加热炉温度监测课设.doc

本科生课程设计 论文 I 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 加热炉温度监测仪设计加热炉温度监测仪设计 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 测控测控091091 学学 号 号 090301014090301014 学生姓名 学生姓名 陈新儒陈新儒 指导教师 指导教师 起止时间 起止时间 2012012 2 0606 1818 201 2012 2 0606 2929 本科生课程设计 论文 II 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电气工程学院 教研室 学 号090301014学生姓名 陈新儒专业班级测控091 课程设计 论文 题目 加热炉温度监测仪设计 课程设计 论文 任务 设计要求 设计要求 1 分析系统功能 尽可能降低成本 选择合适单片机 传感器等 设计相应驱 动电路和显示电路 2 应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图 技术参数 技术参数 1 加热炉内温度范围为 0 1000 摄氏度 2 监测仪的测量误差不超过 5 摄氏度 3 温度只显示整数部分 进度计划 1 布置任务 查阅资料 理解掌握系统的设计要求 2 天 分散完成 2 选择适单片机 温度传感器元器件型号 1 天 实验室完成 3 绘制硬件电路图 1 天 实验室完成 4 按系统的控制要求 编写软件程序 3 天 分散 2 天 实验室 1 天 5 上机调试 修改程序 答辩 2 天 实验室完成 6 撰写 打印设计说明书 1天 分散完成 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 III 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 本科生课程设计 论文 IV 摘 要 本文主要从硬件和软件两方面介绍了如何运用 51 单片机设计加热炉的温度 控制系统 说明了怎么实现对加热炉温度的控制 并对硬件原理图和程序流程图 作了简洁的描述 还介绍了在加热炉温度控制系统的软硬件设计中的一些主要技 术关键环节 该系统主要以 AT89S51 单片机为核心 由 LED 显示电路 温度检测电 路 模 数转换电路 指示电路组成 但用 AT89S51 单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容 是整个单 片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分 该系统对温度进行了实时采集与检 测 本设计介绍的单片机温度自动控制系统的主要内容包括 系统方案 元器件 选择 系统理论分析 硬件设计 软件设计 系统调试及主要技术性能参数 关键词 单片机 温度传感器 温度检测 本科生课程设计 论文 V 目 录 第 1 章 绪论 1 第 2 章 课程设计的方案 2 2 1 概述 2 2 2 系统组成总体 结构 2 第 3 章 硬件设计 3 3 1 单片机最小系统设计 4 3 2 微处理器及温度检测设计 5 3 3 看门狗及温度显示设计 8 第 4 章 软件设计 11 4 1 程序的总体设计 11 4 2 显示子程序设计 13 第 5 章 系统测试与分析 实验数据及分析 15 第 6 章 课程设计总结 16 参考文献 17 附录 18 附录 19 本科生课程设计 论文 0 第 1 章 绪 论 加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高 已经在冶金 化工 机 械等各类工业控制中得到了广泛的应用 并且在国民经济中占有举足轻重的地位 对于这样一个具有非线性 大滞后性 大惯性 时变性 升温单向性等特点 很 难用数学方法建立精确的数学模型 因此用传统的控制理论很难达到良好的控制 效果 所以我们要开发一种新的控制系统 不用建立数学模型就能对被测对象进 行良好的控制 近年来 由于单片机技术的运用与发展以及各种先进控制理论的形成 为我 们开拓新的控制技术提供了条件 现在很多控制系统的核心都是单片机 因为单 片机的体积小 价格低廉 可靠性高 可用其构成计算机控制系统中的智能控制 单元 受到广大工程技术人员的重视 因此 加热炉的温度控制系统以单片机为核心 就可以省去建立繁琐的数学 模型 而且控制系统更加稳定与精确 本次设计的加热炉温度控制系统正是以单 片机为核心 本系统的设计依据实际生产需要 具有很高的实际应用价值 且系统结构简 单 能够进行大批量生产 本科生课程设计 论文 1 第 2 章 课程设计的方案 2 1 概述 本次设计 加热炉温度控制系统的设计 正是运用单片机和温度传感器对温 度进行控制 本次设计的内容为 以89S51单片机为核心 设计加热炉温度控制 系统 用于进行金属的热处理 工业中金属的热处理是将金属工件放在一定的介 质中加热到适宜的温度 并在此温度中保持一定时间后 又以不同速度冷却 通 过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺 金属热处理是 机械制造中的重要工艺之一 与其他加工工艺相比 热处理一般不改变工件的形 状和整体的化学成分 而是通过改变工件内部的显微组织 或改变工件表面的化 学成分 赋予或改善工件的使用性能 为使金属工件具有所需要的力学性能 物 理性能和化学性能 除合理选用材料和各种成形工艺外 热处理工艺往往是必不 可少的 而进行金属热处理最主要的设备为加热炉 因此 本次设计的温度监测 器主要应用于热处理加热炉 2 2 系统组成总体结构 方案一 选用 AT89C51 为控制核心 是大家所熟悉的单片机 因为教材就 是以 C51 为实力讲解 但 C51 单片机不支持 ISP 在线更新程序 功能 必须加 上 ISP 功能等新功能才能更好延续 CS51 的传奇 方案二 选用 AT89S51 为控制核心 新增加 ISP 在线编程功能 这个功能的 优势在于改写单片机储存器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离 是一个强 大易用的功能 向下完全兼容 51 全部字系列产品 比如 8051 89C51 等等早期 MCS 51 兼容产品 也就是说所有教科书 网络教程上的程序 不论教科书上采用 的单片机是 8051 还是 89C51 还是 MCS 51 等等 在 89S51 上一样可以照常运行 但价格比 C51 甚至还要便宜 以上分析选折89S51为控制核心及加热炉的功能和指标要求 本系统可以从 元件级开始设计 选用89S51单片机为主控机 通过连接外围控制电路 实现对 加热炉温度的测量 由温度传感器 运算放大器 A D转换器 入驱动电路 LED 显示电路共同组成 在系统中 温度的设置 温度值及误差显示 控制参数的设 置 运行 暂停及复位等功能由键盘及显示电路完成 温度传感器把测量的电阻 本科生课程设计 论文 2 炉温度信号转换成弱电压信号 经过信号放大电路 送入低通滤波电路 以消除 噪音和干扰 滤波后的信号输入到A D转换器 转换成数字信号输入89S51单片机 下图为加热炉温度控制系统框图 图 2 1 加热炉温度控制系统框图 具体设计如下 具体设计如下 1 由于温度测量范围为0 1000 温度控制精度要求高 温度控制范围大 因此采用K型热电偶温度传感器进行温度测量 并选用K型热电偶信号放大器 MAX6675对热电偶检测的温度信号进行放大 2 温度显示由四路LED显示电路组成 实时显示加热炉内温度值并能显示温 度给定值及各种参数值 进行各种操作时有必要的声 光提示 硬件和软件功能划分 硬件和软件功能划分 1 硬件系统应包括以下电路 A 测量电路 应包括温度传感器 放大器 A D转换及接口 B 温度显示电路 由4位LED显示电路组成 C 报警电路 2 软件功能应包括 A 温度检测 应包括定时采样和软件虑波 B 利用定时器定时 以满足采样周期的要求 显示温度 温度传感器运算放大器 A D 转换器 单片机 显示 电源电路 本科生课程设计 论文 3 第 3 章 硬件设计 3 1 单片机最小系统设计 在课题设计的温度控制系统设计中 控制核心是89S52单片机 该单片机为 51系列增强型8位单片机 它有32个 I O 口 片内含4K FLASH 工艺的程序存储器 便于用电的方式瞬间擦除和改写 而且价格便宜 其外部晶振为12MHz 一个指 令周期为1 S 使用该单片机完全可以完成设计任务 其最小系统主要包括 复 位电路 震荡电路以及存储器选择模式 EA 脚的高低电平选择 一片 AT89S51 加晶振 加复位电路 加电源 顺便把 P0 1 2 3引脚都用排针引出来 这就是最 小系统了 主要用来验证程序算法 过排线外扩各种电路 由于最小系统可靠性 高 以此为前提很方便验证外扩电路的正确性和可靠性 或者方便通电路如下图 所示 图3 1 AT89S51最小系统 本科生课程设计 论文 4 3 2微处理器及温度检测设计 在总体方案确定之后 首要的任务是选择一台合适的微型计算机 虽然现在 的微型计算机种类很多 但是所选的微型计算机必须符合本次设计的具体要求 本次设计的温度控制系统精度较高 需要的 I O 接口也比较多 因此采用 AT89S51 单片机作为本系统的微处理器 89S51 在工艺上进行了改进 89S51 采用 0 35 新工艺 成本降低 而且将 功能提升 增 加了竞争力 89SXX 可以像下兼容 89SXX 等 51 系列芯片 市场上 见到的 89S51 实际都是 Atmel 前期生产的巨量库存而以 如果市场需要 Atmel 当然也可以再恢复生产 AT89S51 AT89S51 LS51 单片机是低功耗的 具有 4KB 在线课编程 Flash 存储器的单片机 它与通用 80S51 系列单片机的指令系统和引 脚兼容 片内的 Flash 可允许在线重新编程 也可使用非易失性存储器编程 他 将通用 CPU 和在线可编程 Flash 集成在一个芯片上 形成了功能强大 使用灵活 和具有较高性能性价比的微控制器 温度检测电路是本次设计的主要内容 是整个单片机温度控制系统设计中不 可缺少的一部分 本系统要求对加热炉内温度进行实时采集与检测 在充分保证 安全的情况下对待加工器件进行热处理 根据要求 本系统的温度检测电路主要由温度传感器 运算放大器及 A D 转 换器组成 经固定周期 T 对加热炉内温度进行检测 实现加热功能 并使系统安 全稳定 温度传感器的选择 由于本次设计的加热炉温度范围为 0 1000 加热温度高 而本系统对加 热炉温度控制精度的要求为 5 此K型热电偶温度传感器的测温基本原理是 将两种不同材料的导体A和B焊接起来 构成一个闭合回路 当导体A和B的两个执 着点1和2之间存在温差时 两者之间便产生电动势 因而在回路中形成一个大小 的电流 这种现象称为热电效应 热电偶温度传感器就是利用这一效应来工作的 由于热电偶温度传感器的材料一般都比较贵重 而测温点到仪表的距离都很 远 为了节省热电偶材料 降低成本 通常采用补偿导线把温度传感器热电偶的 冷端 自由端 延伸到温度比较稳定的控制室内 连接到 仪表端子上 必须指 出 热电偶温度传感器补偿导线的作用只起延伸热电极 使温度传感器热电偶的 冷端移动到控制室的仪表端子上 它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响 本科生课程设计 论文 5 不起补偿作用 因此 还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0 0 时对测温的 影响 在使用热电偶温度传感器补偿导线时必须注意型号相配 极性不能接错 补 偿导线与温度传感器热电偶连接端的温度不能超过100 温度传感器信号转换设备的选择 由于温度传感器测量的温度信号为模拟信 号 且测量信号比较微弱 因此必须要对此温度信号进行处理 处理过程为 首 先要把温度信号经运算放大器进行放大 然后用 A D 转换器把放大后的模拟信号 转换为数字信号输入单片机 因此要进行温度的检测 温度传感器信号转换设备 必不可少 在本系统中 我们可以用单独的运算放大器和 A D 转换器作为温度传感器的 信号转换设备 但是由于运算放大器的连接复杂 连接的器件数量较大 因此系 统不稳定 并且由于中间环节过多 影响系统的控制精度 因此本系统采用 MAX6675 作为温度传感器的信号转换设备 其工作原理如下 K型热电偶产生的热电势 经过低噪声电压放大器A1和电 压跟随器A2放大 缓冲后 得到热电势信号U1 再经过S4送至ADC 对于K型热电 偶 电压变化率为 41 V 电压可由如下公式来近似热电偶的特性 U1 41 V T T0 3 1 上式中 U1为热电偶输出电压 mV T是测量点温度 T0是周围温度 在将温度电压值转换为相应的温度值之前 对热电偶的冷端温度进行补偿 冷端温度即是MAX6675周围温度与0 实际参考值之间的差值 通过冷端温度补偿 二极管 产生补偿电压U2经S4输入ADC转换器 U2 41 V T0 3 2 在数字控制器的控制下 ADC首先将U1 U2转换成数字量 即获得输出电压 U0的数据 该数据就代表测量点的实际温度值T 这就是MAX6675进行冷端温度补 偿和测量温度的原理 该转换器集信号放大 冷端补偿 A D转换于一体 直接 输出温度的数字信号 使温度测量的前端电路变得十分简单 MAX6675的内部由 精密运算放大器 基准电源 冷端补偿二极管 模拟开关 数字控制器及ADC电 路构成 完成热电偶微弱信号的放大 冷端补偿和A D转换功能 因此 MAX6675简化了温度控制系统中热电偶测温电路的设计 实际运行结果表明 该 测温系统抗干扰能力强 结构简单 可靠性高 测量精度满足要求 因此 在基 于微处理器的单片机嵌入式工业测温系统中 由MAX6675构成的单片机热电偶测 本科生课程设计 论文 6 温解决方案 具有良好的实用价值 图 3 2 MAX6675 内部原理图 温度测量电路原理图 我们将温度传感器及其信号放大器选择完毕 下面我 们要把选择好的镍鉻 镍硅温度传感器及其信号放大器 MAX6675 与 89S51 单片机 进行连接 组成温度测量电路 此温度检测电路的工作原理可简单理解为 镍鉻 镍硅温度传感器检测到的温度信号经 MAX6675 运算放大 一般可将运放简单地 视为 具有一个信号输出端口 Out 和同相 反相两个高阻抗输入端的高增益 直接耦合电压放大单元 因此可采用运放制作同相 反相及差分放大器 运放的 供电方式分双电源供电与单电源供电两种 对于双电源供电运放 其输出可在零 电压两侧变化 在差动输入电压为零时输出也可置零 采用单电源供电的运放 输出在电源与地之间的某一范围变化 运放的输入电位通常要求高于负电源某一 数值 而低于正电源某一数值 经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电 源到正电源的整个区间变化 甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许 这种运放称为轨到轨 rail to rail 输入运算放大器 冷端补偿 其热电势大小 才与测量温度呈一定的比例关系 若测量时 冷端的环境温度变化 将严重影响 测量的准确性 在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的测量不准确称 为热电偶的冷端补偿 处理后输入 89S51 单片机 单片机根据检测到的温度数 据对温度进行显示与控制 具体的电路原理图如下 本科生课程设计 论文 7 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 23 Jun 2012Sheet of File D SERVICEPACK6 PROTEL99SESERVICEPACK6 EXE EXAMPLES BACKUP 11 DDBDrawn By K偶偶偶偶 1UF VCC GND T T CS SCK SO MAX6675 5V 3 3 温度检测电路图 3 3 看门狗及温度显示设计 提到看门狗 则必须提一下电源监控和上电复位电路 为了使用者的方便 现在芯片都把上电复位 电源监控及 看门狗 集成到一起 近年来各厂家开发 出多种看门狗芯片 如 MAX813 X5045 24C021 等 其中 X5045 是 SPI 总线 格式的具有看门狗 电源监控和PROM 数据存储的多功能芯片 大多数 51 系列 2 E 单片机都有看门狗 当看门狗没有被定时清零时 将引起复位 这可防止程序跑 飞 也可以防止程序在线运行时候出现死循环 设计者必须清楚看门狗的溢出时 间以决定在合适的时候 清看门狗 清看门狗也不能太过频繁否则会造成资源浪 费 程序正常运行时 软件每隔一定的时间 小于定时器的溢出周期 给定时器 置数 即可预防溢出中断而引起的误复位 看门狗是恢复系统的正常运行及有效 的监视管理器 具有锁定光驱 锁定任何指定程序的作用 可用在家庭中防止小 孩无节制地玩游戏 上网 看录像 等具有很好的应用价值 目前应用较为广泛 使用者可根据自己所选择的具体 MCU 来配置外围看门狗电路及电源监控 本系统 采用的看门狗芯片就为 X5045 动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一 其接口电 本科生课程设计 论文 8 路是把所有显示器的 8 个笔划段 a h 同名端连在一起 而每一个显示器的公共极 COM 是各自独立地受 I O 线控制 这种显示方式可以起到节省系统 I O 口的作用 但是 CPU 的工作量会大大增大 CPU 向字段输出口送出字形码时 所有显示器接 收到相同的字形码 但究竟是那个显示器亮 则取决于 COM 端 而这一端是由 I O 控制的 所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了 而所谓动态扫描就是 指我们采用分时的方法 轮流控制各个显示器的 COM 端 使各个显示器轮流点亮 在轮流点亮扫描过程中 每位显示器的点亮时间是极为短暂的 约 1ms 但 由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应 尽管实际上各位显示器并非同 时点亮 但只要扫描的速度足够快 给人的印象就是一组稳定的显示数据 不会 有闪烁感 LED Light Emitting Diode 发光二级管 是一种固态的半导体器件 它 可以直接把电能转化为光能 LED 的心脏是一个半导体的晶片 晶片的一端着 在一个支架上 是负极 另一端连接电源的正极 整个晶片被环氧树脂封装 起来 半导体晶片由两部分组成 一部分是 P 型半导体 在它里面空穴占主导地 位 另一端是 N 型半导体 在这边主要是电子 但这两种半导体连接起来的时候 它们之间就形成一个 P N 结 当电流通过导线作用于这个晶片的时候 电子就 会被推向 P 区 在 P 区里电子跟空穴复合 然后就会以光子的形式发出能量 这 就是 LED 发光的原理 而光的波长决定光的颜色 是由形成 P N 结材料决定的 考虑到本系统的 I O 口有限所以采用了动态扫描的方法 由于是采用了 74LS374 和 74LS145 地址寄存器与数码管相连 所以无须再连接限流电阻 本科生课程设计 论文 9 图3 4 看门狗与单片机相连 在温度显示设计中 74LS374用于驱动LED的8位段码 8位LED相应的 a g 段连在一起 它们的公共端连至74LS145译码器的输出端 这样当选通某一位 LED时 相应的地址线输出的是低电平 所以这里选用共阴LED数码管 具体电路 如下面的图所示 图3 5 温度显示电路 本科生课程设计 论文 10 本科生课程设计 论文 11 第 4 章 软件设计 4 14 1 程序的总体设计程序的总体设计 本次设计的软件主要实现的功能为 温度传感器测量的温度信号经 MAX6675 进行信号的放大与 A D 转换 把转换好的数字量输入单片机 经过标度变换 显 示码处理后将显示码送到数码管上显示出来 为了能够实现上述功能 经过认真的分析和整理 以及对整体功能进行细化 分配 把系统的程序划分为以下几个主要模块 1 初始化模块 通过该模块来对堆栈 定时器 计数器 中断和特殊功能 寄存器进行赋值 有关寄存器的清零 以及计数器 定时器的初值存放等 2 A D 转换模块 把温度传感器测量的温度信号经 MAX665 转换为数字量 4 标度变换 主要是把数字量转换为要显示的物理量 5 显示模块 该模块应能够把温度值进行准确显示 除了上述功能以外 本着操作友好 功能齐全 安全可靠的设计原则 该系 统的程序还具有报警提示功能 看门狗等功能 为了便于编程 我们先把 89S51 单片机系统中 片内 外 RAM EEPROM 以及 I O 的地址进行分配 片内 RAM 地址分配 00H 07H R0 R7 供主程序使用 中断向量初始地址为 000H P1 0 P1 3 为按键接口 20H 24H LED 显示寄存器 其中 20H 为状态显示码寄存器 21H 24H 为数 码管显示码寄存器 25H 定时 3s 时间常数 26H KP参数 27H KI参数 28H Tc参数 29H e n 参数暂存 2AH e n 1 参数暂存 2BH 2CH 分别存放 AD 值的底位和高位 30H 3FH SP指针工作区 本科生课程设计 论文 12 40H存放状态标志位 45H 存放 AD 转换状态标志位 44H 存放设置完成标志位 40H 存放设置项目标志位 41H 存放按键完成的标志位 42H 存放软件定时器状态标志位 系统的程序包括主程序 中断服务程序和一些具有特定功能的子程序 是系 统软件的主要组成部分 该系统的主程序有初始化 包括 89S51 的初始化 定时 器初始化 看门狗初始化等 A D 转换 标度变换 功程序模块组成 其流程 图如图所示 图 4 1 主程序流程 本系统在进行显示时 外界的物理量经过 A D 转换变为数字量再经过标度变 初始化 设置看门狗 调用 A D 转换子程序 标度变换 数据处理 显示 开始 返回 本科生课程设计 论文 13 换 显示处理 显示出来 因此显示程序应该写在中断里面 这里本人设定的是 每隔 10ms 一次 即每隔 10ms 送因此显示 4 24 2 显示子程序的设计显示子程序的设计 标度变换 生产中的各种参数都有不同的数值和量纲 例如本系统的温度单 位 这些参数经 A D 转换后 统一变成数字量 这些数字量虽然代表参数值的 大小 但是不能表示带有量纲的参数值 因此必须将其转换成有量纲的数值 才 能进行显示 这种转换就称为标度变换或工程量转换 线性标度变换是最常用的标度变换方式 其前提条件是参数值与 A D 转换结 果 采样值 之间应呈线性关系 本系统正适合这种标度变换 当输入信号为 0 即参数值起点值 A D 输出值不为 0 时 标度变化公式为 Ax Am Ao Nx No Nm No Ao 4 1 式中 Ao 参数量程起点值 一次测量仪表的下限 Am 参数量程终点值 一次测量仪表的上限 Ax 参数测量值 实际测量值 工程量 No 量程起点对应的 A D 转换后的值 仪表下限对应的数字量 Nm 量程终点对应的 A D 值 仪表上限对应的数字量 Nx 测量值对应的 A D 值 采样值 实际上是经数字滤波后确定的采样值 其中 Am Ao Nm No 对一个检测系统来说是常数 由于本系统采用的 MAX6675 内部经过激光矫正 因此其转换结果与对应温度 值有很好的线性关系 其数字量最小值为 0 对应的温度值为 0 数字量最大 值为 4095 对应的温度值为 1023 75 即 Ao 0 Am 1023 75 No 0 Nm 4095 则 Ax 1023 75 0 Nx 0 4095 0 4 2 Ax 1023 75 Nx 4095 4 3 显示处理 本系统的显示主要包括四位 LED 数码管及其 4 个发光二极管 DPX 为显示指针 当 DPX 1 时 显示工作状态下加热炉的温度值 当 DPX 0 时 显示设置状态的参数值 显示控制流程图如下 本科生课程设计 论文 14 判断显示指针 DPX 1 取二进制温度值 将二进制数转换 为十进制 BCD 码 转换为独立 BCD 码 送显示缓冲区 进行消隐处理 返回 取需修改的二进 制参数值 将二进制数转换 为十进制 BCD 码 转换为独立 BCD 码 送显示缓冲区 进行消隐处理 温度下限灯亮 是设置温度 下限吗 是设置温度 上限吗 是设置参数 吗 参数灯亮温度上限灯亮 设置小数点位设置小数点位 N NNN Y N Y N Y N Y N 开始 返回 本科生课程设计 论文 15 图 4 2 显示流程图 本科生课程设计 论文 16 第 5 章 系统测试与分析 实验数据及分析 5 1系统测试 将整体电路连接 从温度采集到运算放大 运算放大电路到AD转换电路 AD 转换电路到单片机 前向通道连接完成 后向通道由独立式按键和8位数码管构 成 连接完毕后进行实验检测 实验过程中 传感器的工作状况良好 运算放大电路由于环境的影响有时候 出现失真 不能够精确的实现放大倍数 AD转换电路在转换过程中时长出现无法 及时转换的问题 数码管显示正常 实验能够基本实现各点温度的显示 但是存在延时 失真等问题 有时候不 能很精确的显示某点的温度 存在很多方面的误差 5 2误差分析 本次设计通过实验验证 存在很多方面的误差 有人为因素 有环境因素等 随即误差 还有器件由于老化等产生的系统误差 在实验过程中 运算放大电路的抗干扰能力有限 受环境影响很大 AD转换 电路未能及时转换完成给显示带来很大的延时 由于器件的老化 操作的不熟练 也产生了很多随机误差 但是总体来看 本设计基本能够实现多点温度的实时监测这一功能 本科生课程设计 论文 17 第 6 章 课程设计总结 本设计介绍的单片机温度控制系统 可了解微机系统硬 软件的构成及各种 控制参数变化对系统动 静态特性的影响 准确度和稳定性都可以令人满意 89S51 单片机 体积小 重量轻 抗干扰能力强 对环境要求不高 价格低 廉 可靠性高 灵活性好 即使是非电子计算机专业人员 通过学习一些专业基 础知识以后也能依靠自己的技术力量 来开发所希望的单片机应用系统 本文的 温度控制系统 只是单片机广泛应用于各行各业中的一例 相信单片机的应用会 更加广泛化 本系统的设计方案有多种 上述方案是从多种方案中选出的最优方案 其具 有功能强 成本低 元件少 精度高 可靠性好 稳定性高 抗干扰性强 执行 速度快 简单易行 具有实效性 使用范围广等特点 故具有推广价值 本科生课程设计 论文 18 参考文献 1 马江涛 单片机温度控制系统的设计及实现 J 计算机测量与控制 2004 12 P1219 1229 2 黄祯祥 邓怀雄 郭延文 周书 基于 MCS 51 单片机的温度控制系统 J 现代 电子技术 2005 06 P22 24 3 张开生 郭国法 MCS 51 单片机温度控制系统的设计 J 微计算机信息 2005 07 P68 69 4 李晓妮 单片机温度控制系统的设计 J 九江学院学报 自然科学版 2005 02 P20 23 5 龚红军 单片机温度控制系统 J 电气时代 2002 10 P17 18 6 李新国 单片机温度控制系统 J 机电工程 2001 02 P46 47 7 李萍 单片机温度控制系统的设计与实现 J 固原师专学报 1999 06 P22 25 8 冯越 杨继华 俞曙滨 单片机温度控制系统 J 自动化技术与应用 1998 02 P36 38 9 徐凤霞 赵成安 AT89C51 单片机温度控制系统 J 齐齐哈尔大学学报 2004 01 P64 65 10 姜波 单片机温度自动控制系统 J 自动化与仪器仪表 1996 05 P51 59 11 马明建 数据采集与处理技术 M 西安交通大学出版社 2005 9 02 P86 89 12 ATMEL Microntroller Data Book 1995 P46 50 本科生课程设计 论文 19 本科生课程设计 论文 20 附录 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 23 Jun 2012Sheet of File D SERVICEPACK6 PROTEL99SESERVICEPACK6 EXE EXAMPLES BACKUP 11 DDBDrawn By EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 AT89S51 a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g K偶偶偶偶 1UF VCC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 GND O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 74LS374 VCC GND T T CS SCK SO MAX6675 5V 5V C1 1FC21F 1 2 3 4 220V AC5W 220V AC C6 30P C5 30P 12M CRYSTAL 5V 5V VCC WP REST VSS SI SO SCK CS X5045 A B C D Y0 Y1 Y2 Y3 74LS138 GND Vin 5V 7805 10k 5V 电路总体框图 本科生课程设计 论文 21 附录 程序清单 ORG0000H AJMPSTART ORG000BH AJMPDISP ORG20H DPX BIT40H ADB EQU45H D00BEQU4AH IDEQU46H KTM EQU 5CH KK BIT 41H KT BIT 42H EPB BIT 43H STB BIT 44H CS BIT A3H DO BIT A6H CK BIT A4H DI BIT A5H WP BIT 50H TRB BIT 51H START CLRCS SETBCS MOV TMOD 00000001B MOVTH0 HIGH MOVTL0 LOW SETBTR0 SETBEA SETBET0 MOV8 20 MOV0AH 0 本科生课程设计 论文 22 MOV 0BH 100 K MOVA P2 判断按键是否按下 按下进行按键操作 未 按下继续运行 ORLA 0F0H CPLA CJNEA 0 AD ACALLKOPT AD JNBADB START 判断 ADB 是否为 0 为 0 退出 为 1 进行 A D 转换 ACALL ADSUB ACALLBDBH ACALLRAMIN MOVR0 30H MOVR1 36H MOV R2 2 CLRC S1 MOVA R0 SUBBA R1 MOV R0 A INCR0 INCR1 DJNZR2 S1 JCALAM1 ACALLRAMAX MOVR0 32H MOVR1 30H MOV R2 2 CLRC S2 MOVA R0 SUBBA R1 MOV R0 A INCR0 INCR1 DJNZR2 S2 本科生课程设计 论文 23 JNCALAM2 MOVA DPX CJNEA 0 CD1 ACALLBCD ACALLLED CD1 MOVA DPX CJNEA 1 CD2 ACALLRDN0 ACALLBCD CD2 MOVA DPX CJNEA 2 START ACALLRDY0 MOV30H 14H MOV31H 15H ACALLBCD AJMPSTART ALAM1 MOV20H 2 RET ALAM2 MOV20H 1 RET SUB1 MOV R2 2 CLRC 多字节无符号数减法子程序 SUB2 MOVA R0 SUBBA R1 MOV R0 A INCR0 INCR1 DJNZR2 SUB2 JCALAM1 RET ADD1 MOV R2 2 CLRC 多字节无符号数加法子程序 ADD2 MOVA R0 ADDCA R1 本科生课程设计 论文 24 MOV R0 A INCR0 INCR1 DJNZR2 ADD2 RET DV32 MOV 36H 0 双字节除法子程序 MOV R4 10H 32H 33H 34H 35H 37H 38H DV1 CALLRLC7 30H 31H CLRC MOV A 34H SUBBA 37H MOVR2 A MOVA 35H SUBBA 38H MOVR3 A MOVA 36H SUBBA 0 JCDV2 INC30H MOV36H A MOV35H R3 MOV34H R2 DV2 DJNZR4 DV1 CLRC MOVA 34H RLCA MOV34H A MOVA 35H RLCA MOV35H A JCDY1 MOVA 34H SUBBA 37H MOVA 35H 本科生课程设计 论文 25 SUBBA 38H JCDYL DY1 INC 30H MOV A 30H JNZ DYL INC 31H DYL RET RLC7 CLR C MOVR0 7 MOVR1 30H RL70 MOVA R1 RLCA MOV R1 A INCR1 DJNZR0 RL70 RET BCD MOV32H 0 二进制 BCD 码转换子程序 MOV33H 0 30H 31H 显示码 21H 22H 23H 24H MOV34H 0 MOVR3 16 MOVA 31H MOVC ACC 7 ORLC TRB MOVTRB C JNBACC 7 BC0 MOVA 30H CPLA ADD A 1 MOV 30H A MOVA 31H CPLA ADDCA 0 MOV31H A BC0 MOVR0 30H 本科生课程设计 论文 26 MOVR2 2 BC1 MOVA R0 RLCA MOV R0 A INCR0 DJNZR2 BC1 MOVR2 3 MOVR1 32H BC2 MOVA R1 ADDCA R1 DAA MOV R1 A INCR1 DJNZR2 BC2 DJNZR3 BC0 MOVR0 32H MOVR1 35H MOVR2 2 BT1 MOVA R0 ANLA 0FH MOV R1 A INCR1 MOVA R0 SWAPA ANLA 0FH MOV R1 A INCR1 INCR0 DJNZR2 BT1 CLRD00B MOVA 35H ORLA 36H JNZBD0 SETBD00B 本科生课程设计 论文 27 BD0 MOVR0 38H MOVR1 29H MOVR2 4 CLR F0 BD1 MOVA R1 CJNEA 39H BD2 SETBF0 BD2 MOVA R0 JZBD3 SETBF0 JNZBD4 BD3 JBF0 BD4 CJNER1 26H BD5 BD4 CALLDTAB BD5 MOV R1 A DECR0 DECR1 DJNZR2 BD1 MOVA 39H CJNEA 7FH BD6 RET BD6 MOVR1 39H MOVA R1 ORLA 80H MOV R1A MOVR0 38H MOVR1 29H CLRF0 MOVR2 4 Z MOVA R0 JNZX JBF0 X CLRA AJMPY 本科生课程设计 论文 28 X SETB F0 ACALL DTAB Y MOV R1 A INCR0 INCR1 DJNZ R2 Z SETB 27H 7 RET DTAB INC A MOVCA A PC RET DB77H 41H 3BH DB6BH 4DH 6EH 7EH DB43H 7FH 6FH BDBH ACALLRDN0 标度变换子程序 ACALL XRDY1 MOV 40H 10H MOV 41H 11H MOV 42H 16H MOV 43H 17H MOV R0 42H MOV R1 40H MOVR2 2 ACALLSUB1 ACALL XRDY1 ACALLRDY0 MOV 42H 16H MOV 43H 17H MOV 44H 14H MOV 45H 15H MOVR0 42H MOVR1 44H MOVR2 2 ACALLSUB1 本科生课程设计 论文 29 ACALLRDN1 ACALLRDN0 MOV 44H 12H MOV 45H 13H MOV 46H 10H MOV 47H 11H MOVR0 44H MOVR1 46H MOVR2 2 ACALLSUB1 MOV R2 40H MOVR3 41H 开始计算 MOVR4 42H MOVR5 43H ACALLML32 32H 33H 34H 35H MOV 37H 44H MOV 38H 45H ACALL DV32 30H 31H MOVR0 30H MOVR1 14H MOVR2 2 ACALLADD1 RET WWR CLR EA EEPROM 读写 MOVR0 3 R1 B CALLRD MOVA R1 CJNEA 3 WL SETBEA RET XWR CLREA 写程序 写允许 写 写保护 MOVR0 3 R1 B CALLRD MOV A R1 本科生课程设计 论文 30 CJNEA 3 WL SETBEA