电气自动化毕业论文参考

杭州职业技术学院杭州职业技术学院杭州职业技术学院杭州职业技术学院毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计（论文论文论文论文）（2012届届届届）题题题题目目目目单片机温度控制系统单片机温度控制系统单片机温度控制系统单片机温度控制系统系系系系（院院院院）别别别别XXXXXX学院学院学院学院专专专专业业业业XXXXXXXX班班班班级级级级XXXXXXX姓姓姓姓名名名名XXXXX指导教师指导教师指导教师指导教师XXXXX年月日2杭州职业技术学院杭州职业技术学院杭州职业技术学院杭州职业技术学院毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计（论文论文论文论文）任务书任务书任务书任务书专业班级学生姓名题目单片机温度控制系统选题依据为了巩固三年来所学的专业知识，结合毕业实习，特选择“单片机温度控制系统”这一课题作为毕业设计的内容。要求（技术要求）1、实现温度远程监控的基本控制功能；2、设计温度远程监控系统的硬件接线图任务书发给日期年月日毕业设计（论文）工作时间年月日至年月日指导教师（签名）教研室主任意见（签名）系部主任意见（签名）注此表一式一份，与毕业设计（论文）装订，由各系部归档。1摘要摘要摘要摘要随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一。本设计系统中的核心器件之一为热敏电阻传感器，之所以选择热敏电阻，主要是考虑其线形好，工作稳定，结构简单，成本低等特点。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。文中将传感器理论与单片机实际应用技术有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。关键词单片机温度传感器AD转换2目录摘要1第1章单片机概述111AT89C51介绍112ADC0809介绍21374LS164介绍3第2章系统硬件电路设计42151单片机最小应用系统522外围设备接口电路523LED数码管显示接口624温度控制系统结构图及总述725温度采集系统原理图8第3章温度采集控制系统设计931设计说明932单片机控制流程图1033温度控制系统软件设计10第4章总结14参考文献15致谢161第第第第1章章章章单片机概述单片机概述单片机概述单片机概述11AT89C51介绍介绍介绍介绍89系列中，典型的单片机有AT89C51、AT89C2051，AT89S8252等。在这里，以这些单片机为典型作简要的介绍，包括它们的主要性能、结构框图以及引脚功能的说明。AT89C51的结构框图如图1所示。图1AT89C51结构框图2AT89C51是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。片内带有一个4KB的FLASH可编程、可擦除只读存储器（EPROM）。它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此AT89C51/LV51是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。1）主要性能主要性能主要性能主要性能CIRCLE64KB可改编程序LASH存储器（可经受1000次的写入擦除）。CIRCLE6全静态工作0HZ24MHZ。CIRCLE63级程序存储器保密。CIRCLE61288字节内部RAM。CIRCLE632条可编程I/O线。CIRCLE62个16位定时器/计数器。CIRCLE66个中断源。CIRCLE6可编程串行通道。CIRCLE6片内时钟振荡器。另外，AT89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0HZ，并提供两种可用软件来选择的省电方式空闲方式（IDLEMODE）和掉电方式（POWERDOWNMODE）。在这空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。12ADC0809介绍介绍介绍介绍ADC0809转换器及其接口ADC0809是8位CMOS逐次逼近式A/D转换器。内部有8路模拟量输入和8位数字量输出的A/D转换器，转换时间为100S,模拟输入电压范围05V，单个5V电源供电,工作温度范围为4085摄氏度,低功耗，约15MW。它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛的8位通用的A/D转换的芯片。可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单3独工作。其结构图如图2所示图2ADC0809结构图1374LS164介介介介绍绍绍绍74LS164串行输入并行输出移位寄存器本设计是用74LS164把输入的串行数转换成并行数输出。图374LS164引脚图其引脚图如上图所示，功能如下A，B串行输入端Q0Q7并行输出端4清零端，低电平有效CLK时钟脉冲输入端，上升沿有效。第第第第2章章章章系统系统系统系统硬件电路设计硬件电路设计硬件电路设计硬件电路设计图4片外3总线结构下面分别予以介绍。地址总线地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器提供低8位地址（A7A0），P2口直接提供高8位地址（A15A8）。由口的位结构可知，MCS51单片机在进行外部寻址时，P0口的8根引绠低8位地址和8位数据的复用线。P0口首先将低8位的地址发送出去，然后再传送数据，因此要用锁存器将先送出的低8位地址锁存。MCS51常用74LS373或8282做地址锁存器。数据总线数据总线宽度为8位，由P0口提供。5控制总线MCS51用于外部扩展的控制总线除了它自身引出的控制线RES、EA、ALE、PSEN外，还有由P3口的第二功能引线外部中断0和外部中断1输入线0INT和1INT，以及外部RAM或I/O端口的读选通和写选通信号RD和WR。2151单片机单片机单片机单片机最小应用系统最小应用系统最小应用系统最小应用系统构成最小应用系统时只要将单片机接上外部的晶体或时钟电路和复位电路即可，如图5所示，这样构成的最小系统简单可靠，其特点是没有外部扩展，有可供用户的大量的I/O线。图589C51单片机的最小应用系统22外围设备接口电路外围设备接口电路外围设备接口电路外围设备接口电路单片机应用系统中，通常都要有人机对话功能。它包括人对应用系统的状态干预与数据输入，以及应用系统向人报告运行状态和运行结果。人对系统的状态干预及数据输入的外部设备最常用的是键和键盘。如对系统状态实现干预的功能键和向系统输入数据的数字键、拨码盘等。也有非接触式的，如遥控键盘，远程开在以及语音输入接口等。系统向人报告运行状态和运行结果的外部设备最常用的有各种报警指示灯、LED/LCD数码管显示器、CRT显示器和打印机。图6为单片微型计算机应用系统人机对话通道配置图。6图6除了人机对话通道外，单片机应用系统尚需被测信号输入通道（也称前向通道）和控制对象的输出通道（也称后向通道），被测信号如电压、电流、温度、压力、位移等，一般是模拟量，它需要传感器检测、放大变换，然后A/D转换成数字量，才能被CPU接受。对系统控制对象，CPU一般只能输出数字量，多数情况下需要将数字量D/A转换成模拟量，然后去驱动控制对象。23LED数码管显示接口数码管显示接口数码管显示接口数码管显示接口在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。图7A为05INLED数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应AG笔段构成“”字形另一只发光二极管DP作为小数点。因此这种LED显示器称为七段数码管或八段数数码。7图7LED数码管LED数码管按电路中的连接方式可以分为共阴型和共型两大类，如图39示B、C所示。共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端COM，公共端COM接高电平，AG、DP各笔段通过限流电阻接控制端。某笔段控制端低电平时，该笔段发光，高电平时不发光。控制苛几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符。共阴型是将各数码发光二极管的负极连在一起，作为公共端COM接地，某笔段通过限流电阻接高电平时发光。LED数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是05IN和08IN；按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为高亮和普亮，指通过同样的电流显示亮度不一样，这是因发光二极管的材料不一样而引起的。LED数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为152V额定电流为10MA，最大电流为40MA。静态显示时取10MA为宜，动态扫描显示可加大，可脉冲电流，但一般不超过40MA。24温度控制系统结构图及总述温度控制系统结构图及总述温度控制系统结构图及总述温度控制系统结构图及总述在实际应用中利用单片机控制工业温度系统是非常普遍的，下面简要概述一下本设计中的控制流程。图8中温度传感器和AT89C51单片机中的A/D转换器构成输入通道，用于采集控制对象的温度信号。温度传感器输出电压经过A/D转换后的数字量经过单片机的计算送入LED显示管显示数值。计算机也可以通过软8件来强制改变控制器的温度。图825温温温温度度度度采采采采集集集集系系系系统统统统原原原原理理理理图图图图如图9所示下页图99第第第第3章章章章温度采集控制系统设计温度采集控制系统设计温度采集控制系统设计温度采集控制系统设计31设计说明设计说明设计说明设计说明本设计是模拟温度的显示，温度经过热敏电阻转换为电压信号，经放大器放大后进入单片机进行A/D转换成数字量后输出到静态显示部分，显示其温度值。在A/D转换实验模块中模拟信号输入端的电位器可调节电压输入，用以模拟低温状态下的温度显示，当电位器顺时针旋到底时，输入信号不衰减，显示温度与室温相对应，用做数字显示温度表。其中温度范围的计算原理首先把A/D转换中电位器顺时针旋到底，即模拟信号的输入不衰减，选取两个温度状态T1T2，分别测量出其模拟输出电压V1V2；根据ADC0809的输入范围在0到5伏，即可计算出温度极限。0伏时对应的温度TLT1（V10）（T2T1）/（V2V1）5伏时对应的温度THT1（V15）（T2T1）/（V2V1）本设计中近似计算TH为150，TL为50。程序中温度的计算原理首先用温度范围除以0到256（即每个十六进制数的温度增长率），然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，再和最低温度相加，就可以得到实际的温度值。其公式为TLAX（THTL）/256TL显示的最低温度TH显示的最高温度1032单片机单片机单片机单片机控制流程图控制流程图控制流程图控制流程图图1033温度控制系统软件设计温度控制系统软件设计温度控制系统软件设计温度控制系统软件设计LOWTEMPEQU50；A/D0HIGHTEMPEQU150；A/D255ADPORTEQU0FEFBH；A/D端口地址LEDBUFEQU30H；置存储区首址TEMPEQU40H；置缓冲区首址CURTEMPEQU60H；DINBIT0B0H；置串行输出口CLKBIT0B1H；置时钟输出口ORG0000HLJMPSTARTLEDMAPDB3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH；0，1，2，3，4，5DB7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH；6，7，8，9，A，B11DB58H,5EH,7BH,71H,0,40H；C，D，E，F，“”DB63H,39H；DISPLAYMOVR0,LEDBUF；温度显示MOVR1,TEMPMOVR2,5DP10MOVDPTR,LEDMAPMOVA,R0MOVCA,ADPTRMOVR1,AINCR0INCR1DJNZR2,DP10MOVR0,TEMPMOVR1,5DP12MOVR2,8MOVA,R0DP13RLCAMOVDIN,CCLRCLKSETBCLKDJNZR2,DP13INCR0DJNZR1,DP12RETDISPLAYRESULT；将正负值区分显示MOVA,CURTEMPJNBACC7,GE0MOVLEDBUF,11H；显示“”号DECA；求补码CPLAJMPGOONGE012MOVLEDBUF,10H；显示“”GOON；存入显示内容MOVB,10DIVABMOVLEDBUF1,AMOVA,BMOVLEDBUF2,AMOVLEDBUF3,12HMOVLEDBUF4,13HRETREADADMOVDPTR,ADPORTCLRAMOVXDPTR，A；STARTA/DJNBP33,MOVXA,DPTR；读入结果RETREADTEMPCALLREADAD；温度的计算MOVB,HIGHTEMPLOWTEMPMULABMOVA,B；/256ADDA,LOWTEMPMOVCURTEMP,ARETDELAYMOVR4,0FFHAA1MOVR5,0FFHAANOPNOPDJNZR5,AADJNZR4,AA1RETSTARTCALLREADTEMP13CALLDISPLAYRESULTCALLDISPLAYCALLDELAYSJMPSTARTEND14第第第第4章章章章总总总总结结结结本设计中，是以温度采集及控制过程设计为总目标，以89C51单片机最小应用系统为总控制中心，辅助设计有温度采样电路、A/D转换接口、加热电路、5个LED数码管静态串行显示器、查询式键盘等。了解到温度控制的重要性。经过三年学习的积累，在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我认真完成了我的毕业设计。在设计过程中，主要有以下难题（1）初步接触温度传感器，要对传感器的原理、结构、应用等各方面从头开始琢磨；（2）考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理