机电系统检测与控制课程设计报告-测温控制系统.doc
《机电系统检测与控制课程设计报告-测温控制系统.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机电系统检测与控制课程设计报告-测温控制系统.doc(50页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、机电系统检测与控制课程设计报告(测温控制系统)专 业 班 级 _ 姓 名 _ 指导教师 _ _ 提交日期 _2017年_6月_9_日目录一、设计目的和内容2二、测温控制系统21、硬件设计21.2.1 显示电路设计31.2.2 单片机电路图51.2.3 温度传感器电路图61.2.4继电器电路91.2.5 晶振控制电路91.2.6 复位电路101.2.7蜂鸣器电路图101.2.8 按键电路设计112软件设计112.1主程序流程图112.2 读出温度子程序流程图122.3显示温度子程序流程图14三、测温控制系统的仿真过程15四、仿真分析20五、总结和体会20参考文献21一、设计目的和内容目前,测控系
2、统在工业生产中起着把关者和指导者的作用,它从生产现场到各种参数的获取,运用科学规律和系统工程的做法,综合有效地利用各种先进技术,通过自动手段和装备,使每个生产环节得到优化,进而保证生产规范化,提高产品质量,降低成本,满足需要,保证安全生产。传统的测控系统主要由“测控电路”组成,所具备的功能较少,也比较弱。随着计算机技术的迅速发展,使得传统的系统发生了根本性的变化,即采用微型计算机作为测控系统的主题和核心,代替传统测控系统的常规电子线路,从而成为新一代的微机化测控系统。而由于单片机具有集成度高、功能强、体积小、价格低、抗干扰能力等优于一般CPU的优点,故在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用
3、。将其引人到测控系统中,可在很大程度上提升自动化水平,促进控制质量的进一步提高,经济效益显著,极具推广价值。在现代生产当中,对于温度的测量与控制是十分必要的,且有着普遍的应用, 在生活中,例如:人们需要对饮水机、热水器的温度进行控制;在养殖业中,人们需要对孵化箱的温度进行控制;在工业生产中,人们需要对各种加热炉、反应炉和锅炉的温度进行控制等。因此,随着生产技术的发展和人们生活水平的大幅提高,一个简单,稳定的温度控制系统能更好的适应市场。为了满足当前社会市场需求,故设计了此温度控制系统,以AT89C51为核心,以及LM016L液晶显示器,电磁继电器,电阻,按键等元件作为辅助,以电路分析作为理论指
4、导和理论基础,设计出此系统,将被控对象的温度控制在一定的范围内,通过LM016L液晶显示器直观的显示出来,并且通过发光二极管,蜂鸣器等不同的信号告诉我们现在的温度在什么范围内,以便于我们做出相应的处理措施。本文针对的是饮水机的水温控制。温度控制的基本思路是:通过采集到的温度与设定温度之间对比,若温度比设定温度低,则控制负载(加热器)对水温进行加热,当超过设定值时,停止负载工作。二、测温控制系统1、硬件设计1.1主板电路设计1.1.1 AT89C51单片机各引脚设计单片机引脚电器元件P1.0蜂鸣器P1.1继电器P3.4DS18B20P3.5LED的RE端口P3.6LED的RW端口P3.7LED的
5、E端口P2.0按键1P2.1按键2P2.2按键3P2.3按键4表1-1 单片机各引脚接线1.2各部分电路设计1.2.1 显示电路设计在当今社会上,液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到,显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种:发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用,软硬件都比较简单,液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便。液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。固有体积小
6、、重量轻的特点,本文就选择了LM016L液晶显示器作为DS18B20温度检测器的显示单位。LM016L液晶模块采用HD44780控制器,hd44780具有简单而功能较强的指令集,可以实现字符移动,闪烁等功能,LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式,hd44780控制器由两个8位寄存器,指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR)忙标志(BF),显示数RAM(DDRAM),字符发生器ROMA(CGOROM)字符发生器RAM(CGRAM),地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码,只能写入不能读出,DR用于寄存数据,数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DD
7、RAM和CGRAM读出的数据,BF为1时,液晶模块处于内部模式,不响应外部操作指令和接受数据,DDTAM用来存储显示的字符,能存储80个字符码,CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.8位字符编码和字符的对应关系,可以查看参考文献(30)中的表4.CGRAM是为用户编写特殊字符留用的,它的容量仅64字节,可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符,AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址,如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC,同时选择DDRAM或CGRAM。在proteus仿真中,使用Proteus仿真1602-即LM016L-依照数
8、据手册说明可能遇到困难,可以尝试采用以下方案解决:1、数据手册中可能介绍1602内部D0D7已有上拉,可以使用P0口直接驱动。在Proteus里LM016L内部可能没有,应该人为加上拉电阻。建议不要使用排阻,使用普通电阻一个一个拉应该可以解决问题;2、可能碰到不能检测忙信号的问题,尝试使用延时把忙信号拖过去1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD,多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚),其控制原理与14脚的LCD完全一样。电路接口设计,AT889C51的P0口作为数据的输出端,P3.5和P3.6,P3.7作为控制信号的输出端,连接图如图1-1所示:
9、图1-1 显示电路图1.2.2 单片机电路图单片机也被称为微控制器(Microcontroler),是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。单片机又称单片微控制器,概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。在本文中,选择了AT89C51单片机作为控制元件。 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasab
10、le Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51有3个并行I/O端口,P0:P0.0P0.7、P1.0P1.7、P2.
11、0P2.7。P0端口在没有片内存储器时,可以作为普通I/O口使用,外接存储器时作为地址线/数据线使用。P1端口可以作为普通I/O口使用,同时P1.0、P1.1、P1.5P1.7还具备特殊功能,如表3.4所示。P2端口在没有片外存储器时,可以作为普通I/O口使用,外接存储器时作为高8位地址使用。引脚特殊功能P1.0T2:定时器|计数器2的外部计数器输入P1.1T2EX:定时器/计数器2的捕捉/重载触发及方向控制P1.5MOSI:用于在线编程(ISP)P1.6MOSI:用于在线编程(ISP)P1.7SCK:用于在线编程(ISP)表1-2 AT89C51 P3端口的特殊功能引脚特殊功能P3.0RXD
12、(串行口输入)P3.1TXD(串行口输入)P3.2INT0(外部中断输入0)P3.3INT1(外部中断输入1)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入)P3.6WR(外部数据存储器写控制)P3.7RD(外部数据存储器读控制)表1-3 AT89C51 P3端口的特殊功能外形及引脚排列如图1-2所示。图1-2 AT89C51引脚图1.2.3 温度传感器电路图随着科学技术的不断进步与发展,温度传感器的种类日益繁多,数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点,被广泛应用于工业控制、
13、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。其中,比较有代表性的数字温度传感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635等。相比较而言,传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件,热敏电阻成本低,但需要后续信号处理电路,而且热敏电阻的可靠性相对较差,测量温度的准确度低,检测系统的精度差。数字式温度传感器的种类也不少,并且在实际工程设计中具有上述诸多优点。本文采用DS18B20温度传感器。DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器,与其它温度传感器相比,DS18B20具有以下特性:独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现
14、微处理器与DS18B20的双向通讯。DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温。DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感器元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。温度范围55125,固有测温分辨率0.5;测量结果直接输出数字温度信号,以“一线总线”串行传送给CPU,同时可传送CRC效验码,具有极强的抗干扰纠错能力;测量结果以9位数字量方式串行传送。图1-3 DS18B20温度值表示方法D9为符号位,0表示正,1表示负,高字节的其他位(D10D15)是以符号位的扩展位表示的;D0D8为数据位,以二进制补码表示。温度是以1/2LSB
15、形式表示的。表1-4为数值和温度的关系。温度数字输出(二进制)数字输出(十六进制)+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0001 1010 001000A2H+0.50000 0001 1010 10000008H00000 0000 0000 00000000H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0101 1111 FE6FH-551111 1100 1001 0000FC
16、90H表1-4 DS18B20输出数据与温度的对应关系DS18B20内部结构主要由64bit闪速ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL、高速暂存存储四部分组成,如图1-4所示。图1-4 DS18B20内部结构温度传感器电路图如图1-5所示图1-5 DS18B20电路图 原理:DS18B20在出厂时默认配置为十二位,其中最高位是符号位,因此温度值共11位,单片机在读取数据时,一次会读2字节共十六位,读完后将低11位的二进制数转换成十进制数再乘以0.0625便为所测的真实值。另外,还需要判断温度的正负。前五位数字是符号位,这五位同时变化,我们只需要判断11位就可以了。前五位为1时,读
17、取温度为负值,则测量到的数值需要求出补码(求反加一),再乘以0.0625才得到实际温度值。前五位为0时,读取温度为正值,只要将测得数值乘以0.0625即可得到实际温度值。1.2.4继电器电路图1-6中P1.1引脚控制加热器继电器,给P1.1低电平,三极管导通,电触头放下开始工作。图1-6继电器电路 原理:当单片机P1.1引脚输出低电平时,三极管导通,则继电器线圈中会有电流流过,电流会产生电磁场,在电磁场的作用下,开关会被吸合。当P1.1为高电平时,三极管处于截止状态,则线圈中没有电流流过,因此开关因失去磁场的吸合力而断开。1.2.5 晶振控制电路单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的,单片机的
18、内部时钟电路如图2-1所示图2-1晶振控制电路图电路中的器件选择是可以通过计算和实验确定,也可以参考一些典型电路参数。电路中,电容器C2和C3对振荡频率有微调作用,帮助振荡器起振,通常的取值范围3010pF;石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。其结果只是机器周期不同,从而影响计数器的计算初值。1.2.6 复位电路复位电路图如图2-2所示图2-2复位电路图单片机的RST引脚为主机提供一个外部复位信号输出端口,复位信号是高电平有效,高电平有效持续时间应为2个机器周期以上。1.2.7蜂鸣器电路图蜂鸣器电路图如图2-3所示图2-3蜂鸣器电路图原理:当P1.0为低电平时,三极管导通,则蜂鸣器中有电流
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机电 系统 检测 控制 课程设计 报告 测温 控制系统
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。