基于51單片機的模擬電梯控制系統(tǒng)(完整版)資料

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基于51單片機的模擬電梯控制系統(tǒng)（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）課題基于51單片機的模擬電梯控制系統(tǒng)所屬教學(xué)單位專業(yè)年級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師2021年11月22日摘要本文介紹了基于單片機的電梯控制系統(tǒng)，硬件部分主要由單片機最小系統(tǒng)模塊、電梯內(nèi)外電路按鍵模擬檢測模塊、電梯外請求發(fā)光管顯示模塊、樓層顯示數(shù)碼管模塊、電梯上下行模塊及模擬傳感器模塊等5部分組成。該系統(tǒng)采用單片機（AT89C51）作為控制核心，內(nèi)外均使用按鍵按下與否引起的單片機相應(yīng)端口電平變化的原理，作為用戶請求信息發(fā)送到單片機，單片機根據(jù)判斷的結(jié)果最終驅(qū)動步進(jìn)電機做相應(yīng)的運動，在運動的過程中，單片機依照請求信息通過模擬的傳感器使步進(jìn)電機停止運動，并利用彩燈作為上升和下降的狀況顯示，七段數(shù)碼管實時顯示當(dāng)前樓層，完成整個請求和響應(yīng)的過程。

軟件部分使用匯編語言實現(xiàn)，利用查詢方式來檢測用戶請求的按鍵信息。根據(jù)電梯運行到相應(yīng)樓層時，模擬按鍵引起的電平變化，進(jìn)行判斷和執(zhí)行實現(xiàn)電梯的控制，并且將程序模塊化，方便了修改和調(diào)用。硬件設(shè)計簡單可靠，結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了四層電梯的模擬運行。關(guān)鍵詞：單片機，AT89C51，電梯控制，步進(jìn)電機目錄摘要 I目錄 II第1章

緒論 11.1電梯的研究背景及意義 11.2電梯的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1第2章電梯設(shè)計任務(wù)與要求 22.1設(shè)計任務(wù) 22.2設(shè)計要求 3第3章總體設(shè)計方案 33.1設(shè)計思路 33.2總體設(shè)計框圖 3第4章電梯控制系統(tǒng) 44.1電梯控制系統(tǒng) 44.2主要硬件設(shè)計器件介紹 64.3軟件設(shè)計 10第5章個人心得體會 13參考文獻(xiàn) 14致謝 15附錄I： 16附錄II： 19第1章

緒論1.1電梯的研究背景及意義電梯是高層賓館、商城、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的可靠性、舒適感和美學(xué)等方面的要求也有了更高的要求。電梯是集機電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護(hù)措施。在設(shè)計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。掘資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。1.2電梯的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙?，目自口進(jìn)入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達(dá)到這個水準(zhǔn)，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達(dá)到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產(chǎn)量達(dá)到13．5萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產(chǎn)量每年平均增長17．8％。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達(dá)651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國際市場創(chuàng)造了有利條件。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達(dá)l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的51％。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分，將為人們的生活帶來更大的方便。第2章電梯設(shè)計任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計并制作一個電梯控制模型，并可以通過程序控制步進(jìn)電機，實現(xiàn)電梯的運行控制。電梯模型示意圖如下圖所示2BC2BCAD34FGEHDJ1M圖2-1電梯控制模型示意圖2.2設(shè)計要求（1）用AT89C51單片機，實現(xiàn)用步進(jìn)電機帶動電梯的4層樓電梯運行控制系統(tǒng)。（2）每層樓都具有顯示和請求的功能。（3）顯示電梯的運行狀態(tài)并實時顯示電梯所在樓層位置。第3章總體設(shè)計方案3.1設(shè)計思路本次設(shè)計的總思想是，用開關(guān)作為電梯內(nèi)外的請求按鍵，按鍵和單片機的口相連，按鍵按下為低電平，將信號傳送到單片機，單片機根據(jù)各口的信號進(jìn)行判斷處理，處理完畢后控制步進(jìn)電機運動，實現(xiàn)電梯的上下運動，采用傳感器確定電梯所在的樓層數(shù)及電梯準(zhǔn)確停止的位置，用七段數(shù)碼管顯示電梯所在樓層，用LED燈顯示電梯的運行上下運行狀態(tài)。3.2總體設(shè)計框圖單片機延時電路單片機延時電路外部顯示數(shù)碼顯示內(nèi)部顯示傳感器電機正反轉(zhuǎn)復(fù)位電路時鐘電路圖3-1電梯單片機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第4章電梯控制系統(tǒng)4.1電梯控制系統(tǒng)電梯運行的基本過程是:由外部的呼叫信號給出呼叫，控制系統(tǒng)判斷電梯目前所處的位置和顯示當(dāng)前電梯所在的樓層，并與呼叫樓層進(jìn)行對照確定電梯的運行方向。若反方向，則改變方向到呼叫層，若同方向直接運行到呼叫層。整個設(shè)計由兩塊51單片機分別控制：圖4-1是電梯控制系統(tǒng)的外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機驅(qū)動的原理圖，圖4-2是電梯控制系統(tǒng)的電梯所在位置的外部顯示電路和當(dāng)前電梯所在樓層索定電路原理圖。具體分析如下：圖4-1電梯外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機驅(qū)動原理圖圖4-1為電梯控制系統(tǒng)的外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機驅(qū)動的原理圖，整個設(shè)計清晰明了，連接說明如下： P0口：接七段數(shù)碼管,顯示下一目標(biāo)樓層。 P1口：接步進(jìn)電機。P1.0-P1.3接電機的驅(qū)動模塊IN1-IN4。圖4-2電梯控制系統(tǒng)的電梯所在位置的外部顯示電路和當(dāng)前電梯所在樓層索定電路原理圖圖4-2電梯控制系統(tǒng)的電梯所在位置的外部顯示電路和當(dāng)前電梯所在樓層索定電路原理圖，具體分析如下：P0口接電梯所在位置顯示的七段數(shù)碼管。P1.0接指示電梯上行的顯示燈，P1.1接指示電梯下行的顯示燈。P2.0-P2.4分別接索定電梯所在位置的1-4樓的電刷模擬傳感器。4.2主要硬件設(shè)計器件介紹電梯控制系統(tǒng)的軟件在硬件支持下運行，指揮系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。軟件均采用MCS—51匯編語言寫成，約占內(nèi)存35K左右.由于電梯控制系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)量少，沒有在系統(tǒng)中擴(kuò)展隨機RAM，只使用了8031片內(nèi)RAM來安排呼叫信號的記錄，判斷輸出狀態(tài)，滿足了程序調(diào)用的需要。 在整個的設(shè)計過程中，主要有兩大硬件：51單片機和六線四相步進(jìn)電機，51單片機作為電梯的大腦起控制作用，步進(jìn)電機作為電梯的動力之源，在51單片機的控制下帶動電梯運動。兩者結(jié)合再加上附加電路組成了完整的電梯系統(tǒng)。 51單片機的主要功能和各引腳功能如下所示：

圖4-351單片機的引腳分布圖51單片機的主要特性：◆與MCS-51兼容◆4K字節(jié)可編程閃爍存儲器◆全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz◆三級程序存儲器鎖定◆128*8位內(nèi)部RAM◆32可編程I/O線◆兩個16位定時器/計數(shù)器◆5個中斷源◆可編程串行通道◆低功耗的閑置和掉電模式◆片內(nèi)振蕩器和時鐘電路◆壽命：1000寫/擦循環(huán)◆數(shù)據(jù)保留時間：10年51單片機的管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳備選功能：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩了次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。步進(jìn)電機的工作原理,特點,原理圖,工作方式及時序圖如下：步進(jìn)電機的工作原理：步進(jìn)電動機是純粹的數(shù)字控制電動機，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常適合單片機控制。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角，同時步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高。步進(jìn)電機具有控制和機械結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。圖1是四相六線制步進(jìn)電機原理圖，這類步進(jìn)電機既可作為四相電機使用，也可做為兩相電機使用，使用靈活，因此應(yīng)用廣泛。四相六線制步進(jìn)電機原理圖：

步進(jìn)電動機特點：①步進(jìn)電動機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。②由步進(jìn)電動機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡單、廉價，叉非?？煽?。同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。③步進(jìn)電動機的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。④速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。⑤步進(jìn)電機只能通過脈沖電源供電才能運行，不能直接使用交流電源和直流電源。⑥步進(jìn)電機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負(fù)載采取相應(yīng)措施。

步進(jìn)電機的工作方式：步進(jìn)電機有兩種工作方式：整步方式和半步方式。以步進(jìn)角1．8°四相混合式步進(jìn)電機為例，在整步方式下，步進(jìn)電機每接收一個脈沖，旋轉(zhuǎn)1．8°，旋轉(zhuǎn)一周，則需要2OO個脈沖。在半步方式下，步進(jìn)電機每接收一個脈沖，旋轉(zhuǎn)0．9°，旋轉(zhuǎn)一周，則需要4OO個脈沖?？刂撇竭M(jìn)電機旋轉(zhuǎn)必須按一定時序?qū)Σ竭M(jìn)電機引線輸入脈沖。以上述四相六線制電進(jìn)電機為例，其半步工作方式和整步工作方式的控制時序如表4-1和表4-2所列。表4-1半步時序表表4-2整步時序圖4.3軟件設(shè)計 軟件的設(shè)計采取了兩套方案： 方案一：在程序設(shè)計的過程中用中斷，以便達(dá)到時時判斷的目的，在程序的設(shè)計過程中，使電梯運行判斷更加智能化，程序采用模塊化，上下判斷采用狀態(tài)標(biāo)志法實現(xiàn)電梯的運行，因各方面的原因，方案一作廢。但程序中有些模塊是比較好的可以用到其他數(shù)值大小的判斷上，例如：BIJIAO:;當(dāng)前樓層和請求樓層比較，上升置80H的值為1，下降置70H的值為1 MOVA,60H CJNEA,51H,S1;1 AJMPZQD2S1: JCSZ1 AJMPXZ1SZ1: SETB71H CLR81H AJMPZQD2XZ1: SETB81H CLR71H AJMPZQD2 這段程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前樓層60H中的值和請求樓層值的大小比較，若當(dāng)前樓層小于請求樓層，則電梯上行，大于則下行，若同時上下都有請求則上行優(yōu)先，判斷完成后，繼續(xù)判斷其他樓層有沒有請求。 方案二：整個程序應(yīng)用單片機端口的高低電平實現(xiàn)，達(dá)到了模擬傳感器的效果，在程序中無形的對各個端口的優(yōu)先級進(jìn)行了設(shè)置，并且電梯所在位置的判斷、顯示與電梯接收外部請求和判斷電梯運行是獨立控制的，彼此之間互不影響，使程序的設(shè)計簡單化，并且提高了設(shè)計的成功率。 經(jīng)過分析選取了方案二，方案二的具體介紹如下：1初始化部分由于本設(shè)計沒有用到定時器、中斷和串口輸出，所以只對51單片機的各個端口進(jìn)行了初始化，把各個口均置為0FFH（低電平有效），然后利用電刷模擬的傳感器判斷當(dāng)前電梯所在的位置，調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序LCALLXIANSHI顯示為1（初始狀態(tài)電梯在一樓），轉(zhuǎn)入處理一樓子程序，進(jìn)入程序執(zhí)行狀態(tài)。2各樓層請求響應(yīng)部分若電梯在一樓或四樓，直接調(diào)用鍵盤掃描子程序KEY，判斷是否有鍵按下，沒鍵按下則繼續(xù)掃描；如有鍵按下則判斷是那個鍵按下并輸出鍵值，轉(zhuǎn)入鍵值識別子程序再合并電梯內(nèi)外的請求，驅(qū)動電梯到達(dá)請求層。在電梯運行期間，程序仍然繼續(xù)調(diào)用鍵盤掃描子程序KEY和電梯位置子程序DQ,以便隨時響應(yīng)適當(dāng)?shù)恼埱?。若電梯在其它樓層，先判斷位地?8H中的數(shù)據(jù)是0還是1，0為上升狀態(tài)，1為下降狀態(tài)。若為上升狀態(tài)，則只響應(yīng)該樓層以上的請求（同向請求），若該樓層以上沒有請求則轉(zhuǎn)查詢下邊樓層有無請求，若有則轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)并響應(yīng)，如果上下均無請求，則停留在該層繼續(xù)循環(huán)查詢等待請求；若為下降狀態(tài)，則只響應(yīng)該樓層以下的請求（同向請求），若該樓層以下沒有請求則轉(zhuǎn)查詢上邊樓層有無請求，若有則轉(zhuǎn)為上升狀態(tài)并響應(yīng)，如果上下均無請求，則停留在該層繼續(xù)循環(huán)查詢等待請求。3顯示子程序調(diào)用顯示子程序前先給寄存器A賦值，轉(zhuǎn)到響應(yīng)的查表地址，將字型碼送給串口寄存器KEYBUF，經(jīng)過74LS164并口輸出給數(shù)碼管顯示。XIANSHI:MOVA,KEYBUFMOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ARETTAB:DB0EEH,28H,0CDH,6DH,2BH,67H,0E7H END4控制電梯正轉(zhuǎn)（上）和反轉(zhuǎn)（下）的子程序 在單片機判斷請求信號并做處理確定電機正反轉(zhuǎn)的前提下，控制電機的正反轉(zhuǎn)，帶動電梯上下運動，完成整個控制。步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)，電梯上的子程序：SHANG:;上 MOVP1,#0FEH ACALLDELAY MOVP1,#0FDH ACALLDELAY MOVP1,#0FBH ACALLDELAY MOVP1,#0F7H ACALLDELAY CLRP3.6;上燈 SETBP3.5;下燈 RET步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)，電梯下的子程序：XIA:;下 MOVP1,#0F7H ACALLDELAY MOVP1,#0FBH ACALLDELAY MOVP1,#0FDH ACALLDELAY MOVP1,#0FEH ACALLDELAY CLRP3.5;上燈 SETBP3.6;下燈 RET5程序流程圖如下圖所示：啟動初始化啟動初始化顯示子程序判斷電梯所在樓層有人呼叫嗎？顯示所在樓層YN現(xiàn)在運行方向？YNN還有同向？NY啟動上行電梯停止啟動下行到達(dá)目的層？檢查樓層并顯示NY到頂層？到底層？層？換向換向YY呼叫同方向？呼叫同方向？YY還有同向？NNN返回程序流程圖第5章個人心得體會隨著離校日子的一天天臨近，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我們的畢業(yè)設(shè)計終于完成了，但對于自己而言有自豪的地方也有很多的遺憾，更多的是學(xué)到了很多。在學(xué)習(xí)上我看到了自己的不足，認(rèn)識到了自己的定位，在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還很欠缺，要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己編程不成問題，直到自己親手實踐時才知道自己對知識的欠缺有多大，眼高手低只會讓自己在成功的路上摔的更重，心理上承受更大的打擊。我也明白了學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)，只有自己親身經(jīng)歷了，好多問題的精髓才能真正的接受，只有自己用心鉆研了才會發(fā)現(xiàn)其中的精華和奧秘所在，并且在研究的過程中自己會獲得更多的想法和思路，學(xué)習(xí)到更多意料之外的新知識，學(xué)到更多書本上學(xué)不到的知識。通過這次設(shè)計，也讓我明白了些許生活中應(yīng)該擁有的精神，對待身邊的任何人都不能看低對方的能力，說不定他就是帶自己走向光明的貴人；不能忽略每個人的能力，在團(tuán)隊里每個人都有自己的作用；同學(xué)之間互幫互助，不僅加快了設(shè)計的進(jìn)度，而且增進(jìn)了彼此之間的友誼，也讓我深深的體會到什么叫做團(tuán)隊合作精神，設(shè)計、情感兩豐收。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師梁老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。參考文獻(xiàn)[1]葉挺秀.應(yīng)用電子學(xué)［Ｍ］.杭州：浙江大學(xué)出版社，1994[2]朱承高.電工及電子技術(shù)手冊［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1990[3]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1989[4]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)［Ｍ］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1994.11[5]李廣弟.單片機基礎(chǔ)［Ｍ］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1997.7[7]陳光東.單片微型計算機原理與接口技術(shù)［Ｍ］.武漢:華中科技大學(xué)出版社。[8]沈德全.mcs51系列單片機接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗郏停?北京:北京航空航天大學(xué)出版社[9]李廣弟.單片機基礎(chǔ)［Ｍ］.北京航空航天出版社，2001.7[10]然苗.51系列單片機設(shè)計實例［Ｍ］.北京航空航天出版社，2003.3[11]唐俊翟.單片機原理與應(yīng)用［Ｍ］.冶金工業(yè)出版社，2003.9[12]劉瑞新.單片機原理及應(yīng)用教程［Ｍ］.機械工業(yè)出版社，2003.7[13]吳國經(jīng).單片機應(yīng)用技術(shù)［Ｍ］.中國電力出版社，2004.1[14]何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計［Ｍ］.北京航空航天出版社，1995[15]張凱.MCS-51單片機綜合系統(tǒng)及其設(shè)計開發(fā)［Ｍ］.科學(xué)出版社，1996致謝這次基于單片機的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，我們學(xué)到了很多東西，得到了極大的鍛煉，資料快又準(zhǔn)的查找和選擇，不僅可以增強設(shè)計的成功性，而且提高了設(shè)計的效率，我們設(shè)計的電梯自動控制用到了51單片機，電梯的動力來源用的是四相六線步進(jìn)電機，在整個設(shè)計的過程中，不管是硬件還是軟件都遇到了很多的問題，讓我們深刻體會到理論設(shè)想與實際結(jié)果的差距，也意識到理論與實際相結(jié)合的重要性。這次設(shè)計的成功，首先感謝老師能在百忙之中抽出時間幫助我們，在寫程序時樓層之間的判斷和執(zhí)行給我們造成了很大的困惑，使得在前期設(shè)計沒有任何的進(jìn)展，我們不懂的疑難都向老師請教，老師放下自己的工作給我們系統(tǒng)的分析、指導(dǎo)并給我們更好的方案和建議，使設(shè)計找到正確的方向，完成設(shè)計，在老師孜孜不倦的教誨和悉心的指導(dǎo)下，我們?nèi)〉昧俗詈蟮某晒?。其次要感謝我們的小組成員，組內(nèi)成員分工明確，互幫互助，他們盡職盡責(zé)完成自己所負(fù)責(zé)的模塊，完成自己的模塊后協(xié)助其他組員設(shè)計，在這次設(shè)計中我們看到了團(tuán)隊合作的重要性，使設(shè)計變得更加的完美，讓我們學(xué)到了課堂上學(xué)不到的知識。在最后要深深的說一句，老師、同學(xué)您們辛苦了！最后，希望各位領(lǐng)導(dǎo)、老師審閱我們的論文并渴望您們給予批評指正。附錄=2\*ROMANI：完成后的電梯結(jié)構(gòu)如下圖所示：完成后的控制電梯運動的電路如下圖所示：完成后的樓層請求按鍵和請求樓層、上行和下行的指示部分如下圖：附錄=2\*ROMANII：接收外部請求并控制電梯運行的程序如下： SP1EQUP2.0;一樓停點開關(guān) SP2EQUP2.1;二樓停點開關(guān) SP3EQUP2.2;三樓停點開關(guān) SP4EQUP2.3;四樓停點開關(guān) SP5EQUP2.4;一樓開關(guān) SP6EQUP2.5;二樓開關(guān) SP7EQUP2.6;三樓開關(guān) SP8EQUP2.7;四樓開關(guān) SP9EQUP3.0;報警開關(guān)ORG0000HLJMPMAINMAIN:;判斷初始樓層 MOVP0,#76H JNBSP1,LOOP1 JNBSP2,LOOP2 JNBSP3,LOOP31 JNBSP4,LOOP41 JNBSP9,BAOJING1 LJMPMAINLOOP1:;一樓 JNBSP5,LOOP5;1-1 JNBSP6,LOOP6;1-2 JNBSP7,LOOP7;1-3 JNBSP8,LOOP8;1-4 JNBSP9,BAOJING1 LJMPLOOP1LOOP2:;二樓 JNBSP5,LOOP9;2-1 JNBSP6,LOOP10;2-2 JNBSP7,LOOP11;2-3 JNBSP8,LOOP12;2-4 JNBSP9,BAOJING1 LJMPLOOP2LOOP5: MOVP0,#06H LJMPMAINLOOP6: MOVP0,#5BH LCALLSHANGJNBSP2,MAIN LJMPLOOP6LOOP7: MOVP0,#4FH LCALLSHANG JNBSP3,MAIN LJMPLOOP7LOOP31: LJMPLOOP3LOOP8: MOVP0,#66H LCALLSHANG JNBSP4,MAIN LJMPLOOP8LOOP9: MOVP0,#06H LCALLXIA JNBSP1,MAIN LJMPLOOP9LOOP10: MOVP0,#5BH LJMPMAINLOOP11: MOVP0,#4FH LCALLSHANG JNBSP3,MAIN1 LJMPLOOP11MAIN1:; 中轉(zhuǎn) LJMPMAINLOOP41:;中轉(zhuǎn) LJMPLOOP4BAOJING1: LJMPBAOJINGLOOP12: MOVP0,#66H LCALLSHANG JNBSP4,MAIN1 LJMPLOOP12LOOP3:;三樓 JNBSP5,LOOP13;3-1 JNBSP6,LOOP14;3-2 JNBSP7,LOOP15;3-3 JNBSP8,LOOP16;3-4 JNBSP9,BAOJING1 LJMPLOOP3LOOP4:;四樓 JNBSP5,LOOP17;4-1 JNBSP6,LOOP18;4-2 JNBSP7,LOOP19;4-3 JNBSP8,LOOP20;4-4 JNBSP9,BAOJING1 LJMPLOOP4LOOP13: MOVP0,#06H LCALLXIA JNBSP1,MAIN1 LJMPLOOP13LOOP14: MOVP0,#5BH LCALLXIA JNBSP2,MAIN1 LJMPLOOP14LOOP15: MOVP0,#4FH LJMPMAIN1LOOP16: MOVP0,#66H LCALLSHANG JNBSP4,MAIN1 LJMPLOOP16MAIN11: LJMPMAIN1LOOP17: MOVP0,#06H LCALLXIA JNBSP1,MAIN1 LJMPLOOP17LOOP18: MOVP0,#5BH LCALLXIA JNBSP2,MAIN1 LJMPLOOP18LOOP19: MOVP0,#4FH LCALLXIA JNBSP3,MAIN11 LJMPLOOP19LOOP20: MOVP0,#66H LJMPMAIN1LOOP311: SETBP3.2 SETBP3.4 LJMPLOOP3SHANG:;上 MOVP1,#0FEH ACALLDELAY MOVP1,#0FDH ACALLDELAY MOVP1,#0FBH ACALLDELAY MOVP1,#0F7H ACALLDELAY CLRP3.6;上燈 SETBP3.5;下燈 RETXIA:;下 MOVP1,#0F7H ACALLDELAY MOVP1,#0FBH ACALLDELAY MOVP1,#0FDH ACALLDELAY MOVP1,#0FEH ACALLDELAY CLRP3.5;上燈 SETBP3.6;下燈 RETBAOJING: JNBSP3,LOOP311 CPLP3.2 ACALLDELAY1 CLRP3.4 LJMPBAOJINGDELAY: MOVR0,#8DE1: MOVR1,#01HDE2: MOVR2,#0FFHDE3: DJNZR2,DE3 DJNZR1,DE2 DJNZR0,DE1 RETDELAY1:MOVR0,#10DE4: MOVR1,#10HDE5: MOVR2,#0FFHDE6: DJNZR2,DE6 DJNZR1,DE5 DJNZR0,DE4 RET END泰山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告題目基于單片機的直流電機PWM調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院機械與工程學(xué)院年級二〇一一級專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化姓名學(xué)號指導(dǎo)教師簽字學(xué)生簽字2021年12月7日題目來源指導(dǎo)教師推薦□自選其它□題目類別基礎(chǔ)研究□應(yīng)用研究其它□一、課題研究的目的和意義在電氣時代的今天，電動機一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備中，還是在日常生活中的家用電器中，都大量地使用著各種各樣的電動機。以前電動機大多使用由模擬電路組成的控制柜進(jìn)行控制，現(xiàn)在單片機已經(jīng)開始取代模擬電路作為電機控制器。當(dāng)前電機控制器的發(fā)展方向越來越趨于多樣化和復(fù)雜化，現(xiàn)有的專用集成電路未必能滿足苛刻的新產(chǎn)品開發(fā)要求，為此可考慮開發(fā)電機的新型單片機控制器二、課題的研究現(xiàn)狀電動機的控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、電動控制技術(shù)、微機應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成果。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電機控制技術(shù)在近20多年內(nèi)發(fā)生了翻天覆地的變化，其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機為主的微處理器控制，形成數(shù)字和模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制的應(yīng)用，并曾向全數(shù)字化控制方向快速發(fā)展。而國外交直流系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)達(dá)到實用階段。三、課題研究的主要內(nèi)容完成單片機的直流電機控制系統(tǒng)總體設(shè)計，包括各部分硬件的設(shè)計以及相應(yīng)的驅(qū)動程序設(shè)計。通過電平轉(zhuǎn)換使上位機能與單片機進(jìn)行串口通信，并選用串口大師軟件對單片機發(fā)送信號。設(shè)計顯示電路，使用戶可以通過顯示屏與控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)等狀態(tài)以及速度的實時顯示。四、課題研究的方法根據(jù)市場需求和發(fā)展趨勢，本設(shè)計將介紹一種基于AT89S51單片機的直流電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。首先對直流調(diào)速控制電路進(jìn)行設(shè)計來實現(xiàn)對速度的控制、檢測、顯示；再對直流調(diào)速控制主回路進(jìn)行設(shè)計，其采用了三相橋式全控整流電路；然后進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計，本課題采用PID控制算法設(shè)計；最后進(jìn)行系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計，為了防止從電源系統(tǒng)竄入干擾，本系統(tǒng)供電采用隔離變壓器；同時，為了保證信息傳輸?shù)恼_性，在過程通道上采用光禍隔離措施。五．進(jìn)度安排課題分階段的進(jìn)度計劃序號起止日期工作內(nèi)容階段成果12021年11月20日——2021年12月16日資料收集寫出開題報告22021年12月21日——2021年03月29日根據(jù)設(shè)計任務(wù)書查詢與直流電動機PWM調(diào)速控制系統(tǒng)的文獻(xiàn)資料，分塊整理文獻(xiàn)。完成文獻(xiàn)查閱，明確垃圾桶控制的設(shè)計思路以及方法步驟32021年04月01日——2021年04月10日由對直流電機不同轉(zhuǎn)速功能的控制，給出各自設(shè)計技術(shù)方案完成課題設(shè)計技術(shù)方案42021年04月11日——2021年04月24日按照方案進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，運用設(shè)計軟件進(jìn)行對直流電動機的單片機控制軟件的理論分析、軟硬件制作與調(diào)試等完成各功能設(shè)計52021年04月23日——2021年04月30日整理資料完成論文初稿論文初稿62021年05月01日——2021年05月30日前期設(shè)計的進(jìn)一步分析改進(jìn)論文定稿六．參考文獻(xiàn)[1]張毅剛彭喜元.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計[M].北京：北京市海淀區(qū)四季青印刷廠，2021.[2]張毅剛.新編MCS-51單片機運用設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.[3]張義和王敏男許宏昌余長春.例說51單片機（c語言版）.北京：人民郵電出版社，2021.[4]馬忠梅籍順心張凱馬巖.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)，2021.[5]SamsungElectronics.S3C44BOXRiscmicrocontrollerARMinstructionsheet.2002.[6]郭天祥.《51單片機C語言教程》，電子工業(yè)出版社，2005年7月[7]丁元杰.《單片微機原理及應(yīng)用》，機械工業(yè)出版社，2005年7月[8]樓然苗、李光.《單片機課程設(shè)計指導(dǎo)》，北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.[9]林金陽,王明福.基于MC51單片機的直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2021,(03).[10]王蘇.直流電機PWM調(diào)速研究及單片機控制實現(xiàn)[J].機電工程技術(shù),2021,(11).[11]方力.基于單片機的直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機械制造與自動化,2021,(06)[12]鄭憲偉,趙玉林,成廣大.基于AVR單片機的直流電機的PWM閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計[J].煤礦機械，2021,（01）.[13]蒲龍梅，李泓.單片機控制的直流PWM調(diào)速裝置的研究[J]技術(shù)探討與研究.2006,（03）.[14]趙鴻圖.基于單片機AT89C51的直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)[J].電子技術(shù),2021,(10).[15]賈玉瑛,王臣.基于單片機控制的PWM直流調(diào)速系統(tǒng).[J].包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報.2005,(12).[16]說明書，LED12864液晶完整中文版資料[17]王曉明電動機的單片機控制(第3版)

北京航空航天大學(xué)出版社.2021評委評語及其建議：評委簽字：學(xué)院蓋章：2021年12月21日基于單片機的室溫控制系統(tǒng)的設(shè)計作者姓名：專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師摘要在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和實驗室中，室內(nèi)溫度控制的應(yīng)用隨處可見。室內(nèi)溫度控制是所有溫度控制系統(tǒng)中的最基礎(chǔ)的控制，在此基礎(chǔ)上可以形成溫度不變的恒溫箱等等。本論文設(shè)計的室內(nèi)溫度控制是在單片機的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。DS1624將室內(nèi)溫度檢測后傳到AT89S52單片機內(nèi)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，單片機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后根據(jù)處理結(jié)果，改變特定I/O口的電平，來控制熱電制冷片是加熱還是制冷，從而達(dá)到室內(nèi)溫度控制的目的。本論文既可以對當(dāng)前設(shè)定溫度進(jìn)行實時顯示又可以對溫度進(jìn)行控制，以達(dá)到用戶需要的溫度，并且在沒有新溫度設(shè)定時保持已定值不變。人性化的鍵盤設(shè)計使設(shè)置溫度簡單快速，兩位整數(shù)兩位小數(shù)的顯示方式具有更高的顯示精度。而且還設(shè)定了溫度的上下限，系統(tǒng)只執(zhí)行允許范圍內(nèi)的溫度變化，系統(tǒng)整體誤差小于0.1°C。關(guān)鍵詞：單片機熱電制冷DS1624按鍵輸入數(shù)碼顯示AbstractInourdailylifeandindustrialproductionandlaboratory,app-licationofRoomtemperaturecontrolcanbeseeneverywhere.Atthesametime,itisthebasisofalltemperaturecontrolsystemandthisbasis,canbesettoelectricincubatorsandsoon.Inthispaperthedesignofamicrocontroller-basedRoomtemperaturecontrol.RoomtemperaturewillbedetectedafterDS1624insingle-chipAT89S52reachedwithagivenvalueofcomparison,single-chipdataprocessing,andthenaccordingtoprocessingresultsandchangethespecificI/Oportlevel,tocontrolthethermoelectriccoolingsystemisheatingorcooling,toachievetheobjectiveofindoortemperaturecontrol.Inthispaper,thetemperaturecannotonlybecarriedoutonthecurrentreal-timedisplaybutalsobecontrolledsothattheuserneedstoreachtemperature,andmakeitaconstantinthistemperaturewithoutnewsetting.Humanizeddesignkeyboardeasyandquicktosetthetemperature,thetwodecimalandintegers,adisplayshowsahigheraccuracy.Butalsosetthetemperatureoftheupperandlowerlimits,thesystemonlyallowstheimplementationofthetemperaturechangewithinandthesystemoverallerrorislessthan0.1°C.Keywords:MCU,thermoelectricrefrigeration,DS1624,keystorke,digitaldisplay目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 11緒論 21.1選題的目的和意義 21.2溫度控制的國內(nèi)外發(fā)展概況 2溫度控制的國內(nèi)發(fā)展概況 2溫度控制的國外發(fā)展概況 31.3幾種常見溫度控制系統(tǒng) 32系統(tǒng)方案論證 52.1主控制器選擇 52.2溫度采集系統(tǒng)的選擇 52.3熱電制冷系統(tǒng)的選擇 72.4按鍵系統(tǒng)的選擇 72.5顯示器的選擇 82.6警告及提示系統(tǒng)選擇 82.7風(fēng)扇電機選擇 93系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 103.1硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 103.2單片機知識介紹 10單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 11單片機AT89S52介紹 113.3溫度測量系統(tǒng)電路設(shè)計 14溫度傳感器DS1624介紹 14DS1624的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 15DS1624的工作原理及方式 16片內(nèi)256字節(jié)存儲器操作 17DS1624的指令集 182C介紹 19DS1624的電路設(shè)計 203.4熱電制冷片驅(qū)動電路設(shè)計 21驅(qū)動芯片MAX1968介紹 21熱電制冷片TEC介紹 23驅(qū)動電路設(shè)計 243.5按鍵電路介紹 253.6復(fù)位與時鐘電路 263.7LED顯示電路 273.8警告及指示電路 273.9電機驅(qū)動電路 283.10整體電路圖 284系統(tǒng)軟件設(shè)計 314.1系統(tǒng)主程序流程圖 314.2按鍵控制服務(wù)程序流程圖 314.3熱電制冷程序流程圖 32總結(jié) 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附件程序清單 36 前言溫度控制被廣泛地用在生產(chǎn)、生活、實驗等領(lǐng)域。而在醫(yī)用、水產(chǎn)、特種工業(yè)、工業(yè)探傷、照相等行業(yè)，都需要求有穩(wěn)定而精確的溫度，也就是在設(shè)定一個溫度之后，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整到這一個數(shù)值并保持不變。本論文是基于單片機而設(shè)計的室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)，通過對室內(nèi)溫度的檢測傳到單片機，與給設(shè)定值進(jìn)行比較，單片機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)偏差信號來改變特定I/O口的電平，也就控制了熱電系統(tǒng)，從而達(dá)到室內(nèi)溫度控制的目的。本論文是對室內(nèi)進(jìn)行的溫度控制。從室內(nèi)溫度的檢測并傳送到單片機，在設(shè)計過程中也遇到了困難，比如說溫度測量器件的選用，是選用數(shù)字量輸出還是選用模擬量輸出，各有什么有特點，這些都經(jīng)過了考慮才選擇了這個方案。在單片機的設(shè)計中，單片機外部線路的設(shè)計，端口的分配和選用，復(fù)位和內(nèi)部時鐘的配合和電路的驅(qū)動等方面也遇到了不少問題，經(jīng)過對各模塊功能及單片機I/O的特點詳細(xì)了解后都基本上解決了。加熱電路本論文選擇了熱電制冷電路，這個電路的開關(guān)頻率很高，很多空調(diào)等都選用了類似的熱電制冷電路，只是根據(jù)控制要求做了適當(dāng)調(diào)整。本論文利用芯片DS1624作為室內(nèi)溫度的檢測元件。DS1624芯片可以直接把測量的溫度值變換成單片機可以讀取的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號。單片機通過外部矩陣鍵盤進(jìn)行溫度設(shè)定，讀入的溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差的大小，單片機執(zhí)行程序?qū)犭娤到y(tǒng)進(jìn)行控制，即經(jīng)過特定I/O口的電平變化，讓熱電系統(tǒng)加熱或者說是制冷，從而改變了室內(nèi)溫度。當(dāng)熱電系統(tǒng)加熱時，使室內(nèi)溫度升高，DS1624不斷對室內(nèi)溫度進(jìn)行溫度檢測，當(dāng)偏差存在時單片機就繼續(xù)驅(qū)動熱電系統(tǒng)電路進(jìn)行加熱，直到偏差為零。此時將MAX1968的SHDN引腳置低，設(shè)置成關(guān)斷置閑模式。處于制冷時也是一樣的道理。1緒論1.1選題的目的和意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活領(lǐng)域占有重要的地位。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間，從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。目前高效率溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活、工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，適用于家電、汽車、材料、電力電子等行業(yè)，成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。在現(xiàn)代化建設(shè)中，能源的需求非常大，然而我國的能源利用率極低，所以實現(xiàn)高效率的溫度控制，有著極為重要的實際意義。1.2溫度控制的國內(nèi)外發(fā)展概況隨著計算機技術(shù)及現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展，溫度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合，及時準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度信息是十分重要的，近年來，溫度測控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用。近些年來，呈現(xiàn)出智能化、計算機化、全自動等特點。它們普遍利用溫度傳感器、單片機（還有PLC，DSP）和微機技術(shù)實現(xiàn)對溫度的檢測，并通過LED或LCD、加熱裝置、排風(fēng)裝置等的控制來實現(xiàn)對溫度的數(shù)值顯示和自動調(diào)節(jié)。溫度控制的國內(nèi)發(fā)展概況溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度調(diào)節(jié)來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比有著較大差距。能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)。而適應(yīng)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，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào)試確定。近幾年來，在我國以信息化帶動的工業(yè)化正在蓬勃發(fā)展，溫度已成為工業(yè)對象控制中一種重要的參數(shù)，特別是在冶金、化工、機械等各類工業(yè)中，廣泛使用各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等。對溫度控制系統(tǒng)的要求隨工藝的要求越來越高，促使溫度控制系統(tǒng)不斷向控制迅速，精度高，抗干擾能力強，高性價比方向發(fā)展。1.2.2溫度控制的國外發(fā)展概況國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出來一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。它們主要具有如下特點：1.適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制；2.能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制；3.能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程復(fù)雜、參數(shù)時變的溫度控制系統(tǒng)的控制；4.溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計算機技術(shù)，運用先進(jìn)算法，適應(yīng)范圍廣；5.是溫控器普遍具有自整定功能。借助計算機軟件技術(shù)，溫控器具有對控制對象控制參數(shù)及特性進(jìn)行自整定的功能。有的還有自學(xué)習(xí)功能，能夠更具歷史經(jīng)驗及控制對象的變化情況，知自動調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化；6.是具有控制精度高、抗干擾力強、魯棒性好的特點。目前國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。1.3幾種常見溫度控制系統(tǒng)下面介紹幾種非常常見的溫度控制系統(tǒng)：1.虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進(jìn)行采集，然后再進(jìn)行比較,通過比較對大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析，如果超過溫度限制，溫度報警系統(tǒng)將進(jìn)行報警,來通知管理人員大棚內(nèi)的溫度超過限制，大棚內(nèi)的溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,從而有利于農(nóng)作物的生長,提高產(chǎn)量。系統(tǒng)最大的優(yōu)點是在一臺電腦上可以監(jiān)測到多個大棚內(nèi)的溫度情況并進(jìn)行控制。該系統(tǒng)LabVIEW虛擬儀器編程，通過對前面板的設(shè)置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，越限報警來對大棚內(nèi)溫度進(jìn)行控制。該系統(tǒng)有單片機,溫度傳感器，串口通信,和計算機組成。2.模糊PID熱水鍋爐溫度控制系統(tǒng)，模糊PID控制器是以常規(guī)PID為基礎(chǔ)，采用模糊推理思想，根據(jù)不同的e和ec對PID參數(shù)進(jìn)行在線自整定，控制器有兩部分組成，即常規(guī)PID控制部分和模糊推理的參數(shù)校正部分。應(yīng)用模糊集合理論建立參數(shù)kp、ki和kd與系統(tǒng)誤差e和系統(tǒng)誤差變化率ec之間的二元連續(xù)函數(shù)關(guān)系，并用不同e和ec在線自整定PID參數(shù)。3.電阻爐溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的硬件主要由單片機主控、前向通道、后向通道、人機接口和接口擴(kuò)展等模塊組成，以內(nèi)含C52兼容單片機的ADuC845為控制核心、配有640KB的非易失RAM數(shù)據(jù)存儲器、外擴(kuò)鍵盤輸入、320x240點陣的圖形液晶顯示器進(jìn)行漢字、圖形、曲線和數(shù)據(jù)顯示，超溫報警裝置等外圍電路；預(yù)留微型打印機接口，打印現(xiàn)場結(jié)果。預(yù)留RS232接口，能和PC機聯(lián)機傳輸現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)。電阻爐的溫度先由熱電偶溫度傳感器檢測并轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，溫度變換器此信號進(jìn)行非線性校正及電壓放大，由單片機內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。再經(jīng)數(shù)字濾波、誤差校正、標(biāo)度變換、線性擬合、查表等處理后。一方面將爐溫經(jīng)人機面板上的LCD顯示；另一方面將該溫度值與被控制值（鍵盤設(shè)定值）比較，根據(jù)偏差值的大小，由控制算法進(jìn)行運算，最后輸出移相控制脈沖，放大后觸發(fā)可控硅導(dǎo)通。達(dá)到控制電阻爐溫度的目的。如果實測溫度值超過了該系統(tǒng)所要求的范圍，單片機就向報警裝置發(fā)出命令，系統(tǒng)進(jìn)行報警。2系統(tǒng)方案論證室內(nèi)溫度的大小對生產(chǎn)、食品儲存、農(nóng)作物生長等的影響很大。而單片機的測溫和控制裝置，能對室內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行測量，并根據(jù)溫度給定值給出調(diào)節(jié)量，控制執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的。本系統(tǒng)要求隨時監(jiān)視室內(nèi)的溫度，在一定范圍內(nèi)根據(jù)用戶溫度設(shè)定值，迅速做出調(diào)整，以達(dá)到對室內(nèi)溫度的控制。2.1主控制器選擇控制器是整個控制系統(tǒng)的核心部件，它的性能關(guān)系到系統(tǒng)的運算處理能力、控制精度、功能的實現(xiàn)等等，因而主控制器的選擇非常重要。方案一：采用含有ARM內(nèi)核的單片機，這類處理器的優(yōu)點是：低功耗，功能強大，運算處理能力強，控制精度高，I/O口可以配置，應(yīng)用靈活，廣泛使用在嵌入式系統(tǒng)方面，已經(jīng)滲透到生活的許多方面，包括現(xiàn)在使用的，就有嵌入式ARM的參與，而且功能也越來越趨于完善。由此可以看出ARM通常用于功能完善，處理功能強，控制精度高的場合。方案二:采用Atmel公司的AT89S系列單片機，這類處理器的優(yōu)點是：低功耗，高性能，有4～8K系統(tǒng)可編程flash存儲器，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令與引腳完全兼容，在生活中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，涉及到日常生活，工業(yè)控制方面等等，能滿足通常的控制要求，而且取得了相當(dāng)滿意的效果，控制精度高?；谝陨蟽煞N方案比較，再結(jié)合本系統(tǒng)的控制要求，選用Atmel公司的AT89S52單片機，它有8K的系統(tǒng)可編程flash存儲器，有32個通用I/O口，能夠?qū)崿F(xiàn)本控制系統(tǒng)的功能、滿足要求，也不用再擴(kuò)展存儲器，減少了硬件延遲與誤差，保證系統(tǒng)快速響應(yīng)，而且組成系統(tǒng)的性價比高，資源得到了充分的利用。2.2溫度采集系統(tǒng)的選擇溫度采集元件也是本控制系統(tǒng)的另一重要部件，它是這個控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。測量結(jié)果誤差的大小關(guān)系到后級控制的難易程度，誤差越大，處理就越難。在控制系統(tǒng)中我們學(xué)過，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)的元件中，測量元件引起的誤差不能消除，系統(tǒng)本身的誤差則可以通過算法控制到最小。而組成的任何系統(tǒng)本身都存在一些誤差，這樣就使控制精度更低了，甚至不能完成控制要求而以失敗告終。方案一：采用模擬量輸出溫度傳感器AD590，它具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補償、熱容量小、抗干擾能力強、可遠(yuǎn)距離測溫且使用方便等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉、冰庫、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測量和控制等領(lǐng)域。方案二：采用數(shù)字量輸出DS1624，DS1624是美國DALLAS公司生產(chǎn)的集成了測量系統(tǒng)和存儲器于一體的芯片。數(shù)字接口電路簡單，與I2C總線兼容，且可以使用一片控制器控制多達(dá)8片的DS1624。測溫范圍寬，讀數(shù)穩(wěn)定，分辨率高，無須外接電路，與單片機接口簡單，其數(shù)字溫度輸出達(dá)13位，精度為0.03125°C。DS1624可工作在最低2.7V電壓下，適用于高精度、低功耗的方案三：采用熱敏電阻式溫度傳感器，常用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它的電阻率受溫度的影響很大，而且隨溫度的升高而減小。優(yōu)點是：靈敏度較高，能檢測出6°C到10°C的溫度變化；工作溫度范圍寬；體積小，能夠測量其它溫度計無法測量的溫度；使用方便；基于以上方案比較，方案一和方案三都要先放大后經(jīng)A/D處理后才能傳遞給單片機處理，電源對放大和A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果有不同程度的影響，為了使誤差盡可能小，則對電源的要求比較高，因而增加了硬件延遲與成本（是方案二的兩倍以上），比方案二的效果也差一些。而方案二對電源沒有特別要求，兩線只需分別加一個上拉電阻就可以與單片機直接相連。從系統(tǒng)控制要求角度出發(fā)，再考慮系統(tǒng)的性價比，選擇了方案二。2.3熱電制冷系統(tǒng)的選擇熱電制冷系統(tǒng)是整個溫度控制系統(tǒng)的加熱制冷的執(zhí)行系統(tǒng)，包括加熱制冷元件，元件的驅(qū)動電路。在允許的溫度范圍內(nèi)，該系統(tǒng)讓室內(nèi)溫度可以根據(jù)實際需要加熱或制冷，以改變室內(nèi)溫度，為用戶提供一個滿意的室內(nèi)溫度。方案一：采用發(fā)熱電熱絲制熱，而制冷則用可以另選制冷的電路。優(yōu)點在于采用市電，比較方便，由單片機輸出PWM波來控制雙向可控硅的觸發(fā)相位，控制執(zhí)行元件電路加熱或制冷。但是用市電的制冷電路卻是一個大難題，而且多為一個制冷系統(tǒng)，如空調(diào)的制冷系統(tǒng)。方案二：采用半導(dǎo)體熱電制冷片，半導(dǎo)體制冷片的工作運轉(zhuǎn)是用直流電流，它既可制冷又可加熱，而且只要通過改變直流電流的極性就可以在同一制冷片上實現(xiàn)制冷或加熱，這個效果的產(chǎn)生就是通過熱電的原理，在現(xiàn)代的溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛，推動了溫度控制系統(tǒng)的跨越式發(fā)展，被稱為世界“制冷”三大奇跡之一。而且有專門的驅(qū)動芯片（如MAX1968），可以改變電流的方向，效果好，低價格。基于以上兩個方案比較，方案二組成的執(zhí)行系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，功能強大，可靠性高，性價比也高，能夠同時實現(xiàn)執(zhí)行系統(tǒng)的加熱與制冷。而方案一組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就不及方案二靈活而有序。所以我選擇方案二。2.4按鍵系統(tǒng)的選擇按鍵系統(tǒng)是整個溫度控制系統(tǒng)的溫度設(shè)定輸入系統(tǒng)，按照用戶的要求輸入所需的室溫值。當(dāng)溫度在允許范圍內(nèi)時，按鍵設(shè)定的溫度得以執(zhí)行，通過熱電制冷片加熱或制冷，通過風(fēng)扇加速空氣流動，來達(dá)到迅速調(diào)整室溫的目的。方案一：直接利用單片機接口組成矩陣式鍵盤，要M×N個按鍵，則需要用M+N個I/O接口。而按鍵的中斷則采用與門集成芯片輸出來觸發(fā)單片機的外部中斷，在主控制器收到中斷后由中斷程序迅速讀取按鍵值，反應(yīng)非常迅速，而且在I/O口充足時，就更為常用。同時編程也容易，可靠性高。方案二：用專門的芯片擴(kuò)展鍵盤，也是矩陣式的，當(dāng)有按鍵按下時就會觸發(fā)按鍵中斷，在主控制器收到中斷信號后就開始讀相應(yīng)按鍵值。不同的專用芯片與主控制器間的通信方式不一樣，有的是并口，有的則是串口。根據(jù)主控制器的I/O口來選擇用并口還是串口通信方式?；谝陨蟽煞N方案比較，結(jié)合主控制器的I/O口，方案一和方案二都行，效果都好，但是主控制器的I/O口比較充足，可以直接用并口通信，而此時如果選擇方案二，則中間再用一塊專用芯片，這樣就會增加硬件延時，降低了控制系統(tǒng)的實效性，因而在實現(xiàn)同樣功能的時侯，按鍵系統(tǒng)的性價比卻明顯降低了，所以我選擇方案一。2.5顯示器的選擇顯示器是室溫控制系統(tǒng)中顯示系統(tǒng)的重要組成部件，它顯示了用戶設(shè)定的溫度即室內(nèi)最終要達(dá)到的溫度（在允許的范圍內(nèi)0°C～40°C），讓人們知道室內(nèi)的溫度方案一：采用