毕业设计论文烘箱温度控制系统的设计Word格式.docx
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第一章引言..............................................................4
1.1技术指标........................................................................................................4
1.2控制方案设计......................................................................................................4
第二章川89C51单片机主要功能及它的概述...................................5
2.1单片机的基本组成和内部结构..............….......…......….....……......…..................…..............5
2.2AT89C51单片机引脚图及各引脚的功能..................................................................................7
2.2.1正在片机主控电路的主要元件AT89C51引脚阁......................................................….......……........7
2.2.2AT89C51正在片机各引脚功能................…...........................……….......….........................…..............7
第三章控制系统的硬件电路组成部分.......................................10
3.1烘箱温度控制系统的工作原理及它的组成部分............….......….....…….............…..........10
3.1.1烘箱温度控制系统的工作原理.........…........…......….......….......…..................................................10
3.1.2烘箱温度控制系统的组成部分.........……..............….......….......…....................…...........................10
3.2温度控制电路.....................................................................................................口
3.3捏t度检测电路..........................…........................................................................................12
3.3.1温度检测和变送器.....................................................…..........................…......................................12
3.3.2接口电路的设计.................................................................................................................................13
第四章系统的软件控制程序...............................................15
4.1软件的总体设计.......………...................................................................................................15
4.1.1程序设"
Þ
I原则......................…....................…..….............................…..............................…...........15
4.1.2各个功能模块的功能说明.................................................................................................................15
4.1.3参数传递...............….......…................…........….......….......….......…..................................................15
4.2温度检测电路的设计.................................................................................................................15
4.3主程序清单.................................................................................................................................19
4.4中断服务程序设计......…….................……...........….....……......…….....…......…….........22
4.5显示子程序设计..............................…·
……...................…........….....….............…..........24
4.6键盘扫描处理程序.....................................................................................................................25
4.7定时中断子程序............…....….............................................................................................26
4.8数据字节与位定义....................….......................................................................................27
第五章系统抗干扰相关措施...............................................28
5.1单片机系统中硬件抗干扰设计...........…..................................................................................28
5.1.1抑制干扰源常用措施...............….......….......…....................................................……........................28
5.1.2切断干扰传播途径措施....................….......…................….......….......................................................28
5.1.3提高敏感器件的抗干扰性能..........…..….......……......................................….....................................29
5.2单片机系统软件的抗干扰.....………........……...........…...............…......….............…….......29
5.2.1模拟输入信号抗干扰.......................….....................….......….......….......….......…...........................29
5.2.2"
死机"
现象的克服............…….......…...................................….....................…...........................30
5.3系统复位特征.............................................................................................................................31
5.3.1上电标志的设定方法.......……….......….......…........….................…….......................….
......................31
5.3.2软件复位与中断激活标志...............….......…........….......…................................................…..........31
5.3.3程序失控后恢复运行的方法.….......….......…............................................….......…..............….........31
5.4眠抗干扰.....................................................................................................................................32
第六章结语.............................................................33
第一章引言
随着集成电路技术的发展,在冶金、机械、食品加工、化工等工业生产过程中,广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,都是要求对温度进行严格控制的。
在日常的生活中,电烤箱、微波炉、电热水器、烘箱等等电器也是需要进行温度的控制和检测的。
采用MC-51单片机对祖度进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活等优点,而且可以大幅度的提高温度控制的技术指标。
本次以烘箱的温度控制系统为研究课题,说明单片机温度控制的技术原理和系统的设计方法。
1.1技术指标
设计一个单片机温度控制系统,自动控制一个烘箱的温度,要求烘箱的温度在室温至90度内可以设置。
温度的控制精度小于等于正负2度。
当不能保证所要求的温度时,发出声光警报信号。
完成系统的硬件和软件设计。
1.2控制方案设计
本系统是以AT89C51单片机为核心,是一个典型的温度闭环控制系统,需要完成的功能是温度的设定、温度的采集与显示以及温度的自动控制、报警等等。
从技术指标可以看出,系统对控制精度的要求不高,对升降温过程的线性也没有要求,因此,系统采用最简单的开关通断控制方式,即当烘箱温度到达设置值时断开加热炉,当温度低于某值时接通电炉开始加热,从而保持恒泪控制。
第二章AT89C51单片机主要功能及它的概述
AT89C51是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes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(阳M),器件采用ATNlliL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出
(I!
O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通
信口,AT89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。
其将通用的微处理器和
Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Fash存储器可有效地降低开发成本。
此外,AT89C51设有稳态逻辖,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两
种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下,CPU停止工作。
但阳M,定时器,计数器,
串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。
2.1单片机的基本组成和内部结构
(1)一个8位的CPU,负责运算与控制作用.
(2)128字节数据存储器RAM.
(3)铅字节Flash程序存储器ROM.
(4)4个8位并行1/0口,分别为PO、P、l
(5)3个16位定时器.
P2、P3.
(6)6个独立中断源、4个中断优先级和中断控制系统.
(7)一个可编程全双工通用异步接收发送器UART(串行口).
(8)片内时钟振荡器电路.
(9)可寻址外部64KBRAM和ROM的总线扩展结构.
RAMJ也址寄存然
AR
Vss
RSTEAALEPSEN
XT丛1日RSTALE琵EN
因2一1AT89CSl系列单片机内部结构框图
中断系统
5中断源、2优先级
POPlP2P3
回2-2AT89C51系列单片机内部结构简化框罔
2.2AT89C51单片机引脚图及各引脚的功能
2.2.1单片机主控电路的主要元件AT89C51引脚图
AT89C51单片机引脚如图2-1所示:
P10
Pll
P12
P13
P14
P15
P16
P11
13IIINTl
12I
)IINTOAT8951
Tl
TO
EANP
X1
m
RESET
图2-1AT89C51引脚图
2.2.2AT89C51单片机各引脚功能
(1)1/0引脚(4X8=32):
PO,P1.凹,的。
1、PO口:
PO口为一个8位漏级开路双向1/0口,每脚可吸收8口工门流。
当Pl口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
PO能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,PO口作为原码输入口,当FIASH进行校验肘,PO输出原码,此时PO外部必须被拉高。
2、Pl口:
Pl口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IIO口,Pl口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
Pl口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,Pl口被外部下拉
为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,Pl口作为第八位地址接收。
3、p2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IIO口,P2口缓冲器可接收,输出
4个πL门电流,当P2口被写"
1"
时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并
因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2
口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取肘,P2口输出地址的高八位。
在给出地址((1"
时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写肘,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
p2口在且ASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
4、P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向JJO口,可接收输出4个π1门电流。
当P3口写入"
1月后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表2-2所示:
表2-2P3口的第二功能
口管脚
备选功能
P3.0RXD
串行输入口
P3.1TXD
串行输出口
P3.2启叮O
外部中断。
P3.3启叮1
外部中断1
P3.4TO
记时器外部输入
P3.5T1
记时器1外部输入
P3.61WR
外部数据存储器写选通
P3.7底D
外部数据存储器读选通
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
(2)控制引脚(4个):
1、ALE地址锁存便能。
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
2、/PSEN外部程序,存储器ROM的选通信号。
在由外部程序存储器ROM取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器RAM肘,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
3、/EA/VPP一一/EA访问外部程序存储器控制信号。
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(OOOOH-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,
/EA将内部锁定为RESET;
当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
4、RSE复位。
当晶振在运行中,只要复位管脚出现2个机械周期高电平即可复
位。
内部有扩散电阻连接到Vss,仅需要外接一个电容到Vcc即可实现上电复位。
(3)时钟晶体引脚:
。
)
1、XTALl一一反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入。
2、XTAL2一一反相振荡放大器输出。
要使用外部时钟源驱动器件时,XTL2可以不连接而由XTLl驱动。
外部时钟信号无占空比的要求,因为时钟通过触发器二分频输入到内部时钟电路。
(4)电源引脚
(2)
1、Vss一一一地。
2、Vcc一一电源。
提供掉电、空闲、正常工作电压.。
阶弟
一一一
车早
控制系统的硬件电路组成部分
3.1烘箱温度控制系统的工作原理及它的组成部分
3.1.1烘箱温度控制系统的工作原理
根据烘箱控制的设定温度范围为15.C至90.C,控制误差为土2.C的这一要求,烘箱的温度控制系统可采用开关控制方案,通过一个继电器隔离输出控制电热丝的通断。
当烘箱内的温度低于设定温度时,继电器就会闭合,电热丝接通,使烘箱开始加热温度升高;
反之则继电器断开,烘箱停上加热。
本系统是以AT89C51单片机为核心,组成的一个集温度的采集、处理、显示、自动控制为一身的温度闭环控制系统,其原理框图见图
3-1。
图中硬件组成主要由以下几部分组成:
单片机信息处理、温度采集、信号转换、显示、报警、键声及控制部分。
具体工作如下:
利用集成温度传感器实现对温度的采集,然后信号通过运算放大器、保持器和A/D转换器将模拟量变为数字量送入单片机进行处理。
我们预先从键盘输入一个温度范围(上限报警值和下限报警值),通过温度采集系统检测出环境的温度,由数字显示电路显示出当时的实际温度,当温度高于或低于报警的上下限值时,报警器发声,提醒工作人员此时温度太高或太低,以做出相应的措施。
其中:
1、为使整个系统的运行更加完善,本系统在设计时匹配了矩阵式键盘以及由四位
LED数码管组成的显示器以显示实际的温度值及预置温度值。
2、为提高系统的抗干扰能力,在原有硬件的基础上设计了电源检测、报警等电路以促进整个系统的功能更加完善。
3.1.2
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 烘箱 温度 控制系统 设计