答辩模板(蔡泉权).doc

各位老师，上午好！我叫蔡泉权，是09级14班的学生，我的论文题目是基于单片机的恒温控制系统。论文是在耿东山老师的悉心指导下完成的，在这里我向我的导师表示深深的谢意，向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的感谢，并对四年来我有机会聆听教诲的各位老师表示由衷的敬意。下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。首先，我想谈谈这个毕业论文设计的背景及意义。其次，我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。本文分成四个部分。第一部分是整体方案设计。这部分主要内容是关于单片机的选择、键盘电路的选择、显示电路的选择、模数转换器的选择、软件程序的选择以及其它器件的选择。第二部分是硬件设计。这部分主要内容是关于时钟电路、复位电路、按键输入电路、蜂鸣器报警电路、继电器控制加热和制冷电路、温度采集电路以及led数码管显示电路的设计。（1）时钟电路：单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2管脚，按图所示接上晶振和电容就构成了单片机的时钟电路：图中电容C2、C3对晶振频率有微调的作用，通常的取值范围为20-40pf，C2、C3的典型值为30pF。石英晶体选择12MHz，选择不同的石英晶体，其结果只是机器周期不相同。此电路大约延迟10ms后振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶体的频率确定。电路中两个电容C2、C3的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。单片机工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期，其大小是时钟信号频率的倒数，时钟信号频率常用fosc表示。图中时钟频率为12MHz，即fosc=12MHz，则时钟周期为1/12s。（2）复位电路：单片机的第9脚RST为硬件复位电路，只要在该引脚加上持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各个状态都恢复到初始化状态。单片机的复位方式有上电复位和手动复位两种。本设计系统采用上电自动复位和手动复位组合电路。按键S1、电阻R1以及电容C1构成上电复位及手动复位电路。由于单片机是高电平复位，所以当上电复位的时候，接通电源就可以了，在上电以后，电容C1开始缓慢充电，由图我们可以看到电路由电源到电容和地之间形成一个通路，由于在电阻R1上产生了电压降，那么单片机的RST脚为高电平，经过一段时间后电容的电充满，此时电容C1处可视为断路，单片机RST脚处电压逐渐降为0V，即处于稳定的低电平状态，这时单片机就完成了上电复位，程序从0000H开始执行。手动复位时，按一下图中的按键S1就可以了，当按键按下的时候，单片机的RST脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。（3）按键输入电路：各个按键的功能为：S2用来切换数码管显示界面，当数码管界面显示的是温度上下限时通过按键S3可以调节要调整的温度上下限的整数位和小数位；当数码管界面显示为某一位闪动时通过按键S4、S5调节闪动位的数值。整数位的数值变化范围为0-99之间，小数位的数值变化范围为0-9之间。按键S4加数值，按键S5减数值。（4）蜂鸣器报警电路：单片机的P1.6管脚通过三极管的基极连接到蜂鸣器。当单片机控制端P1.6=1时，P1.6给三极管Q1基极一个高电平，三极管Q1导通，蜂鸣器的两个管脚间获得接近5V的直流电压，蜂鸣器中有电流通过，从而产生蜂鸣声；当单片机控制端P1.6=0时，P1.6给三极管Q1基极一个低电平，三极管Q1截止，蜂鸣器的两个管脚间的直流电压接近于0，蜂鸣器不产生蜂鸣声，其中R2=1k为限流电阻。（5）温度采集电路：ADC0808模数转换器是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。它的内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。它的转换原理就是把输入电压Vi和一组从参考电压分层得到的量化电压进行比较，比较从最大的量化电压开始，由粗到细逐次进行，通过每次比较的结果来确定相应的位是0还是1。经过不断地比较，不断地逼近，直到二者的差别小于某一误差范围时就完成了一次转换。工作过程：把电热炉的输出通过电阻分压转换成05V的模拟信号输入到IN0引脚，然后经过模数转换后，数字信号从D0D7引脚输出送给单片机，单片机再对信号进行相应处理。各引脚的功能如下：（1）IN0IN7：8通道模拟量输入端；（2）D0D7：结果数据输出端；（3）START：启动转换命令输入端。在该引脚上加高电平，就开始转换；（4）EOC：转换介绍指示脚。在平时它为高电平，在转换开始后和转换过程中为低电平，转换一结束，它又变回了高电平；（5）ALE：地址锁存允许信号；（6）OE：数据输出允许信号，这个引脚加高电平，即打开输出缓冲器三态门，读出数据；（7）CLK：时钟脉冲输入端。ADC0808典型的时钟频率为640kHz，转换时间是100us；（8）A，B和C：三位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路；（9）REF(+)，REF(-)：参考电压输入端。（6）LED数码管显示电路：LED显示电路由位驱动电路和段驱动电路组成。因为单片机的并行口不能驱动LED显示器，所以必须采用专门的驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作。如果驱动电路的驱动能力较差，即负载能力不够，显示器亮度就较低，而且驱动电路长期在超负荷状态下运行容易损坏。本系统采用并行驱动动态显示。采用单片机P2口的低4位作为LED的位码输出信号，P0口作为段码输出信号。该驱动电路如图所示：P0口作为段码输出信号需外接上拉电阻（因为P0口作为I/O口输出的时候，输出低电平为0，但是输出高电平为高阻态，不是5v，相当于悬空状态，也就是说P0口不能真正的输出高电平，因此必须接上拉电阻，由电源通过上拉电阻给负载提供电流）。数码管用于显示测量的实际温度值，设定的温度上限值以及设定的温度下限值。共有十位、个位、小数位、上下限显示位（即H和L）4位显示。（7）继电器加热电路：继电器控制加热电路如下图3.6所示：由图可知单片机的P1.4端口接CTL0， P1.5端口接CTL1，P1.4端口控制一个双刀双掷继电器RL2，P1.5端口控制一个双刀双掷继电器RL1。当测量的温度低于设定的温度下限时，单片机控制端P1.4给三极管Q7基级一个高电平，单片机控制端P1.5给三极管Q6基极一个高电平，三极管Q6和Q7均导通，发光二级管D2和D4发红光，两个线圈都有电流流过，继电器RL1和RL2均闭合，此时OVEN装置两端加上正向电压，装置开始加热。加热一段时间后，当温度重新回到温度下限以上时，单片机控制端P1.4给三极管Q7基极一个低电平，三极管Q7截止，发光二级管D4不发光，继电器RL2的线圈无电流流过，继电器RL2断开，而单片机控制端P1.5依然给三极管Q6基级一个高电平，但是三极管Q6集电极未接电源，三极管Q6也截止，发光二极管D2和D5均不发光，继电器RL1的线圈也没有电流流过，继电器RL1断开，加热装置停止工作。注意：在继电器RL1和RL2线圈两端都必须反接一个二极管。这个二极管很重要，当使用电磁继电器的时候必须连接。其原因为：当线圈通电正常工作的时候，二极管对电路不起作用，当继电器在断电的一瞬间会产生一个很强的反向电动势，在继电器线圈两端反向并联一个二极管用来消耗这个反向电动势，通常这个二极管叫做消耗二极管，假如不加这个消耗二极管，反向电动势会直接作用在驱动三极管上，很容易将三极管损坏8。（8）继电器制冷电路：继电器控制制冷电路如下图3.7所示：由图可知单片机的P1.4端口接CTL0， P1.5端口接CTL1，P1.4端口控制一个双刀双掷继电器RL2，P1.5端口控制一个双刀双掷继电器RL1。当测量的温度高于设定的温度上限时，单片机控制端P1.4给三极管Q7基级一个高电平，单片机控制端P1.5给三极管Q6基极一个低电平，三极管Q7导通，三极管Q6截止，发光二级管D4发红光，发光二极管D5发绿光，继电器RL1的线圈有电流流过，继电器RL1闭合，而继电器RL2继续保持断开，此时OVEN装置两端加上反向电压，装置开始制冷。制冷一段时间后，当温度重新回到温度上限以下时，单片机控制端P1.4给三极管Q7基极一个低电平，单片机控制端P1.5依然给三极管Q6基级一个低电平，三极管Q6和Q7均截止，发光二级管D2、D4和D5都不发光，两个线圈都没有电流流过，继电器RL1和RL2均断开，制冷装置停止工作。第三部分是系统软件程序设计。这部分主要内容是关于主程序、模数转换器子程序、数码显示管子程序和中断子程序的设计。第四部分是系统调试。这部分主要内容是keil软件和proteus软件的调试以及proteus软件的仿真。(1) 目标文件新建: 打开Keil uVision2软件，执行【Project】|【New Project】命令，打开【Create New Project】对话框，输入文件名，点击【保存】。(2) 选择控制芯片类型: 在【Select Device for Target Target 1】对话框中选择AT89C52。(3) 设置芯片参数: 右击【Project Workplace】中的【Target 1】，选择【Options for Target Target 1】弹出参数设置对话框，设置频率为12HZ。点击【Output】选项，勾选【Create HEX File】，点击【确定】保存。(4) 调试运行: 创建C文件，执行【File】|【New】命令，或者使用快捷键“Ctrl+N”新建C文件。输入并保存程序，编译链接无误后，调试运行生成HEX文件。(5) 搭建电路图：打开PROTEUS软件，执行【文件】|【新建】命令，或者使用快捷键“Ctrl+N”新建DSN文件。按照第三章硬件设计，从原件库中选择所需电器元器件并连接电路。（6）电器规则检查：配置元器件的参数。Proteus电器检测并生成元器件清单。执行【工具】|【电器规则检查】命令，点击【电器规则检查】选项。（7）电气规则检测结果 (8) 系统电路图元器件清单: 选择【材料清单】，生成材料清单。（9）89C52设置：双击89C52单片机芯片，弹出芯片设置对话框。设置时钟频率为12HZ，添加程序文件*