69y77u774ls138r165kr205kr175kr185kr155kr215kr145kabfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234

34、567abcdefg8dpdp00outa027outb031outa126outb130outa225outb229outa324outb328db012bd23db113db214sl032db315sl133db416sl234db517sl335db618db719rl038rl139irq4rl21rl32cs22rl45rd10rl56wr11rl67a021rl78clk3shift36reset9cntl/s37u6827912u23a740734u24b740756u25c740798u26d74071110u27e74071312u28f74071312u30f740713

35、12u29f7407+5vdpg f e d c b a12u31a74ls0512u32a74ls0512u33a74ls0512u34a74ls0512u35a74ls05二 二二 二7二 二3二 二159246二 二二 二08r224.7kr234.7kr244.7kr254.7k+5vr195k3.4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計8279 鍵盤/顯示器擴(kuò)展電路如圖 1.13 所示。該電路中，顯示器采用共陰極接法，由驅(qū)動器 74ls05，7407 對其進(jìn)行驅(qū)動。鍵盤為 44 矩陣式，采用行掃描對鍵盤按鍵進(jìn)行查詢，從而調(diào)入相應(yīng)指令。圖 1.13 8279 鍵盤顯示電路原理圖第 4 章 加熱爐溫度控

36、制軟件設(shè)計4.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述該系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分三部分：第一部分為主程序；第二部分為鍵盤中斷服務(wù)程序；第三部分是定時采樣及處理程序。4.2 流程圖設(shè)計4.2.1 主程序流程圖設(shè)計鍵盤掃描顯示主要完成鍵盤的粗掃描，判斷有無鍵按下，以及按下鍵值的位置，并延時以消除鍵的抖動。4.2.2 模擬量檢測流程圖設(shè)計數(shù)據(jù)采集是溫度控制不可缺少的部分。數(shù)據(jù)采集程序的主要任務(wù)是巡回檢測爐內(nèi)5個點(diǎn)的溫度參數(shù)，巡回檢測的方法是先把8個通道各采樣一次，然后再采第二次，第三次，直到每個通道均采樣5次為止4.2.3 單片機(jī)主程序流程圖設(shè)計單片機(jī)主程序的主要任務(wù)是初始化 modem，讀取數(shù)據(jù)并保存，并對鍵進(jìn)行處理。4.

37、3 程序清單org 0000hajmp mainorg 001bhajmp ct1org 0200ha1 equ 50hmain: clr a mov 2ah,a mov 2ch,a mov 2dh,a mov 2eh,a mov a1,#50loop: acall sampacall filter acall trast acall testkey acall display mov a,50h add a,#5 mov 52h,a subb a,#10 mov 53h,a mov a,51h cjne a,52h,tpl clr p3.4 clr p3.2 ajmp looptpl: jn

38、c tpl1 cjne a,53h,mtpl setb p3.4 clr p3.2 ajmp loopmtpl: jnc hat setb p3.2 setb p3.4 ajmp looptpl1: setb p3.2 clr p3.4 ajmp loophat: clr p3.2 acall pid mov a,2fh cpl a inc a setb f0 mov tmod,#50h setb p3.4 mov tl1,a mov th1,#0ffh clr pt1 setb ea setb tr1 setb et1loop1: acall testkey acall display jb

39、 f0,loop1 ajmp loopct1: clr tr1 clr f0 clr p3.4 reti采樣子程序;samp: mov r1,#02ch mov r0,#03 mov dptr,#0feffhread: movx dptr,ahere: jb p3.3,here movx a,dptr rlc a mov 20h.0,c rlc a mov 20h.1,c rlc a mov 20h.2,c rlc a mov 20h.3,c rlc a mov 20h.4,c rlc a mov 20h.5,c rlc a mov 20h.6,c rlc a mov 20h.7,c mov

40、a,20h mov r1,a mov p0,a inc r1 djnz r0,read ret按鍵選擇子程序;testkey: jb p3.0,main2_2 acall delay10 jb p3.0,main2_2 jnb p3.0,$ mov a,#1 add a,a1 clr c cjne a,#150,main2_1_1 mov a,#150 ajmp main2_1_3main2_1_1: jc main2_1_3main2_1_2: clr c mov a,#150main2_1_3: mov a1,a; ;上面這一段是+1 度按鍵,按下+1 度;main2_2: jb p3.1

41、,main2_3 acall delay10 jb p3.1,main2_3 jnb p3.1,$ mov a,a1 cjne a,#50,main2_2_1 ajmp main2_2_3main2_2_1: jc main2_2_2 clr c mov b,#1 subb a,b ajmp main2_2_3main2_2_2: mov a,#50main2_2_3: mov a1,a;main2_3: acall trast1 mov 32h,a mov 31h,b ret顯示子程序;display: m a,a1;將待顯示的數(shù)存在 70h 到 75h中 mov b,#100 div ab

42、 ;顯示子程序 mov 73h,a ;百位在 a mov a,b ; mov b,#10 div ab mov 72h,a ;十位在 b mov 71h,b ;個位在 c mov a,51h ;將的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 mov b,#100 div ab ;顯示子程序 mov 76h,a ;百位在 a mov a,b mov b,#10 div ab mov 75h,a ;十位在 b mov 74h,b ;個位在 cdisp1: mov r1,#70h ;指向顯示數(shù)據(jù)首址 mov r5,#0feh ;掃描控制字初值play: mov p1,#0ffh mov a,r5 ;掃描字放入 a mo

43、v p2,a ;從 p2 口輸出 mov a,r1 ;取顯示數(shù)據(jù)到 a mov dptr,#tab ;取段碼表地址 movc a,a+dptr ;查顯示數(shù)據(jù)對應(yīng)段碼 mov p1,a ;段碼放入 p1 口 mov a,r5 lcall d1ms ;顯示 1ms inc r1 ;指向下一地址 mov a,r5 ;掃描控制字放入 a jnb acc.6,endout ;acc.5=0 時一次顯示結(jié)束 rl a ;a 中數(shù)據(jù)循環(huán)左移 mov r5,a ;放回 r5 內(nèi) ajmp play ;跳回 play 循環(huán)endout: mov p1,#0ffh ;一次顯示結(jié)束，p2口復(fù)位 mov p2,#0f

44、fh ;p3 口復(fù)位 ret ;子程序返回雙字節(jié)加法程序:r5r4+r3r2=r7r6 ;dsum: mov a,r4 add a,r2 mov r6,a mov a,r5 addc a,r3 mov r7,a ret12345678abcd87654321dcbatitlenumberrevisionsizea2date:22-jun-2006sheet of file:d:previo11.ddbdrawn by:ea/vp31x119x218reset9rd17wr16int012int113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p01

45、38p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale/p30txd11rxd10805112mhzk30pf30pf/mr1vcc2gnd3pfi4/wdo8reset7wdi6/pfo5max813l51k123a74hc08+5vouta027outb031outa126outb130outa225outb229outa324outb328db012bd23db113db214sl032db315sl133db416sl234db517sl335db618db719rl038rl1

46、39irq4rl21rl32cs22rl45rd10rl56wr11rl67a021rl78clk3shift36reset9cntl/s3782792kr20uf+5v+5vnot100ch-15v+15vdgnd1ref-in10lsbdb016db117an-gnd9db218db319db420bifoff12db521db622db72310vspn13db824db92520vspn14db1026msb-1127refout8status28ce6cs3+vs7a0/sc4r/c5-vs1112/82u9ad574alf398100k100k100-12v+12vveevddx0

47、x1x2x3x4x5x6x7inhcbaxvss16u3cd4051123456789151413121110+15v-15v resetresetint0int0d03a72d14a65d27a56d38a49d413a312d514a215d617a116d718a019oe1le1174ls373u4u6u5d03a72d14a65d27a56d38a49d413a312d514a215d617a116d718a019oe1le1174ls373abcu4u13u10u11p00p01p02p16p17p26/rdalealep27p25psenp07stsa1b2c3e14e25e36

48、y015y114y213y312y411y510y69y77u774ls138r165kr205kr175kr185kr155kr215kr145kabfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp00abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdp0012u23a740734u24b740756u25c740798u26d74071110u27e74071312u28f74071312u30

49、f74071312u29f7407+5vdpg f e d c b a12u31a74ls0512u32a74ls0512u33a74ls0512u34a74ls0512u35a74ls05二二二二7二二3二二159246二二二二二二08r224.7kr234.7kr244.7kr254.7kr195k1234c1200ufr3res2tdw2cm53t1npnr1res2r2r2krwc2470uf3.3k5.6knpnbell+5v 8a+12u31a74ls05555c10.1uf180k5k+121kacacssrc?caprs132145911712468r0+15vrvccrg10

50、-15v+15vr710koutpt2krw+5va122a1123a1021a924a825a73a64a55a46a37a28a19a010cs226d011d112d213d314d415d516d617d718oe226264cs120we27a122a1123a1021a924a825a73a64a55a46a37a28a19a010ce20pgm27vpp1d011d112d213d314d415d516d617d718oe222764ad522第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計與分析5.1 系統(tǒng)原理圖5.2 系統(tǒng)原理綜述其中: 1單片機(jī)采用的是 mcs-51 系列的 8051，其集成了中央處理

51、器 cpu、隨機(jī)存儲器 ram、程序存儲器 rom 或 eprom、定時器/計數(shù)器、中斷控制器及串型和并行i/o 接口等部件。單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，用來實(shí)現(xiàn)對信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應(yīng)用對象的控制。它具有體積小、重量輕、價格低、可靠性高、耗電少和靈活機(jī)動等許多優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，特別適合用于智能控制系統(tǒng)。2實(shí)時的溫度測量由于條件的限制直接用模擬電壓來代替?zhèn)鞲衅骷白兯推?，?ad574 來采樣和轉(zhuǎn)換溫度。5.3 硬件仿真圖5.4 軟件調(diào)試結(jié)果通過 wave6000 軟件分別對每個子程序進(jìn)行便攜機(jī)調(diào)試，調(diào)試成功后，在編寫主程序，將每個子程序聯(lián)系起來，進(jìn)行整體的調(diào)試。調(diào)試成功后，下載到單片機(jī)中，進(jìn)行仿真。程序設(shè)計示例如圖所示。第 6 章 課程設(shè)計總結(jié)在本設(shè)計系統(tǒng)中，用 8051 單片機(jī)作為主控機(jī)，通過外部程序擴(kuò)展電路來實(shí)現(xiàn)大容量的軟件程序的輸入承載量，通過數(shù)據(jù)采集通道來實(shí)現(xiàn)對爐內(nèi)各處溫度的檢測，在鍵盤及顯示電路一體化的情況下來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的輸入及對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。在 cpu 中把數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理后一方面送去顯示,并判斷是否需要報警；另一方面與給定值進(jìn)行比較,然后根據(jù)偏差值進(jìn)行控制計