微电脑温度控制系统.doc
《微电脑温度控制系统.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微电脑温度控制系统.doc(45页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、南 昌 工 程 学 院毕 业 设 计 (论 文) 信息工程学院 系(院) 电子信息工程 专业毕业设计(论文)题目 微电脑温度控制系统(硬件) 学生姓名 谢 德 磊 班 级 06 级 学 号 2006100121 指导教师 谭 文 群 完成日期 2010 年 6 月 17 日微电脑温度控制系统(硬件) microcomputer temperature control system总计 毕业设计(论文) 37 页 表 格 2 个 插 图 25 副南昌工程学院毕业设计论文南 昌 工 程 学 院毕业设计(论文)任务书一、毕业设计(论文)题目: 微电脑温度控制系统二、毕业设计(论文)使用的原始资料(数
2、据)及设计技术要求: (1)、温度范围25150; (2)、温控精度0.5; (3)、编制监控程序实现温控功能; (4)、采用89C2051作主控CPU,4位LED显示; (5)、温度设置采用直接键入法。三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间: 3月4日至4月3日:查找资料、方案论证、撰写开题报告、英文资料翻译;4月4日至5月5日:硬件电路的设计、制作与调试;5月6日至5月25日:系统硬件、软件联机调试;5月26日至6月23日:撰写论文、答辩。四、主 要参考资料: 1何立民 单片机应用技术选编 北京航空航天技术大学出版社 1995 2陆坤等 电子技术设计 电子科技大学出版社 1997 3康华光
3、 电子技术基础 高等教育出版社 1983 4王福瑞等 单片机微机测控系统设计大全 北航出版社 1996 5Uyless Black. ATM: Foundation for Broadband Networks. 1998 信息工程学院 院 电子信息 专业 2 班学生: 谢德磊 日期: 自 2010 年 3 月 4 日至 2010 年 6 月 23 日指导教师: 谭文群 助理指导教师(并指出所负责的部分):教研室: 教研室主任: 南昌工程学院毕业设计论文摘要 温度控制在工业生产中运用的非常广泛,其控制过程中存在着很大的时滞性和很强的干扰。采用一般的控制方法如PID控制,都不能很好地满足要求。而
4、基于AT89C2051单片机的温度控制策略可以很容易的解决这些问题。 以AT89C2051单片机为基础,结合温度传感变送器、A/D转换器、LED显示器、固态继电器等,组成一个基于AT89C2051单片机的温度控制系统。 在此系统中,温度传感变送器获得温度的感应电压,转变成1-5V的标准电压信号,再由A/D转换器转换成数字信号进入单片机内部。单片机将给定的温度与测量温度的相比较,得出偏差量执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任,采用模拟的PWM控制方法,改变同一个周期中电子开关的闭合时间,达到控制的目的。关键词:温度控制 单片机 测量变送 Abstract Temperature contro
5、l is used widely in industry production, with large lag and big disturb. Tradition control method for example PID control method cant meet the request. AT89C2051 MCU can easily meet these requests. Using the AT89C2051 single chip computer as the Fuzzy controller, with temperature measure and adjust-
6、convection instrument, A/D transformer, LED displayer, solid switch and so on, form a Temperature control systemic based on AT89C2051 MCU. In such system, temperature measure and adjust-convection instrument measures the temperature and changed into normative 15 voltage signals, the A/D transformer
7、transform the analog signals into digital signals, and introduce into the single chip computer. And the single chip computer educes the control value which based on the difference between the initialization and the measure value. Solid switch with high frequencies used as a executor and use a analog
8、 PWM converter, to change the close time in a decided periods, which aimed at control the temperature. Keywords: Temperature control; Single chip microcomputer,;measure and adjust-convection 南昌工程学院本科毕业设计论文目录摘要IAbstract第一章 绪 论11.1微电脑温度控制系统的发展11.2课题的意义及内容21.3 研究思路和技术方法2第二章 硬件设计32.1 设计方案的总体概述32.1.1 总体设
9、计思路32.1.2方案的论证与比较62.2各模块电路的设计62.2.1微处理控制器92.2.2温度测量电路122.2.3 A/D转换电路122.2.4键盘输入部分132.2.5输出控制电路172.2.7显示电路18第三章 软件系统213.1程序结构设计213.2采样值调整程序233.3滤波程序设计233.4采样程序设计243.5键处理比较程序设计263.6控制比较程序273.7输出控制程序设计283.8显示程序设计29第四章 软硬件调试314.1显示电路及显示程序的调试314.2温度采样的调试314.3键盘硬件及键处理程序的调试324.4控制输出调试324.5整机调试33结 论34致 谢35参
10、考文献36附 录37第一章 绪 论 单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片,是CPU、RAM、ROM、IO接口和中断系统集成于同一硅片的器件。单片机发展迅速,各类产品不断涌现,出现了许多好性能新兴机种,现已成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。由于生产工艺和设计能力的不断提高,单片机也在向着更高集成化、更多位多功能,更强化处理控制问题的能力、更快的运算速度、更廉价低功耗、更兼容开发和更好的软件固有化的方向发展。 单片机是所有微处理机中性价比最高的一种,随着种类的不断增加,功能不断加强,其应用领域也迅速扩大。单片机在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面都有相
11、当的应用领域。当前,8位单片机主要用于工业控制,如温度、压力、流量、计量和机械加工的测量和控制场合;高效能的16位单片机(如MCS-96、MK-68200)可用在更复杂的计算机网络。 AT89系列单片机是常用的控制芯片,在智能仪器仪、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果,用其作为温度控制系统的实例也很多。使用AT89系列单片机能够实现温度全程的自动控制,而且AT89系列单片机易于学习,掌握,性能价格比高。1.1微电脑温度控制系统的发展 温度测控系统是工艺加工过程中普遍使用的系统装置。由于传统的温控装置体积较大,成本高且输出控制又不稳定,因此已不再适应现代生产力下的复杂温度环境。目
12、前,国内外都是采用微电脑系统来实现温度的控制,这样就提高了控制的精度,减小了温度控制中出现的系统误差。 近年来,随着单片机应用体系结构的规范化和简单化,单片机“单片”应用已成为其发展趋势。本课题中就采用了这种价格低廉,功能性强的AT89C2051芯片,它在许多需要真正的“单片”微控制器的应用中发挥了很好的效用。 同时,工业过程控制中,由于传感器的非线性输出和同种传感器的输出存在一定的分散性,测量结果会产生一定的误差,为此,对传感器的特性进行校正和补偿已成为国内外一直研究的课题。以往许多仪器对此问题大多采用运放构成的非线性转换电路,致使温漂大,调整困难,精度也不高。因此目前在智能仪器中均广泛采用
13、软件代替硬件进行线性修正。 本微电脑控制系统正是朝体积小,性能价格比高,测量精度准确的研究思路进行设计的。它消除了人为误差,减少了系统的误差,能够达到较满意的实验效果。 1.2课题的意义及内容 温度控制是自动控制经常讨论的课题之一,它代表了一类自动控制的方法,而且其应用十分广泛,可以说在生产生活中无处不在,例如锅炉,电冰箱等。而由温度控制带来的时滞效应难题始终困扰着实际应用。随着科学技术的高速发展,温度控制系统得到了很大的进步,其应用的领域也不断的扩大。使用89系列单片机设计温度控制系统,可以即时、精确的反映温度变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度点保持恒温等多种控制方式,可以
14、应用到空调、锅炉、电热器一类的设备上。温度、压力,流量和液位是四种最常见的过程变量。其中温度是一个非常重要的过程变量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形,结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制不好就可能引起生产安全,质量和产量等一系列问题。目前,在很多场合下,温度已成为非常关键的因素,许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上,因此对温度的监测的意义越来越大。 1.3 研究思路和技术方法 整个设计可以分为硬件和软件两大部分,本设计中首先确定了该控制系统的硬件设计部分,包括温度检测电路、温度控制电路、外围电路、和一些接口电路(如:A/D转换、移位寄存器接口等
15、)。其次是软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:中断服务程序、控制比较程序、控制输出程序、采样程序、键输入程序、滤波程序、显示程序等。在温度采样电路的设计中用到了传感器技术,在本次设计中,通过对各种传感器的比较,最终确定测温传感器选用的是铂热电阻。在炉温控制输出电路的设计中,采用了可控硅触发技术。另外根据单片机的接口及功能特性选配了A/D转换电路、译码显示电路及复位电路等 5第二章 硬件设计2.1 设计方案的总体概述2.1.1 总体设计思路 根据设计要求,先分析,查找相关的设计元件了解其工作原理及内部结构,确定选用哪些元件来设计电路,绘制相应的电路原理图,确定软件设计流程图,并结合软
16、件进行调试,最后完成设计并撰写论文。2.1.2方案的论证与比较根据系统基本要求,将本系统划分为如下几个部分*温度测量电路*A/D转换电路*键盘输入部分*控制处理电路*显示电路*微处理器其结构框图如图2.189C2051单片机放大电阻炉传感器A/D转换器控制电路光报警键盘显示图2.1系统结构框图 工作流程为:传感器部分将模拟输入量温度转换成电量值。由于R-V转换后的输出电压很微弱,所以采用运算放大电路使输出电压扩大到05V。A/D转换电路主要是将模拟信号转化为与温度相对应的数字量,每当采样周期到达,即可将炉温值与键盘设定值比较,然后通过比较结果去改变可控硅在固定控制周期内的导通时间,从而达到控制
17、炉温的目的。 各部分电路的选取方案分析如下: 1温度传感器的选取,由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。根据设计总要求:我们要用到A/D转换的部分所以我们要选择模拟的温度传感器,温度控制范围为25150、最小区分温度为0.5,温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化,最常用的热电阻和热电偶两类产品。热电偶具有构造简单、适用温度范围广
18、、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快快特点,常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合;但其信号输出灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号和前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。导体的电阻值随温度变化而改变,通过测量其阻值推算出被测物体的温度,利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器。金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而线性变化,并且具有很好的重现性和稳定性,利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100,电阻变化率为0. 3851。铂电阻温度传感器精度高、稳定性好、应用温度范围广、是中低温区(-20
19、0650)最常用的一种温度检测器,可达到设计的要求,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成各种标准温度计(涵盖国家和世界基准温度)供计量和校准使用。 综上所述的种种特点,所以测温传感器我们选择铂热电阻 2单片机的选取,根据毕业设计(论文)任务书中的设计要求我选用了AT89系列的兼容机89C51,在此我们采用AT89C2051单片机实现。AT89C2051是由美国ATMEL公司生产的一种低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),期间采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准M
20、CS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大。其主要特点为采用Flash存贮器技术,降低了制造成本,其软件、硬件与MCS-51完全兼容,可以很快被中国广大用户接受,其程序的电可擦写特性,使得开发与试验比较容易。这对于在网上查找相关资料和在图书馆查找相资料也是非常方便的。 3A/D转换芯片的选取,在本设计中,A/D转换是要把一路模拟信输入转换为八路数字信号输出。德州仪器公司(TI)推出的TLC0831/2是广泛应用的8位A/D转换器。TLC0831是单通道输入;TLC0832是双通道输入,并且可以软件配置成单端或差分输入。串行输出可以方便的和标准的移位寄存器及微处理
- 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:
- 微电脑 温度 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,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【胜****】。
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【胜****】,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。