室内温度控制报警器.pdf
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1、 word 文档 可自由复制编辑 毕业设计(论文)题 目:室内温度控制报警器 word 文档 可自由复制编辑 大学(华东)现代远程教育 毕业设计(论文)任务书 发给学员 1设计(论文)题目:室内温度控制报警器 2学生完成设计(论文)期限:年 月 日至 年 月 日 3设计(论文)课题要求:软件(protel 99)的简单介绍以及使用软件进行控制器的设计,220v 交流供电。当设定温度值和实际温度值偏差超过最小偏差时,系统工作,每 1的偏差要求控制器开启 1 秒,对温度进行调节,系统开启时间为 110 秒,当系统开启时间到达后,系统必须关闭 5 秒钟才能进行下一次的控制动作。设定温度范围为:208
2、0 摄氏度。可根据设定的温度通过该温度控制报警器的温度进行控制,使系统工作在设定的温度点,要求最小偏差2%4实验(上机、调研)部分要求内容:熟练利用 PROTEL99SE 设计程序,并对程序进行调试。实验结束后,要对实验成果进行总结,分析,尽可能提高程序的正确率与可行性。对实验的心得要多和辅导老师交流.5.文献查阅要求:1 张志良.单片机原理与控制技术.北京:机械工业出版社 2004.12 2 严慰敏.数据结构.北京:清华大学出版社 2004.01 3 王闵.计算机组成原理.北京:电子工业出版社 2002.10 4 方敏.操作系统教程.北京:电子科技出版社 2003.02 5 刘坚.数据与计算
3、机通信.北京:高等教育出版社 2000.10 6发 出 日 期:年 月 日 7学员完成日期:年 月 日 指导教师签名:学 生 签 名:word 文档 可自由复制编辑 摘 要 本设计采用直接数字控制(DDC)对加热炉进行控制,使其温度稳定在某一个值上。并且具有键盘输入温度给定值,LED 数码管显示温度值和温度达到极限时提醒操作人员注意的功能。温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关,因此温度控制是生产自动化的重要任务。一.对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制,所采用的加热方式,燃料,控制方 二.温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统,组成部分见
4、正文图。其中数字控制器的功能由微型机算机实现。三.温度控制系统结构图及总述图中由 420mA 变送器 I,A/D 转换器构成输入通道,用于采集炉内的温度信号。其中,变送器选用 XTR101,它将热电偶信号(温度信号)变为 420mA 电流输出,再由高精密电流/电压变换器 RCV420 将 420mA 电流信号变为 05V 标准电压信号,以供 A/D 转换用。转换后的数字量与炉温的给定值数字化后进行比较,即可得到实际炉温和给定炉温的偏差。炉温的设定值由键盘输入。由 MC51 构成的数字控制器按最小行运算,计算出所得。关键词:PID 控制器,A/D 转换器,D/A 转换器 word 文档 可自由复
5、制编辑 目 录 摘 要.i 目录.ii 第 1 章 前言.1 第 2 章 开发平台及工具的选用.2 2.1 PROTEL 99SE 简介.2 2.2 Protel99 组成.3 2.3 Protel99 主要特色.4 2.4 Protel99 的主要特性如下:.4 第 3 章 KEIL 8.02简介.6 3.1 8051 开发工具.6 3.2 uVision2集成开发环境.6 3.2.1 项目管理.6 3.2.2 集成功能.7 3.3 编辑器和调试器.7 3.3.1 源代码编辑器.7 3.3.2 C51 编译器.8 3.3.3 代码优化.9 3.3.4 RTX51实时核模块.10 3.3.5
6、RTX51实时核模块.11 3.3.6 测试程序.12 3.3.7 C51V7 版增强功能介绍.13 3.4 在系统编程软件 SLISP 简介.13 第 4 章 系统总体设计.15 4.1 元器件基本知识.15 4.1.1 单片机 AT89S51 .15 word 文档 可自由复制编辑 4.1.2 模数转换器 AD0809 .20 4.1.3 温度传感器 AD590 .23 4.1.4 数码管 LED 显示器.27 4.2原理图及功能.28 4.2.1 原理图(图 4.2.1-2).28 4.2.2 功能.29 第 5 章 软件详细设计.30 5.1 流程图.30 5.2 源代码.33 第 6
7、 章 结论.37 致 谢.38 参考文献.39 word 文档 可自由复制编辑 第 1 章 前言 控制算法是微机化控制软件系统的一个重要组成部分,整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。目前提出的控制算法有很多种。在生产过程自动的发展历程中,PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。它是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、优越性好和可靠性高,实际运行经验和理论分析都表明,PID 控制能满足相当多工业对象的控制要求,尤其适用于可建立精确模型的确定性控制系统。虽然随着工业现代化的发展和其它各种先进技术的发展,自动化技术将会有更新的发展,但是,PID 控制技术仍然不会过时,它还将在今
8、后很长一段时间内占据主导地位。近十几年来,单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点,因此也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通管理和微波炉等专用控制上。近几年来,单片机的发展更为迅速,它已渗透到诸多学科和领域,以及人们生活的各个方面。由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用,世界上许多集成电路生厂家相继推出了各种类型的单片机。在单片机家族的众多成员中,MCS-51 系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比,迅速占领了工业测控和自动化工程应
9、用的主要市场,成为国内单片机应用领域中的主流。目前可用于 MCS-51 系列单片机开发的硬件越来越多,与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善,因此,可以极方便的利用现有资源,开发出用于不同目的的各类应用系统 word 文档 可自由复制编辑 第 2 章 开发平台及工具的选用 2.1 PROTEL 99SE 简介 随着计算机业的发展,从 80 年代中期计算机应用进入各个领域。在这种背景下,87、88 年由美国 ACCEL Technologies Inc 推出了第一个应用于电子线路设计软件包TANGO,这个软件包开创了电子设计自动化(EDA)的先河。这个软件包现在看来比较简陋,但在当时给电子线
10、路设计带来了设计方法和方式的革命,人们纷纷开始用计算机来设计电子线路,直到今天在国内许多科研单位还在使用这个软件包。随着电子业的飞速发展,TANGO 日益显示出其不适应时代发展需要的弱点。为了适应科学技术的发展,Protel Technology 公司以其强大的研发能力推出了 Protel For Dos 作为 TANGO 的升级版本,从此Protel 这个名字在业内日益响亮。表 2-1 开发软件和版本与功能 软件名称 版本 功能 PROTEL 99SE 绘制原理图 KEIL 8.02 原程序的编写、调试以及烧写文件的生成 SL ISP 1.4.2.3 烧写程序 八十年代末,Windows 系
11、统开始日益流行,许多应用软件也纷纷开始支持 Windows 操作系统。Protel 也不例外,相继推出了Protel For Windows 1.0、Protel For Windows1.5 等版本。这些版本的可视化功能给用户设计电子线路带来了很大的方便,设计者再也不用记一些繁琐的命令,也让用户体会到资源共享的乐趣。word 文档 可自由复制编辑 九十年代中,Win95 开始出现,Protel 也紧跟潮流,推出了基于Win95 的 3.X 版本。3.X 版本的 Protel 加入了新颖的主从式结构,但在自动布线方面却没有什么出众的表现。另外由于 3.X 版本的 Protel 是16 位和 3
12、2 位的混合型软件不太稳定。98 年,Protel 公司推出了给人全新感觉的 Proel98。Protel98 以其出众的自动布线能力获得了业内人士的一直好评。99 年,Protel 公司又推出了最新一代的电子线路设计系统Protel99。在 Protel99 中加入了许多全新的特色 2.2 Protel99 组成 1.原理图设计系统 原理图设计系统是用于原理图设计的Advanced Schematic 系统。这部分包括用于设计原理图的原理图编辑器 Sch 以及用于修改、生成零件的零件库编辑器 SchLib。2.印刷电路板设计系统 印刷电路板设计系统是用于电路板设计的 Advanced PCB
13、。这部分包括用于设计电路板的电路板编辑器 PCB 以及用于修改、生成零件封装的零件封装编辑器 PCBLib 3.信号模拟仿真系统信号模拟仿真系统是用于原理图上进行信号模拟仿真的 SPICE 3f5 系统。4.可编程逻辑设计系统 Protel99 内置编辑器 可编程逻辑设计系统是基于 CUPL的集成于原理图设计系统的 PLD设计系统。这部分包括用于显示、编辑文本的文本编辑器 Text 和用于显示、编辑电子表格的电子表格编辑器 Spread。word 文档 可自由复制编辑 2.3 Protel99 主要特色 Protel99 是基于 Win95/WinNT/Win98/Win2000 的纯 32
14、位电路设计制版系统。Protel99 提供了一个集成的设计环境,包括了原理图设计和PCB 布线工具,集成的设计文档管理,支持通过网络进行工作组协同设计功能。2.4 Protel99 的主要特性如下:Protel99 系统针对 Windows NT4/9X 作了纯 32 位代码优化,使得Protel99 设计系统运行稳定而且高效。SmartTool(智能工具)技术将所有的设计工具集成在单一的设计环境中。SmartDoc(智能文档)技术将所有的设计数据文件储存在单一的设计数据库中,用设计管理器来统一管理。设计数据库以.ddb 为后缀方式,在设计管理器中统一管理。使用设计管理器 统一管理的文档是在P
15、rotel99 中新提出来的,以前版本中没有。SmartTeam(智能工作组)技术能让多个设计者通过网络安全地对同一设计进行单独设计,再通过工作组管理功能将各个部分集成到设计管理器中。PCB 自动布线规则条件的复合选项极大的方便了布线规则的设计。用在线规则检查功能支持集成的规则驱动 PCB 布线。继承的 PCB 自动布线系统最新的使用了人工智能技术,如人工神经网络、模糊专家系统、模糊理论和模糊神经网络等技术,即使对于很复杂的电路板其布线结果也能达到专家级的水平 对印刷电路板设计时的自动布局采用两种不同的布局方式,即Cluster Placer(组群式)和基于统计方式(Statistical P
16、lacer)。在以前版本中只提供了基于统计方式的布局。word 文档 可自由复制编辑 Protel99 新增加了自动布局规则设计功能,Placement 标签页是在Protel99 中新增加的,用来设置自动布局规则。增强的交互式布局和布线模式,包括“Push-and-shove”(推挤)。电路板信号完整性规则设计和检查功能可以检测出潜在的阻抗匹配、信号传播延时和信号过载等问题。Signal Integrity 标签页也是在Protel99 中新增加的,用来进行信号完整性的有关规则设计。零件封装类生成器的引入改进了零件封装的管理功能。广泛的集成向导功能引导设计人员完成复杂的工作。原理图到印刷电路
17、板的更新功能加强了 Sch 和 PCB 之间的联系。完全支持制版输出和电路板数控加工代码文件生成。可以通过 Protel Library Development Center 升级广泛的器件库。可以用标准或者用户自定义模板来生成新的原理图文件。集成的原理图设计系统收集了超过 60000 元器件。通过完整的 SPICE 3f5 仿真系统可以在原理图中直接进行信号仿真。可以选择超过 60 中工业标准计算机电路板布线模板或者用户可以自己生成一个电路板模板 Protel99 开放的文档功能使得用户通过 API 调用方式进行三次开发。集成的(Macro)宏编程功能支持使用 Client Basic 编程
18、语言 word 文档 可自由复制编辑 第 3 章 KEIL 8.02 简介 3.1 8051 开发工具 KEIL C51 标准 C 编译器为 8051 微控制器的软件开发提供了 C 语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51 编译器的功能不断增强,使你可以更加贴近 CPU 本身,及其它的衍生产品。C51 已被完全集成到 uVision2 的集成开发环境中,这个集成开发环境包含:编译器,汇编器,实时操作系统,项目管理器,调试器。uVision2 IDE 可为它们提供单一而灵活的开发环境。C51 V7 版本是目前最高效、灵活的 8051 开发平台。它可以支持所有 8051 的衍生产品,也
19、可以支持所有兼容的仿真器,同时支持其它第三 方开发工具。因此,C51 V7 版本无疑是 8051 开发用户的最佳选择。3.2 uVision2 集成开发环境 3.2.1项目管理 工程(project)是由源文件、开发工具选项以及编程说明三部分组成的。一个单一的 uVision2 工程能够产生一个或多个目标程序。产生目标程序的源文件构成“组”。开发工具选项可以对应目标,组或单个文件。Vision2 包含一个器件数据库(device database),可以自动设置汇编器、编译器、连接定位器及调试器选项,来满足用户充分利用特定微控制器的要求。此数据库包含:片上存储器和外围设备的信息,扩展数据指针(
20、extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特性。uVision2可以为片外存储器产生必要的连接选项:确定起始地址和规模。word 文档 可自由复制编辑 3.2.2 集成功能 uVision2 的强大功能有助于用户按期完工。(1).集成源极浏览器利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来优化用户变数存储器。(2).文件寻找功能:在特定文件中执行全局文件搜索。(3).工具菜单:允许在 V2 集成开发环境下启动用户功能。(4).可配置 SVCS 接口:提供对版本控制系统的入口。(5).PCLINT 接口:对应用程序代码进行深层语法分析。(6
21、).Infineon的 EasyCase 接口:集成块集代码产生。(7).Infineon的 DAVE 功能:协助用户的 CPU 和外部程序。DAVE 工程可被直接输入 uVision2 3.3 编辑器和调试器 3.3.1 源代码编辑器 uVision2 编辑器包含了所有用户熟悉的特性。彩色语法显像和文件辩识都对 C 源代码进行和优化。可以在编辑器内调试程序,它能提供一种自然的调试环境,使你更快速地检查和修改程序。2.断点 uVision2 允许用户在编辑时设置程序断点(甚至在源代码未经编译和汇编之前)。用户启动 V2 调试器之后,断点即被激活。断点可设置为条件表达式,变量或存储器访问,断点被
22、触发后,调试器命令或调试功能即可执行。在属性框(attributes column)中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置。代码覆盖率信息可以让你区分程序中已执行和未执行的部分。3.调试函数语言 word 文档 可自由复制编辑 uVision2 中,你可以编写或使用类似 C 的数语言进行调试。(1).内部函数:如 printf,memset,rand 及其它功能的函数。(2).信号函数:模拟产生 CPU 的模拟信号和脉冲信号(simulate analog and digital inputs to CPU)。(3).用户函数:扩展指令范围,合并重复动作。4.变量和存储器 用户可以在编辑器
23、中选中变呈来观察其取值。双层窗口显示,可进行以下调整:(1).当前函数的局部变量 (2).用户在两个不同 watch 窗口页面上的自定义变量 (3).堆栈调用(call stack)页面上的调用记录(树)(call tree)(4).不同格式的四个存储区 3.3.2 C51 编译器 KEIL C51 编译器在遵循 ANSI 标准的同时,为 8051 微控制器系列特别设计。语言上的扩展能让用户使用应用中的所有资源。1.存储器和特殊功能寄存器的存取 C51 编译器可以实现对 8051 系列所有资源的操作。SFR 的存取由 sfr和 sbit 两个关键字来提供。变量可旋转到任一个地址空间。用关键字a
24、t还能把变量放入固定的存储器存储模式(大,中,小)决定了变量的存储类型。连接定位器支持的代码区可达 32 个,这就允许用户在原有 64KROM的 8015 基础上扩展程序。在 V2 的编译器和许多高性能仿真器中,可以支持应用程序的调试。2.中断功能 C51 允许用户使用 C 语言编写中断服务程序,快速进、出代码和寄存器区的转换功能使 C 语言中断功能更加高效。word 文档 可自由复制编辑 可再入功能是用关键字来定义的多任务中断或非中断的代码要求必须具备可再入功能。3.灵活的指针 C51 提供了灵活高效的指针。通用指针用 3 个字节来存储存储器类型及目标地址,可以在 8051 的任意存储区内存
25、取任何变量。特殊指针在声明的同时已指定了存储器类型,指向某一特定的存储区域。由于地址的存储只需 12 字节,因此,指针存取非常迅速。3.3.3 代码优化 1.通用代码优化 (1).常量重叠(constant folding)(2).通用子表达式删除(common subexpression elimination)7.循环(loop rotation)(3).长度缩减速(reduction)8.死码删除(dead code elimination)(4).控制流优化(control flow optimization)9.通用Tail Merging (5).寄存器变量使用(register
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