开题报告-单片机控制的智能型自动名茶炒制机VIP

浙江工业大学浙西分校 毕业设计 (论文 )开题报告 毕业设计 (论文 )起止时间： 2007 年 3 月 2 日 6 月 10 日 (共 17 周 ) 课题名称： 单片机控制的智能型自动名茶炒制机 学生姓名： 系 （部）： 专业班级： 指导教师： 职 称 ： 报告日期： 一我国茶叶机械的现状及存在的问题 二单片机技术现状 单片微型计算机简称为单片机，是在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的 储器、输入 /输出部件和时钟电路等。自问世以来，性能不断提高和完善，加之具有集成度高，功能强，体积 小，供耗低，性能可靠，价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算机、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统，数字单片机的位数越来越多，精度也越来越高。另外，在需要极高响应速度的控制场合，还出现了模糊单片机，它是专门执行模糊逻辑信号的器件，具有极高的模糊推理速度。 今天，还出现了不少高级语言的开发工具，这些系统经过仿真可在更高的开发平台上进行快速的开发，为单片机的广泛应用铺平了道路。所以，在未来的社会主义工业化建设中，单片机无疑会发挥更大的 作用。 三单片机与制茶机相结合成的制茶机的优势和前景 优势 1、现在的茶机很难找到技术含量高、特别是可以实现自动化加工、连续化生产的机械产品而单片机正好可以弥补现在制茶机的缺点实现自动化、连续化生产。 2、单片机具有集成度高，功能强，体积小，供耗低，性能可靠，价格低廉等特点在普通制茶机增加少量成本就可以实现自动化、连续化功能的大幅度提升。 前景 1、可以成套批量生产新型的制茶机。 2、可以对旧的制茶机进行技术改造，加装单片机控制系统使其在资金低投入的情况下使它的性能大幅度提高。 四 设计 (论 文 )要解决的问题和拟采用的研究方法 本课题研究的主要工作 本课题的主要工作是实现单片机 对制茶机自动控制功能 近，便于用户使用。主要包括以下几个方面 : (1) 单片机 对加热系统的温度控制。 (2)单片机 对不同炒制阶段电动机转动系统的控制。 (3)单片机对划杆的控制形成不同的炒法及力度。 单片机又称单片微控制器 ,它不是完成某一个逻辑功能的芯片 ,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。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。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。 可以说，二十世纪跨越了三个 “ 电 ” 的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 。它由主机、键盘、显示器等组成 。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控 制器 ）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的 “ 肚子 ” 里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实 时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词 “ 智能型 ” ，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上 单片机的几部份 一、总线：我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成的，在模拟电路中 ，连连线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很 多，但计算机 电路却不一 样，它是以微处理器为核心，各器件都要与微处理器相连， 所以就需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样 ，在各微处理器和各器件间单独连线线，则线的数量将多得惊人，所以在微处理机中引 入了总线的概念，各个器件共同享用连线，所有器件的 8 根数据线全部接到 8 根公用的线 上，即相当于各个器件并联起来，但仅这样还不行，如果有两 个 器件同时送出数据，一 个为 0，一个为 1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？这种情况是是不允许的，所以 要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有 多个器件同时接收 ）。器件的数据线也就被称为数据总线，器件所有的控制线被称 控制 总线。 在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元，这些存储单元要被分配 地址，才能 用，分配地址 也是以电信号的形 式 给出的，由于存储单元比较多，所以 ，用于地址分的线也较多，这些线被称为地址总线。 二、数据、地址、指令：之所以将这三者放在一起，是因为这三者的本质都是一样的 数字，或者说都是 字符 串 0 和 1 组成的序列。换言之，地址、指令也都是数据 。指令由单片机芯片的设计者规定的一种数字，它与我们常用的指令助记符有着严格的 不同 一一对应关，不可以由 自己私自更改应该由单片机的开发者更改。地址：是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据，内 存储 单元的地址值已由芯 片 设计者规定好，不可更改，外部的 存储 单元可以由单片机开发者自行决，但有一些地址单元是一定要有的 。数据：这是由微处理机处理的 对 象，在各种不同的应用电路中各不相同，一般而言，被处理的数据可能有这么几种情况： 1 地址（如 #1000H），即地址 1000H 送入 2 方式字或控制字（如 #3）， 3 即是控制字。 3 常数（如 #10H） 10H 即定时常数。 4 实际输出值（如 接彩灯，要灯全亮，则执行指令： 1， #0灯全暗， 则执 兄 令： 1， #00H）这里 0 00H 都是实际输出值。又如用于 字形码，也是实际 给 出的值。 理解了地址、指令的本质，就不难理解程序运行过程中为什么会跑飞，会把数据当成指令来 运 行了。 三、 、 和 第二功能用法 初学时往往对 、 和 的第二功能用法迷惑不解，认为第二功能和原功能之间 要有个切换的过程，或者说要有一条指令，事实 是 ，各端 口的第二功能完全是自动 的 ，不需要 用 指令来转换。如 别是 号，当微片理机外接 有外部I/O 口时，它们挥作第二功能，不能作为通用 I/O 口使用，只要一微处理机一执行到 令，就会有相应的信号从 出，不需要事先用指令说明。事实上 不能作为通用 I/O 口使用 也并不是 不能 而是（使用者） 不会 将其作为通用 I/O 口使用。你完全可以在指令中按排一条 S 且当单片机执行到这条指令时，也会使 为高电平，但使用者不会 这么做，因为这通常这会导致系统当溃（即死机）。 四、程序的执行过程 单片机在通电复位后 8051 内的程序计数器（ 的值为 0000 H，所以程序总是从 0000 单元开始执行，也就是说：在系统的 0 000 H 个单元，并且在 0000 单元中存放的一定是一条指令。 五、堆栈 堆栈是一个区域，是用来存放数据的，这个 区域本身没有任何特殊之处，就是内部 一 组成部 份，特殊的是它存放和取用数据的方式，即所谓的 先进后出，后进先出 ，并且 堆栈有特 的数据传输指令，即 甈 ，有一个特殊的专为其服务的单元，即堆栈指 针 当执一次 令时， （在原来值的基础上）自动加 1，每当执行一次 令，（在原 来值基础上） 自动 减 1。由于 的值可以用指令加以改变，所以只要在程序开始阶段更改了 ，就可以把堆栈设置在规定的内存单元中，如在程序开始时 使 用一条 P， #5令，就时把堆 栈设置在从内存单元60H 开始的单元中。一般程序的开头总有这么 一 条设置堆栈指针的指令，因为开机时， 初始值为 07H，这样就使堆栈从 08H 单元 开始往后 08H 到 1031 的第二、三、四工作寄存器区，经常要被使用，这会造成数据 的浑乱。不 过 作者编写程序时，初始化堆栈指令也不完全相同，这是作者的习惯问 题。当设置好堆栈区 后 ，并不意味着该区域成为一种专用内存，它还是可以象普通内存 区域一样使用，只是一般情 下编程者不会把它当成 普通内存用了。 系统的硬件采用单片机控制，硬件组成主要包括 A/D、 D/A 转 换器 及其电路 ， 放大器及放大电路， 电源电路，热电偶 温度 传感器，控制电路，反馈检测电路，电压电流变换电路， 电机，输入设定与输出显示设备等。 元件的选取以系统各方面参数要求为准。 五 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 重点研究与关键问题： （ 1） 单片机对温度的检测与控制 ； （ 2）单片机对电动机的控制 ； （ 3） 单片机对划杆的控制 。 解决思路： 片机温度控制的原理具体如下 ： 热电偶将炉温变换为模拟电压信号 , 经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器 , 信号放大为 0 5 V 后送模 / 数转换器转换为数字量送 单片机 。同时 , 热电偶的冷端温度也由 度传感器变为电压信号 , 经放大和转换后送单板机。标度变换程度根据温检测值求得实际炉温 。数字调节器程序根据恒温给定值 0 与 的偏差 , 按积分分离的 制算法得到输出控制量数字触发器程序根据 制电阻炉子的导通时间 , 调节炉温的变化使之与给定恒温值一致。导通时间长 , 输出功率大 , 温度升高快 ; 导通时间短 , 输出功率小 , 温度升高变慢。显示与恒温判断程序完成炉温 与恒温时间显示、恒温开始与恒温完成判别、恒温完成时给出声 光指示信号。断偶判断程序根据温度检测值判断温度传感是否开路 , 若开路 , 则给出断偶报警信号。 片机温度检测的原理具体如下： 热电偶传感器检测到一个在 0 范围 的温度 值，因为热电偶的输出电压信号为 热电偶把测量到温度值转化成自己的输出电压信号输给毫伏变送器，毫伏变送器把热电偶输出的信号转化为 4电流 信号送给 电流 /电压变送器 。电流信号经过 电流 /电压变送器 的转化变成 0电压 信号。测得的电流信号经过反馈电路反馈来使系统自动调节电阻炉的温度。 为了提 高测量精度，变送器可以进行零点迁移 。 例如：若温度测量范围为0 热电偶给出 0，毫伏变送器零点迁移后输出 4电流。 这样，采用 8 位 A/D 转换器就可使量化温度达到 以内 。 2 单片机对电动机 控制的原理具体如下 ： 单片 机将给出一个脉冲信号给步进电动机， 步进电机将脉冲信号转变成角位移 ，因此步进电机转动。步进电机 是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。 它的工作原理如下： (1)控制换相顺序 通电换相这一过程 称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为 D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C， D 相的通断。 (2)控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 (3)控制步进电机的角位移 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。 六 设计 (论文 )完成进度计划 第 01 周至第 02 周：查阅中文及英文资料（并翻译一篇外文资料），收集模糊控制和恒压供水方面资料； 第 03 周至第 03 周：完成毕业设计（论文）开题报告，并开始进行毕业设计； 第 04 周至第 05 周：完成方案论证与比较设计； 第 06 周至第 07 周： ； 第 08 周至第 09 周： ； 第 10 周至第 12 周： ； 第 13 周至第 15 周：整理相关资料，完成毕业设计（论文）手稿及最终电脑打印的毕业论文； 第