畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的pid溫度控制器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　課題基于單片機(jī)的PID溫度控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　基于單片機(jī)的PID溫度控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文從軟硬件兩方面設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度自動(dòng)控制器系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)

2、（STC89C51RC）為控制核心，主要包括按鍵部分、DS18B20溫度采集部分、溫度報(bào)警部分、1602顯示部分、溫度控制部分及MAX232通信接口部分等硬件部分，從而實(shí)現(xiàn)智能溫度控制。</p><p>　　本系統(tǒng)通過按鍵預(yù)設(shè)加熱的最終保持水溫的溫度并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示預(yù)設(shè)溫度和當(dāng)前溫度，并采用PID 算法的控制輸出寬度可調(diào)的PWM 波來控制雙向可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷用以調(diào)整輸出加熱功率，使之切斷或接通加熱器，從而控制水溫

3、穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值上。</p><p>　　文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：LCD1602顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、溫度控制程序、超溫報(bào)警程序。</p><p>　　本系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想是以硬件為基礎(chǔ)，軟件和硬件相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；DS18B20；PID算法；PWM

4、波；雙向可控硅；</p><p>　　Project name</p><p>　　The Design of PID Temperature Control System Based on SCM</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article from two as

5、pects of hardware and software design of a temperature automatic controller.This design system with single chip microcomputer (STC89C51RC) as the control core, including the key part, DS18B20 temperature acquisition part

6、, temperature alarm part, 1602 portion of the display, temperature control part and MAX232 communication interface and other hardware components, thereby realizing the intelligent temperature control.</p><p>

7、;　　This system through the keys to the preset heating ultimately keep water temperature and real-time display preset temperature and the temperature, and PID algorithm is used to control the output with adjustable width

8、PWM to control thyristor turn-on and turn-off is used to adjust the output of the heating power, to cut off or switch on the heater, thereby controlling the temperature stability at a preset value.</p><p>　　

9、The article also emphatically introduced the software design part, uses the modular structure in here, the main modules: LCD1602 display program, the keyboard scan and key process, temperature signal processing procedure

10、, temperature control procedures, over-temperature alarm program.</p><p>　　This system main design idea is on the base of hardware, software and hardware integration, and ultimately to achieve the functions

11、of each module.</p><p>　　Key words：SCM DS18B20 PID Algorithm PWM Waveform Bidirectional controllable silicon</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b>&l

12、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　1 引 言1</b></p><p>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容2</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求2</p>&

13、lt;p>　　3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案選擇與論證2</p><p>　　3.1 控制芯片選擇2</p><p>　　3.2 傳感器的選擇3</p><p>　　3.3 顯示方式的選擇3</p><p>　　3.4 鍵盤的選擇4</p><p>　　3.5 溫度加熱控制的選擇4</p><

14、;p>　　3.6 方案選擇4</p><p>　　3.7 方案比較5</p><p>　　四． 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的組成及框圖5</p><p>　　4.2 系統(tǒng)功能及工作原理6</p><p>　　4.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)控制部分7</p><p>

15、;　　4.4 溫度采集部分7</p><p>　　4.4.1 DS18B20工作原理8</p><p>　　4.4.2 溫度采集電路9</p><p>　　4.6 通信部分9</p><p>　　4.6.1 MAX232資料簡(jiǎn)介9</p><p>　　4.6.2 串口通信電路9</p><

16、;p>　　4.7 加熱控制部分10</p><p>　　4.8 超溫報(bào)警部分10</p><p>　　4.9 液晶顯示部分11</p><p>　　4.9.1 液晶的介紹11</p><p>　　4.9.2液晶顯示電路12</p><p>　　4.10 電源部分12</p><p&

17、gt;　　五．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.1軟件設(shè)計(jì)思路13</p><p>　　5.2 系統(tǒng)變量定義及I/O口分配13</p><p>　　5.3 整體的軟件流程圖13</p><p>　　5.4 PID算法14</p><p>　　5.4.1 PID控制理論14</p>&

18、lt;p>　　5.4.2 PID算法15</p><p>　　5.5 部分軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.5.1 主程序模塊16</p><p>　　5.5.2 溫度采集模塊16</p><p>　　5.5.3 鍵盤模塊16</p><p>　　5.5.4 液晶顯示模塊17</p>

19、<p>　　5.5.5 報(bào)警模塊17</p><p>　　5.5.6 PID算法模塊17</p><p>　　5.5.7 溫度控制模塊18</p><p>　　六．調(diào)試過程及測(cè)試結(jié)果18</p><p><b>　　總結(jié)19</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………

20、………………………………………………………………………………....20</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………………………21</p><p>　　附錄一 完整的電路圖</p><p><b>　　附錄二 元件清單</b></p><p><b>　　引

21、 言 </b></p><p>　　隨著科技進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，人們對(duì)溫度的控制要求越來越高，除控溫精度外，對(duì)溫度上升速度及下降速度也提出了可控要求，顯而易見常規(guī)控制難于滿足這些工藝要求。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制日益成為今后自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向，而溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。</p><p>　　本文介紹了一個(gè)基于單片機(jī)ST

22、C89C51為設(shè)計(jì)平臺(tái)，結(jié)合DS18B20數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫，LCD1602顯示，MAX232通信， 按鍵調(diào)溫與超溫報(bào)警等電路構(gòu)成的PID溫度測(cè)控系統(tǒng),該系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)溫度采集、溫度顯示等功能。本系統(tǒng)的溫度控制部分采用單片機(jī)完成。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、制造調(diào)試方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，將其用于溫度檢測(cè)和控制系統(tǒng)中可大大地提高控制質(zhì)量和自動(dòng)化水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。在溫度控制系

23、統(tǒng)中，單片機(jī)更是起到了不可替代的核心作用。利用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)控的技術(shù)，日益得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　在眾多的溫度控制系統(tǒng)中，測(cè)溫元件常常選用熱敏電阻、半導(dǎo)體測(cè)溫二極管、三極管、集成溫度傳感器等。相比而言，集成溫度傳感器具有線性好、穩(wěn)定度高、互換性強(qiáng)、易處理等突出優(yōu)點(diǎn)，故在許多場(chǎng)所得到了廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)中采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，完成測(cè)溫任務(wù)，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，

24、而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。并通過與單片機(jī)連接的按鍵可以實(shí)時(shí)設(shè)定測(cè)控溫度的上、下限。本系統(tǒng)還可以連接相應(yīng)的外圍加熱電路，當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，單片機(jī)發(fā)出的指令，加熱器起動(dòng)對(duì)水溫進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度回升到下限溫度時(shí)加熱器停止加熱。而在溫度控制當(dāng)中，PID控制技術(shù)應(yīng)用相對(duì)來說比較廣泛，PID控制器算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，恒溫效果穩(wěn)定。本系統(tǒng)應(yīng)而采用了PID溫度控制技術(shù)。</p><p>　　

25、系統(tǒng)軟件主要由初始化程序、主程序、測(cè)控顯示程序等組成。其中初始化程序是對(duì)單片機(jī)的接口工作方式等進(jìn)行設(shè)置；顯示程序包括對(duì)顯示模塊的初始化、顯示方式設(shè)定及輸出顯示；主程序則完成對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、控制。</p><p>　　該系統(tǒng)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，同時(shí)采用單片機(jī)技術(shù)， 由于單片機(jī)自身功能強(qiáng)大，因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，也可在此基礎(chǔ)上加入通信接口電路，實(shí)現(xiàn)與相互之間的通信。</p><

26、;p>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求</p><p>　　1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　（1）利用51系列單片機(jī)作為主控制器實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制；</p><p>　?。?）可以實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)定調(diào)節(jié)；</p><p>　?。?）根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)程序的設(shè)計(jì)編寫。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求<

27、;/p><p>　　（1）硬件電路的制作要科學(xué)合理，布局要美觀，性能要穩(wěn)定；</p><p>　　（2）溫度控制范圍為0℃-99℃，溫度精確到±3℃。</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案選擇與論證</p><p>　　2.1 控制芯片選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)為控制芯片是因?yàn)樗幸韵聝?yōu)點(diǎn)。第

28、一，可靠性良好。單片機(jī)是按照工業(yè)控制要求所設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲優(yōu)于一般的CPU，程序指令及常數(shù)數(shù)據(jù)都燒寫在ROM內(nèi)，其許多信號(hào)通道均在同一個(gè)芯片內(nèi)，因此可靠性高；第二，易擴(kuò)充。單片機(jī)具有一般微電腦所必需的器件，如三態(tài)雙向總線、并行及串行的輸入/輸出引腳，可以擴(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)；第三，控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，單片機(jī)的指令除了輸入/輸出控制指令、邏輯判斷指令外，還有更為豐富的條件分支跳躍指令。</p>&l

29、t;p>　　利用單片機(jī)的智能性，可方便的實(shí)現(xiàn)具有智能的數(shù)據(jù)采集和處理。在采用單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)形式時(shí)，有很多種單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理功能，通常會(huì)用以下幾種單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　1、采用PIC來實(shí)現(xiàn)。美國微芯科技股份有限公司推出的采用RISC（精簡(jiǎn)指令集）和哈佛總線（Harvard）結(jié)構(gòu)的PIC系列CMOS 8位單片機(jī)，其主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)總線是8位的，而其指令總線則有12位、14位和16位3種

30、。</p><p>　　2、采用AVR來實(shí)現(xiàn)。AVR單片機(jī)的特點(diǎn)：速度快、片內(nèi)資源豐富、保密性好、可重復(fù)擦寫及在系統(tǒng)編程ISP、工作電壓范圍寬、功耗低、支持JTAG仿真、與C語言的完美配合。</p><p>　　3、采用STC89C51RC來實(shí)現(xiàn)。STC89C51RC結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于80C51增

31、強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　基于以上優(yōu)點(diǎn)本系統(tǒng)采用STC89C51RC作為主控芯片。</p><p>　　2.2 傳感器的選擇</p><p>　　測(cè)量溫度有很多傳感器。熱電偶靈敏度較低，但能在很寬廣的溫度范圍內(nèi)使用；熱敏電阻的工作溫度范圍較窄，但靈敏度高，有利于檢測(cè)微小溫差，其輸

32、出特性量非線性，檢測(cè)時(shí)需要有線性化裝置；廉價(jià)的集成電路（IC）溫度傳感器性能離散度很大，用于高精度測(cè)量時(shí)，必須進(jìn)行校準(zhǔn)；測(cè)溫鉑電阻溫度系數(shù)的離散度很小，精確度高，靈敏度也較好，特別適用于1000度以下的溫度測(cè)量 ，但價(jià)格昂貴。</p><p>　　集成電路溫度傳感器利用了半導(dǎo)體PN結(jié)電流電壓特性和溫度的相關(guān)性，與熱敏電阻、熱電偶相比 ，最大優(yōu)點(diǎn)是輸出線好，測(cè)溫精度較高。DS18B20包含一個(gè)10位AD轉(zhuǎn)換器，是一

33、個(gè)以0.25的分辨力將溫度數(shù)字化的溫度傳感器，也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 -55°C～+125°C，在-10～+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為± 2°C ?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的

34、產(chǎn)品支持3V~5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小.分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。</p><p>　　選擇溫度傳感器，首先應(yīng)該考慮溫度傳感器的測(cè)量精度和測(cè)量范圍，精度符合使用要求，所以我們直接選擇數(shù)字，避免在收到模擬信號(hào)后再將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，那樣會(huì)</p><p>　　擴(kuò)大測(cè)量誤差，影響精確度，故在本系統(tǒng)中選

35、擇DS18B20傳感器比較好。</p><p>　　2.3 顯示方式的選擇</p><p>　　方案一：使用液晶1602。 液晶顯示屏（LCD）具有低壓、微功耗、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，顯示信息量大，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　方案二：使用數(shù)碼管。數(shù)碼管作為單片機(jī)系

36、統(tǒng)最為常用的輸出器件，在顯示時(shí)可以由數(shù)字和少量字母組合完成輸出功能的系統(tǒng)中應(yīng)用十分方便。 數(shù)碼管有以下優(yōu)點(diǎn)：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對(duì)外界環(huán)境要求相對(duì)較低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度較高，稱重輕，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。但數(shù)碼管要驅(qū)動(dòng)，同時(shí)要給位選和段選。</p><p>　　根據(jù)以上的論述，采用方案一對(duì)于本設(shè)計(jì)顯示方便

37、。 </p><p><b>　　2.4 鍵盤的選擇</b></p><p>　　在溫度過程控制中，系統(tǒng)需要對(duì)環(huán)境的溫度進(jìn)行設(shè)定，因此需要用按鍵。</p><p>　　方案一：使用獨(dú)立鍵盤。獨(dú)立鍵盤是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)配置靈活，軟件便于實(shí)現(xiàn)。同時(shí)也存在明顯缺點(diǎn)，每個(gè)按鍵要占用一根I/O口，若按鍵數(shù)量較多，電路結(jié)

38、構(gòu)將變得復(fù)雜且浪費(fèi)資源。因此獨(dú)立按鍵主要用于按鍵較少或?qū)Σ僮魉俣纫筝^高的場(chǎng)合。編寫軟件時(shí)，可以采用中斷或者查詢方式。</p><p>　　方案二：使用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤是由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單且不增加成本，這種鍵盤適合按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。</p><p>　　根據(jù)以上的論述，因本系統(tǒng)需要的按鍵多，所以采用方案二矩陣鍵盤

39、。</p><p>　　2.5 溫度加熱控制的選擇</p><p>　　方案一：利用PLC實(shí)現(xiàn)恒溫控制，采用PLC控制實(shí)現(xiàn)電熱絲加熱全通、間斷導(dǎo)通和全斷加熱的自控方式，來保持溫度的恒定。智能型電偶溫度表將置于被測(cè)對(duì)象中，熱電偶的傳感信號(hào)與恒定溫度的給定電壓進(jìn)行比較，生成溫差，自適應(yīng)恒溫控制電路根據(jù)差值大小控制電路的通斷，比較繁瑣。</p><p>　　方案二：控制電

40、路部分采用SSR固態(tài)繼電器控制加熱器的通斷，此方案電路簡(jiǎn)單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的精度，但不夠穩(wěn)定。</p><p>　　方案三：利用PID算法實(shí)現(xiàn)溫度控制。PID算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，恒溫效果穩(wěn)定。</p><p>　　根據(jù)以上的論述，應(yīng)而我們選擇PID算法控制溫度。</p><p><b>　　2.6 方案選擇</b></p>

41、;<p><b>　　方案一</b></p><p>　　采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種該進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，檢測(cè)范圍—55~125℃，最大分辨率可達(dá)0． 0625℃。DS18B20可以直接讀出被測(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)， </p><p>

42、　　本電路由3個(gè)模塊組成；主控制器，測(cè)溫電路、顯示電路以及掃描驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　主控制電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)STC89C51具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn)。</p><p>　　顯示電路；采用LCD液晶1602顯示。</p><p>　　測(cè)量電路：采用DS18B20測(cè)量。</p><p>　　掃描驅(qū)動(dòng)：DS18B20與單片機(jī)的接口電路</

43、p><p>　　DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方法，DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方法，另一種是寄生電源供電方式，單片機(jī)接口接單線總線，為保證有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電源，可用一個(gè)MOSFET管來完成總線的上位。</p><p>　　當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A／D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上位，上位開啟時(shí)最大為10

44、 uA。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD和GND端軍接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　由AD590配以ADC0809。ADC0809是最常用的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，屬于逐次逼近型。ADC0809采用單一的+5V供電，片內(nèi)有帶鎖存功能的8路模擬開關(guān)，可對(duì)0—5V，8路模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一

45、次轉(zhuǎn)換的的時(shí)間是100US，數(shù)字輸出信號(hào)具有TTL三態(tài)鎖存器，可以直接與STC89C51相連。</p><p><b>　　2.7 方案比較</b></p><p>　　方案二中使用AD590配以ADC0809采集溫度，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適合較大規(guī)模的工業(yè)農(nóng)業(yè)使用。成本較高故從以上兩種方案，很容易看出采用方案一，電路不僅比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案一。<

46、/p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)的組成及框圖</p><p>　　系統(tǒng)由硬件與軟件兩大部分組成。硬件電路由以下幾個(gè)部分組成：溫度采集部分、單片機(jī)最小系統(tǒng)控制部分、鍵盤部分、通信部分、加熱控制電路部分、報(bào)警電路部分和液晶顯示部分及電源部分。系統(tǒng)的組成框圖如圖3.1所示：</p><

47、;p>　　單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，STC89C51可以提供系統(tǒng)控制所需的I/O口、中斷、定時(shí)及存放中間結(jié)果的RAM電路。</p><p>　　鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。</p><p>　　數(shù)據(jù)采樣：將由傳感器DS18B20采集到的溫度轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，送入STC89C51相應(yīng)接口中，換算成溫度值，用于控制和顯示。</p><p>　　數(shù)據(jù)顯示：采用了液晶1

48、602進(jìn)行顯示設(shè)置溫度與測(cè)量溫度。</p><p>　　加熱控制：通過PWM波控制雙向可控硅的導(dǎo)通閉合來完成對(duì)電阻絲的控制。</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)總體組成框圖</p><p>　　3.2 系統(tǒng)功能及工作原理</p><p>　　該電路實(shí)現(xiàn)的功能是溫度控制器，是用傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，首先通過DS18B20檢測(cè)溫度

49、，將信號(hào)傳至單片機(jī)，對(duì)溫度設(shè)置上限值和下限值，如果DS18B20能正常工作，雙向可控硅閉合，對(duì)電阻絲加熱，如果溫度超過了所限制的溫度值時(shí)，雙向可控硅導(dǎo)通，停止對(duì)電阻絲加熱；如果此時(shí)的溫度低于所設(shè)置的溫度時(shí)，雙向可控硅閉合，繼續(xù)對(duì)電阻絲加熱。上下值的設(shè)置由鍵盤（4×4）來完成，鍵盤還有切換功能作用。同時(shí)在LCD 1602上顯示，并且將其數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，溫度高于設(shè)定值或者溫度低于設(shè)定值的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)輸出信號(hào)使報(bào)警指示燈閃爍

50、，從而提醒用戶溫度異常采取措施 使溫度上升或者下降到用戶所調(diào)節(jié)的范圍之內(nèi)，達(dá)到溫度的控制。</p><p>　　3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)控制部分</p><p>　　STC89C52RC單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。</p><

51、p>　　單片機(jī)的最小系統(tǒng)主要由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路組成，其電路圖如圖3.3所示。18引腳和19引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路，20引腳為接地端，40引腳為電源端，31引腳接電源端。</p><p>　　圖3.3單片

52、機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.4 溫度采集部分</p><p>　　本系統(tǒng)采用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器, 如圖3.4所示來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)換，大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜度，以及算法的要求。首先介紹一下DS18B20傳感器的特性及其功能: DSl8B20的管腳及特點(diǎn) DS18B20可編程溫度傳感器有3個(gè)管腳。</p><p>　　圖3.4 DS18B

53、20的外形及管腳圖</p><p>　　3.4.1 DS18B20工作原理</p><p>　　DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測(cè)溫原理如圖3.5所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率

54、明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖4.4-2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，

55、其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。</p><p>　　圖3.5 DS18B20測(cè)溫原理框</p><p>　　3.4.2 溫度采集電路</p><p>　　溫度傳感器DS18B20與單片機(jī)的P0.0口相連接。如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 溫度采集電路</p><p><b>　　3.5 鍵

56、盤部分</b></p><p>　　鍵盤上的按鍵是總共有16個(gè)，其中 按鍵上第1個(gè)到第10個(gè)顯示的是0—9的值；按鍵11的功能是按下按鍵溫度值加1；按鍵12的功能是按下按鍵溫度值減1；按鍵13的功能是出現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)界面，然后利用按鍵1到按鍵10來設(shè)定溫度值；按鍵14的功能是確定溫度值；按鍵15的功能是顯示溫度范圍；按鍵16的功能是切換功能。與單片機(jī)的P1口相連，如圖3.7所示：</p>&

57、lt;p><b>　　圖3.7 鍵盤電路</b></p><p><b>　　3.6 通信部分</b></p><p>　　3.6.1 MAX232資料簡(jiǎn)介</p><p>　　該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口RS232電平是-10V 、+10V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的

58、信號(hào)電壓是TTL電平0、+5V,MAX232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。主要特點(diǎn) ：1、單5V電源工作；2、 LinBiCMOSTM工藝技術(shù)；3、 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器；4、 ±30V輸入電平；5、低電源電流：典型值是8mA。 </p><p>　　3.6.2 串口通信電路</p><p>　　

59、51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳

60、的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖3.8所示，MAX232的第10腳和單片機(jī)的11腳TXD連接，第9腳和單片機(jī)的10腳RXD連接，第15腳和單片機(jī)的20腳接地連接。</p><p>　　圖3.8 串口通信電路</p><p>　　3.7 加熱控制部分</p><p>　　該溫控系統(tǒng)接于單片機(jī)STC8

61、9C51的P0.1口，當(dāng)紅燈亮?xí)r，說明所測(cè)溫度低于設(shè)定的溫度，系統(tǒng)將啟動(dòng)加熱器的加熱。使溫度始終保持在所設(shè)溫度中，以實(shí)現(xiàn)智能化。</p><p>　　本部分設(shè)計(jì)主要由光耦MOC3021和雙向可控硅構(gòu)成。雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V、50Hz市電回路。在給定周期T內(nèi)，AT89C51只要改變可控硅管的接通時(shí)間即可改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。加熱控制電路主要利用單片機(jī)P0.1口產(chǎn)生的PWM波，使光

62、電耦合器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與弱電的隔離，避免回執(zhí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行對(duì)前端電路的影響，并將光耦輸出的控制信號(hào)送至雙向可控硅的控光制端，實(shí)現(xiàn)控制其開關(guān)狀態(tài)的關(guān)斷與閉合，從而控制加熱器件的加熱時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)溫度的控制，并且此電路還有低噪聲、可靠性高、驅(qū)動(dòng)功率小、對(duì)電源電壓適應(yīng)能力強(qiáng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以在控制電路的設(shè)計(jì)中，采用了此電路作為加熱控制開關(guān)。其具體電路如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 加熱控制電路圖<

63、;/p><p>　　3.8 超溫報(bào)警部分</p><p>　　電路由蜂鳴電路和指示電路組成。蜂鳴電路由一個(gè)三極管和蜂鳴器組成。當(dāng)溫度值在設(shè)定的范圍時(shí)，單片機(jī)STC89C51的P0.7口高電平引腳始終保持高電平，當(dāng)所采集的溫度越限時(shí)，P0.7口便由高電平改為低電平，使三極管導(dǎo)通從而發(fā)出蜂鳴聲進(jìn)行報(bào)警來提醒操作人員實(shí)施相應(yīng)的措施。蜂鳴電路用于在溫度超出設(shè)定值范圍時(shí)提供聲音報(bào)警，它由單片機(jī)的P0.7

64、引腳控制。蜂鳴電路如圖3.10所示。而指示電路由發(fā)光二極管組成。當(dāng)溫度超過設(shè)定范圍，指示燈會(huì)閃爍從而提醒操作人員。其電路如圖3.10所示。</p><p>　　圖3.10 蜂鳴電路及指示電路</p><p>　　3.9 液晶顯示部分</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、版本號(hào)等的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。它是由若干個(gè)5×7或5&#

65、215;11等點(diǎn)陣符位組成的，第一個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。點(diǎn)陣字符位之間有一定點(diǎn)距的間隔，這樣就起到了字符間距和行距的作用。本系統(tǒng)采用字符型液晶顯示模塊1602。 </p><p>　　3.9.1 液晶的介紹 </p><p>　?。?）1602型液晶接口信號(hào)說明 </p><p>　　1602 型液晶接口信號(hào)說明如表3所示 </p><

66、;p>　　表3 液晶1602引腳及符號(hào)</p><p>　　(2)基本操作時(shí)序 </p><p>　　讀狀態(tài) 輸入：RS=L, R/W=H,E=H 輸出：D0~D7=狀態(tài)字</p><p>　　讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, R/W=H,E=H 輸出：無</

67、p><p>　　寫指令 輸入：RS=L, R/W=L,D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)</p><p>　　寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, R/W=L, ,D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無。 </p><p>　　(3)寫操作時(shí)序 </p><p>　　通過 RS 確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。讀/寫控制

68、端設(shè)置為寫模式，即低電平。 將數(shù)據(jù)或命令送達(dá)數(shù)據(jù)線上，給 E 一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成寫操作。寫操作時(shí)序如下圖3.11所示：</p><p>　　圖3.11 1602 液晶寫操作時(shí)序圖</p><p>　　3.9.2液晶顯示電路 </p><p>　　如圖3.12所示：液晶的數(shù)據(jù)線接P2口，而RS、RW、E分別接單片機(jī)的P0.2、P0.3、P0.4口，通

69、過單片機(jī)的控制顯示設(shè)定的溫度值或?qū)嶋H溫度值。</p><p>　　圖3.12 1602 液晶電路顯示電路圖</p><p><b>　　3.10 電源部分</b></p><p>　　電源模塊為系統(tǒng)板上其它模塊提供＋5V電源，電源輸入有兩種方式，一種為交直流電源從電源插座輸入，輸入的電壓要求，直流輸入應(yīng)大于7.5V，交流輸入應(yīng)大于5V，通過78

70、05三端穩(wěn)壓器得到5V的直流電源供給系統(tǒng)其它模塊工作，另一種為從USB接口獲?。?V電源，只要用相應(yīng)配套的USB線從電腦主機(jī)獲取＋5V直流電源，在電源模塊中加有保護(hù)電路，即電路中有短路，不會(huì)對(duì)7805三端穩(wěn)壓器及電腦主機(jī)電源有損害！其電路原理圖如圖3.13所示。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。

71、 </p><p>

72、　　由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決

73、了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。</p><p>　　圖3.13 電源電路</p><p><b>　　4．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1軟件設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件部分采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，將軟件分為主程序模塊、中斷服務(wù)模塊、溫度采集模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊

74、、報(bào)警模塊、PID算法模塊和PID控制模塊。其中數(shù)據(jù)采樣及處理、報(bào)警、PID控制算法子程序和PID控制值輸出用中斷服務(wù)模塊來處理。加溫控制通過使用PID算法計(jì)算出控制值，然后使用定時(shí)器1產(chǎn)生的PWM波控制P0.1口高低電平轉(zhuǎn)換來控制雙向可控硅的通斷來實(shí)現(xiàn)加熱的控制。</p><p>　　為了方便單片機(jī)和I/O口，我們給單片機(jī)系統(tǒng)變量定義及I/O口進(jìn)行分配，如表4.1所示。</p><p>

75、　　表4.1 單片機(jī)I/O分配表</p><p>　　4.2 整體的軟件流程圖</p><p>　　系統(tǒng)的軟件部分采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，將軟件分為主程序模塊、溫度采集模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、PID算法模塊和溫度控制模塊。如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)軟件總體流程圖</p><p>　　4.3 部分軟件設(shè)計(jì)

76、</p><p>　　4.3.1 主程序模塊</p><p>　　主程序模塊的主要工作是上電后對(duì)系統(tǒng)初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件框架，其中初始化包括對(duì)單片機(jī)和串口的初始化等。然后等待溫度設(shè)定，若溫度已經(jīng)設(shè)定好了，判斷系統(tǒng)運(yùn)行鍵是否按下，若系統(tǒng)運(yùn)行，則依次調(diào)用各個(gè)相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運(yùn)行。主程序模塊的程序流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 主程

77、序流程圖 圖4.3 溫度采集流程圖</p><p>　　4.3.2 溫度采集模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)是負(fù)責(zé)溫度信號(hào)的采集以及將采集到的溫度模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)提供給單片機(jī)。單片機(jī)再經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集主要通過DS18b20溫度傳感器采集被測(cè)物體的溫度。數(shù)據(jù)采集模塊的程序流程：數(shù)據(jù)采集的程序初始化即DS18b20

78、的程序初始化→采集溫度→等待溫度轉(zhuǎn)換→讀取溫度送給單機(jī)處理，如圖4.3所示。</p><p>　　4.3.3 鍵盤模塊</p><p>　　溫度設(shè)置范圍主要通過鍵盤輸入實(shí)現(xiàn)，我們采用的矩陣鍵盤，這種鍵盤可以大量的I/O資源，使用方便靈活，其中矩陣鍵盤的10個(gè)鍵的功能可定義為數(shù)字0~9，這樣輸入就十分方便，其中程序流程為：首先程序初始化→外部中斷1打開設(shè)置溫度標(biāo)志→進(jìn)入溫度設(shè)置界面→鍵盤掃面

79、→設(shè)置溫度并顯示在液晶上→設(shè)置完畢→在次中斷清除設(shè)置標(biāo)志→返回。如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 鍵盤流程圖</p><p>　　4.3.4 液晶顯示模塊</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的 1602 液晶顯示器為 5V 電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，可顯示兩行，每行 16 個(gè)字符，不能顯示漢字， 內(nèi)置 128 個(gè)字符的 ASCII 字符集字庫，只有并行接口，無串

80、行接口。液晶顯示方便、靈活。其流程：開始→液晶顯示初始化→檢測(cè)忙碌信號(hào)→寫入顯示RAM地址→寫入顯示的數(shù)據(jù)→顯示在液晶上→結(jié)束，其流程圖如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 液晶顯示程序流程圖</p><p>　　4.3.5 PID算法模塊</p><p>　　PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差e(t)：e(

81、t)=r(t)-y(t) ( 4.3.5 1)將偏差e(t)的比例(Proportional)、積分(Integral)和微分(Derivative)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，因此稱為PID控制。PID控制系統(tǒng)原理,如圖5.4.1所示。</p><p>　　圖4.6 PID控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　其控制規(guī)律為 (4.3.5 2)&

82、lt;/p><p>　　或者寫成傳遞函數(shù)的形式為 (4.3.5 3) </p><p>　　式中 ：比例系數(shù)； ：積分時(shí)間常數(shù)； ：微分時(shí)間常數(shù)</p><p>　　PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：</p><p>　　比例調(diào)節(jié)作用：Kp為比例系數(shù)，是按比

83、例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生作用調(diào)節(jié)偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)減少誤差，不過過大的比例會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。</p><p>　　積分調(diào)節(jié)作用：Ki為積分系數(shù)，消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。加入積分會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢，常與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合達(dá)到更佳的效果。</p><p>　　微分調(diào)節(jié)作用：Kd為微分系數(shù)，反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具

84、有預(yù)見性能超前產(chǎn)生控制作用，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。過強(qiáng)的調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利，且微分作用不能單獨(dú)使用，需與另外兩種規(guī)律結(jié)合。</p><p>　　PID算法雖然具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 原理簡(jiǎn)單，使用方便。2. 適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于化工、熱工、冶金、以及造紙、建材等各種生產(chǎn)部門。3．魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象的變化不大敏感。但是同時(shí)存在不足： 1. 許多系統(tǒng)，特別是工業(yè)生產(chǎn)過程是極其復(fù)雜的，這樣就很難得到確

85、切的描述這些過程的傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程。2. 由于對(duì)系統(tǒng)的了解不可能完全清楚，所以建立的數(shù)學(xué)模型就不可能與實(shí)際系統(tǒng)完全吻合，也就得不到精確的數(shù)學(xué)模型，而只能是一種近似。3. 往往為了數(shù)學(xué)上處理方便起見而簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，以犧牲準(zhǔn)確性來換取處理上的方便。這樣的結(jié)果很難讓人滿意的，甚至還會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。</p><p>　　采用STC89C51自帶的定時(shí)器定時(shí)，每滿128個(gè)周期進(jìn)行一次PID算法。</p><

86、;p>　　PID 算法用以精確控制溫度加熱，通過PID 算法計(jì)算出PWM 的占空比，控制加熱系統(tǒng)的工作。其程序流程圖如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 PID算法流程圖</p><p>　　/***************************PID算法**************************/</p><p>　　unsigned

87、 int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　signed int dError,Error;</p><p>　　Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差

88、</p><p>　　pp->SumError += Error; // 積分</p><p>　　dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當(dāng)前微分</p><p>　　pp->PrevError = pp->LastError; &

89、lt;/p><p>　　pp->LastError = Error;</p><p>　　return (pp->Proportion * Error+ pp->Integral * pp->SumError+ pp->Derivative * dError);</p><p>　　4.3.6 溫度控制模塊 </p><

90、;p>　　程序啟動(dòng)后，首先進(jìn)行PID參數(shù)初始化，最主要的是對(duì)Kp、Ti、Td、T的初始化，然后進(jìn)入控制循環(huán)體?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)如圖4.8所示。</p><p>　　圖4.8 溫度控制程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　5 調(diào)試過程及測(cè)試結(jié)果</p><p>　　在調(diào)試過程中有遇到一些問題，比如焊接完成電路時(shí)，不能控制加熱。經(jīng)過檢查電路發(fā)現(xiàn)，溫度控制電路圖錯(cuò)誤了，不

91、能控制加熱。之后經(jīng)過老師的講解，修改了溫度控制電路。圖5.1所示是之前控制電路圖，圖5.2所示是修改過的控制電路圖。</p><p>　　圖5.1 溫度控制加熱電路 圖5.2 溫度控制加熱電路</p><p>　　還有一些軟件問題，經(jīng)過多次試驗(yàn)還是解決了問題。</p><p>　　測(cè)試結(jié)果，如表5.1所示。</p><

92、p><b>　　表5.1 測(cè)試數(shù)據(jù)</b></p><p>　　在硬件各個(gè)模塊分別調(diào)試好后，最后的總體調(diào)試主要是軟件部分。經(jīng)過整體的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試后，本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)任務(wù)書所要求的基本功能，并有較好的控溫效果，其具體實(shí)物圖如圖5.3所示。</p><p><b>　　圖5.3 實(shí)物圖</b></p><p>&l

93、t;b>　　總結(jié)</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是專科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較全面的基于51系列單片機(jī)的原理與應(yīng)用，掌握了C語言的編程能力。更進(jìn)一步的鞏固了數(shù)電、模電等相關(guān)專業(yè)知識(shí)，并且運(yùn)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中。本文以STC89C51系列單片機(jī)為核心，用STC89C51單片機(jī)作為控制器件，溫度信號(hào)通過溫度傳感器DS18B20轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，溫度設(shè)定采用矩陣鍵盤設(shè)定

94、，溫度控制采用光耦MOC3021和可控硅BTA08控制加熱器。軟件算法采用設(shè)定值和測(cè)量值相比較的算法和PID算法。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我進(jìn)一步加強(qiáng)了我的團(tuán)隊(duì)合作和動(dòng)手能力。我擺脫了以往單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，鍛煉了自己運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了自己查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)以及運(yùn)用電腦進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)等各方面的能力。論文完成過程中，主要的工作有：</p><p>　　1.規(guī)劃設(shè)計(jì)：對(duì)單片機(jī)溫度控制

95、系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，根據(jù)溫度控制需求，初步確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　2.單片機(jī)選型：根據(jù)平時(shí)所學(xué)，自己所掌握以及市場(chǎng)運(yùn)用廣泛程度選擇89C51型號(hào)的單片機(jī)；</p><p>　　3.硬件設(shè)計(jì)：主要包括主控制電路設(shè)計(jì)、顯示電路設(shè)計(jì)、溫度采集電路設(shè)計(jì)和溫度控制電路設(shè)計(jì)、報(bào)警電路以及電源電路的設(shè)計(jì)等；</p><p>　　4.軟件設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)主要完成數(shù)

96、據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理還有顯示部分的設(shè)計(jì)及PID算法等；</p><p>　　通過二個(gè)多月的設(shè)計(jì)，我也有很深的感觸：當(dāng)今社會(huì)在飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度更是迅猛無比，尤其是單片機(jī)技術(shù)在未來社會(huì)發(fā)展中一定會(huì)起著十分重要的作用，而通過本次設(shè)計(jì)無論是從硬件實(shí)現(xiàn)還是到整個(gè)程序的完成，無不是對(duì)我個(gè)人專業(yè)能力的一次提高和體現(xiàn)。而本次設(shè)計(jì)主要是完成兩方面工作，軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路板設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括用單片機(jī)設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并

97、仿真、實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖，生成圖后制作電路板、插件焊件、再做硬件測(cè)試。同時(shí)本設(shè)計(jì)還存在著一些不足，例如：系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面有待完善，可以增加各種保護(hù)功能和故障檢測(cè)功能。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我感受很深，從中學(xué)到了很多東西。通過本次實(shí)踐，不但培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題的能力，同時(shí)也增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，為以后步入工作崗位奠定了基礎(chǔ)。</p><p><b>

98、　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張?jiān)?單片機(jī)原理及應(yīng)用教程.清華大學(xué)出版社，2011.2</p><p>　　[2]李靜，陳卓，程安宇.51單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì).人民郵電出版社，2010.8 </p><p>　　[3]李廣弟,朱月秀.《單片機(jī)基礎(chǔ)》 .北京航空航天大學(xué)出版社,2008.1 第三版</p><p>

99、;　　[4]李光飛，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2012.1 第二版</p><p>　　[5]潘笑,高玉玲.基于模糊PID的AT89C2051單片機(jī)智能溫度控制系統(tǒng)[J].兵工自動(dòng)化,2006，25（5）：65-67.</p><p>　　[6]沙占友. 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002，84-95.</p><p>

100、　　[7]譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2012.1 第四版</p><p>　　[8]劉伯春,智能PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣自動(dòng)化，1995(3)18-21. </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，是對(duì)我大學(xué)三年學(xué)習(xí)的綜合考核。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)共經(jīng)歷了二個(gè)

101、多月的時(shí)間，在劉建峰老師和同學(xué)的關(guān)心幫助下才得以順利完成。在這段時(shí)間里，我不僅較為系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了以前學(xué)的知識(shí)，而且又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí)，使我的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加系統(tǒng)化，也更加完善。同時(shí)，也提高了我獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，大大提高了我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開拓了視野，增廣了知識(shí)面。</p><p>　　在課題研究期間，xx老師提供了很多指導(dǎo)性的意見，對(duì)存在的問題給予細(xì)心的分析并提出許多寶貴的意見，使我受益匪淺。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表

102、示衷心的感謝！同時(shí)在論文完成之際，我首先再次謹(jǐn)向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我無微不至的關(guān)懷、誨人不倦的老師致以崇高的敬意和真誠的謝意；其次對(duì)朝夕相處的同學(xué)和在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我支持和幫助的朋友送上我深深的謝意！</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一. 完整的電路圖</p><p><b>　　附錄二. 元件