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供水管道恒压智能控制系统设计,供水,管道,智能,控制系统,设计
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信息与电子工程 系毕业设计 (论文)浙江工业大学浙西分校毕业设计（论文）题目： 单片机控制的智能型名茶炒制机作者： 郑雪君 系 （部）： 信息与电子工程系 专业班级： 04工业电气自动化(1)班 指导教师： 黄云龙，朱秋琴，廖东进 职称： 副教授，助教，助教 2007年 6 月 4 日58摘 要本文根据传统炒茶工艺中存在的不足和缺点，将单片机控制技术应用于炒茶工艺中，实现单片机控制的智能化炒茶。该系统解决了传统炒茶工艺中耗时长、对人员炒茶技术要求高、无法大规模生产等缺点。本机械将单片机的体积小、功耗低、价格低、品种规格系列化、硬件具有广泛的通用性、有专门的开发系统等优点结合起来，对制茶机的炒制方法跟对炒锅温度的控制结合在一起，实现了自动化生产。本文根据热电偶测温再经过放大器放大，模拟量经A/D转换器转换，转换成数字信号传送给单片机，数字量和单片机内部存储数据比较后，再经过光电隔离，再控制可控硅进行对温度的控制。本设计以8031单片机为主体的控制系统构成一个能进行较复杂的数据处理和复杂控制功能的智能控制器，使其既可与微机配合构成控制系统，又可作为一个独立的单片机控制系统，具有较高的灵活性和可靠性。单片机根据输入的各种命令，进行智能算法得到控制值，输出脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可控硅，从而加热电炉。关键字:温度控制；热电偶传感器；A/D转换器；单片机AbstractThis article according to the traditional tea to fry the shortcoming which in the system craft exists, applies the monolithic integrated circuit control technology to the tea fries in the system craft, thus the intellectualized tea which the monolithic integrated circuit controls to fry the system. This system solved the traditional tea to fry in the system craft to consume the time long, fries the system specification to the personnel tea to be high, to be unable shortcoming and so on large scale production.This machinery the monolithic integrated circuit volume small, the power loss low, the price is low, the Variety specification seriation ,the hardware has the widespread versatility, has merit and so on special development system unifies, fries the system method to the system tea machine with to the wok temperature control to unify in together, has realized the automated production.This article after the thermo-element survey temperature, enlarges after the survey amplifier, the simulated signal transforms after the A/D switch, transforms the digital signal to transmit gives the monolithic integrated circuit, the digital signal and the monolithic integrated circuit internal stored datum carries on the comparison ,the process photo electricity isolation, thus controls the silicon-controlled rectifier to carry on the control to the temperature . This design constitutes take 8031 monolithic integrated circuits as the main body control system to be able to carry on the more complex data processing and the plurality of controls function intelligent controller, causes its both to be possible with the microcomputer coordination constitution control system, and may take an independent monolithic integrated circuit control system, has a higher flexibility and the reliability. The monolithic integrated circuit basis inputs each kind of order, carries on the intelligentalgorithm to obtain the control value, the output pulse trigger pip , has triggered the electric circuit through zero to actuate the bidirectional silicon-controlled rectifier, thus heats up the electricstove.Essential character: Temperature control, thermocouple sensor, A/D switch , monolithic integrated circuit目 录摘 要ABSTRACT第1章 绪论1第2章 单片机对炒茶过程的控制及各部分参数要求52.1 炒茶的总体过程及框图52.2 炒茶各环节的参数要求62.2.1 鲜叶摊放62.2.2 青锅62.2.3 微波加热62.2.4 摊凉回潮62.2.5 辉锅62.3 单片机对炒茶过程的控制及框图6第3章 单片机对温度传感器的控制83.1机械系统概述83.1.1系统的组成83.1.2系统优点83.2控制系统的工作步骤83.3单片机对温度传感器的控制过程93.3.1温度传感器的概述93.3.2温度信号测量103.3.3集成运算放大器简介113.3.4 A/D转换器及其电路14第4章 单片机系统的扩展194.1 系统扩展概述194.1.1常用扩展器件简介204.2存储器的扩展214.2.1程序存储器的扩展214.2.2数据存储器的扩展244.3 单片机I/O口的扩展（8155扩展芯片）254.3.1 8155的结构和引脚254.3.2 8155的控制字的及其工作方式274.3.3 8155与8031的连接274.4看门狗、报警、复位和时钟电路的设计284.4.1看门狗电路的设计284.4.2报警电路设计294.4.3复位电路的设计304.4.4时钟电路的设计314.5人机界面设计314.5.1 LED数码显示器的接口电路314.5.2键盘接口电路324.6 DAC7521数模转换接口344.7隔离放大器的设计344.8可控硅调功控温364.9单片机开关稳压电源设计36第5章 系统的软件设计375.4主要程序的框图375.2故障检测子程序385.3温度测量子程序39结论与展望40参考文献41致 谢 42附录43 第一章 绪 论1.1引言在我国现有的炒茶机的各种机型中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的不足与缺点，本机械将单片机的体积小、功耗低、价格低、品种规格系列化、硬件具有广泛的通用性、有专门的开发系统等优点结合起来，对制茶机的炒制方法跟对炒锅温度的控制结合在一起，实现了自动化生产。本文根据传统炒茶工艺中存在的不足和缺点，将单片机控制技术应用于炒茶工艺中，实现单片机控制的智能化炒茶。该系统解决了传统炒茶工艺中耗时长、对人员炒茶技术要求高、无法大规模生产等缺点。通过生产新型机械和对旧机械的技术改造使制茶机能实现茶机的连续化、自动化生产。1.2机械制茶机的现状据估算，目前全国70%以上的茶己全部或部分使用机器炒制，自20世纪60年代出现炒茶机械化以来，各种杀青机、理条机、烘干机均有快速发展，各种机器的加工质量在各自相应的工序中能达到甚至赶超手工炒茶相应工序中的质量，但是每种机器只能完成一道或两道土序，因此加工效率较低，20世纪90年代以来研制的多功能炒茶制机，如6CDM-42型多功能机集杀青、理条、压扁、辉干于一体，大大提高了炒茶的加工效率，但各工序之间是脱节的，即不能进行流水线生产。近年试制的电脑控制型龙井茶炒制机将土艺参数贮存于控制器中，对龙井茶加土过程中的温度、时间、转速及加压、停机等动作进行了自动控制，实现了龙井茶青锅与辉锅的自动化加工，进一步提高了加工效率，但是，受该系统中多功能机结构的限制，并没有实现流水线生产。因此，为了进一步提高炒茶制机的自动化水平，实现炒茶的流水线生产，迫切需要研制适用于连续加工的多功能炒茶机。1.3 单片机技术现状单片机可应用于电话机、寻呼机、对讲机等电信设备，电视机、录像机、摄像机、VCD机、洗衣机等家用电器，电子玩具，计算机外围设备，办公自动化设备，工业控制设备、仪器仪表，军用设备等等。有人这样说:“凡是能想到的地方，单片机都可以用得上”，这并不夸张。全世界单片机的年产量数以亿计，应用范围十分广阔，许多科技期刊还专门开辟了单片机专栏。 单片机应用的意义不仅仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益，更重要的还在于从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。以前，必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称之为微控制技术。微控制技术标志着一种全新概念，随着单片机的推广普及，微控制技术必将不断发展和日趋完善，而单片机的应用必将更加深入、更加广泛。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势: (1)CMOS化 (2)低功耗化 (3)低电压化 (4)大容量化(5)高性能化 (6)外围电路内装化串行扩展技术在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS 51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的，发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。 我国在80年代初就开始引进了单片机，在资金严重不足的情况下，自行研制了开发工具和应用软件，根据我国的实际生产需要和借鉴国外单片机应用实例，逐步在我国开展了单片机的应用工作，现在各行各业都可看到单片机应用的踪迹。 与世界的单片机发展，应用情况相比，我国处于相当落后的状态。据统计，1995年我国单片机产品的实际产量仅为1000万片，占世界产量的百分之几，人均单片机的拥有量还不足一片。从单片机使用角度看，我国单片机使用面虽广，但是使用的批量也仅集中在空调，洗衣机及电饭煲等家用电器中。可见我国的单片机市场很大，尤其在智能仪表和智能传感器，通讯，测控网络和现场总线，农用单片机以及智能IC卡等方面都有着广阔的前景，可以大大拓帘单片机应用领域。1.3.1单片机在机械控制中的发展状况电机是与电能的生产、传输和使用有着密切关系的电磁机构。在日常生活中，电机的使用随处可见，比如:在很多场合大量使用各种电动机作为原动机，用以拖动各种机械设备;在军事、信息和各种自动控制系统中，使用大量的控制电机，作为检测、执行和计算等元件。电机运动控制技术以电力半导体变流器件的应用为基础、以电动机为控制对象、以自动控制理论为指导、以电子技术和微处理器控制及计算机辅助设计(CAD)为手段，并且与检测技术和数据通信技术相结合，构成一门具有相对独立性的科学技术。在生产设备和过程自动化中发挥着日益重要的作用。真正意义上的电机运动控制系统是在20世纪30年代出现的，当时是晶闸管、引燃管，而后是磁放大器、磁饱和电抗器作为静止变流器，形成了新一代电机运动控制系统。随着新型电力电子器件、自动控制理论以及微处理器技术的发展，电机运动控制系统发生了巨大的变革。到了21世纪的今天，电机运动控制系统的技术水平更是提高到了一个新的高度，无论是应用的广泛程度，还是研究的深入程度都是过去人们想象不到的。1.3.2单片机在温度控制中的应用单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样性，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。在科研、生产中，常常需要对某些系统进行温度的监测和控制。需检测和控制的温度系统一旦确定，其热惯性大小和散热等各项硬件条件就确定了。这时，影响系统热平衡的因素主要有：系统温度T、设定温度Ta、系统周围的环境温度Ts 以及加热方式和调节方法。目前已有的实现温控的方法有很多种，如：油浴恒温法、比例式、积分式及其组合的调节方法等等，其中有的方法达到热平衡需要的时间很长，但是其控温精度很高，而有的是达到热平衡的时间短，但其控温精度却不够高。1.4热传感器的发展现状温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查，1990年，温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初伽利略发明温度计开始，人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化。最常用的热电阻和热电偶两类产品。1.5 课题来源，研究内容及研究结果1、课题来源：单片机控制的智能化技术在炒茶中的实际应用。2、研究内容：本设计研究了炒茶过程在单片机控制下，如何运用热电偶温度传感器检测温度，在用反馈程序校正正确温度。除此之外，在硬件电路设计上考虑如何采用各种措施减小系统干扰，提高系统的稳定性，可靠性。3、研究结果：经过研究设计，实际运行，该系统具有以下基本功能:用户可根据茶叶的品种特点来进行炒茶温度的调整。智能型自动炒茶。具有故障检测功能，当各元件出现问题时，可自动报警。可显示当前温度。系统死机时，可自动复位恢复工作。 1.6 毕业设计任务 本次毕业设计课题是变频调速恒压供水系统，我的主要任务是应用软件设计和模糊控制器的设计，大体为以下五项内容：1、单片机控制智能炒茶技术现状和发展：主要介绍其系统的目的和意义，单片机的发展史一直到广泛应用，随着技术的发展，其优越性越来越多，主要是CMOS化、低功耗化、低电压化 、大容量化 、高性能化 、外围电路内装化。2、单片机炒茶控制系统的框图及个主要参数要求 ，主要介绍茶叶炒制过程及在其炒制过中要注意的几点要求，单片机对其温度系统的控制框图。3、系统硬件设计（主电路、控制电路），涉及到炒茶机械系统的概述和系统的优缺点及其操作步骤，温度传感器的发展及在炒茶过程中的应用，放大器及其电路的介绍，A/D转换器在系统中的应用、选择及其主要功能和构成图。4、单片机系统的扩展，主要介绍了常用器件的扩展，存储器的扩展，数据存储器的扩展，单片机I/O接口的扩展，单片机控制的主电路的设计，温度传感器的设计，人机界面设计，前向输入通道设计和后向输出通道设计，及一些系统的可靠性设计。 5、应用软件设计：主要介绍了控制系统程序设计主要包括初始化程序、停机程序、主运行程序、报警程序；整个系统程序的工作过程以及编程中应注意的细节。总之，在本次设计中，必须完成图表：论文说明书、控制电路图、 程序流程图、程序清单等。 第二章 单片机对炒茶过程的控制及各部分参数要求2.1 炒茶的总体过程及框图鲜叶摊放6-8h分筛青锅8min使茶叶脱水摊凉回潮回潮40-60 min辉锅4-6min使茶叶定色型微波加热使茶叶水份符合标准图（1）炒茶过程的框图2.2炒茶各环节的参数要求2.2.1鲜叶摊放一般鲜叶摊放厚度3-6 cm,摊放6-8h,至手感捏叶有自然弹性，不粘手不戳手，含水量68%一70%时炒制。2.2.2 青锅炒制机，投叶炉膛温度一般在240(相当于锅体120左右)，将鲜叶快速均匀地投入锅中，可听到“喳喳.”响声。每锅投叶量为250一450g，炒手带着鲜叶，锅内茶叶翻炒2-3 min后，叶了开始萎瘪，梗了发软，叶色发绿，炒手开始捺扭茶叶。初始宜轻，以后根据茶叶干燥程度逐步加重压力，并用微电脑控制调控方式讲行炒制，促使芽叶扁平成条，至手感芽条还有韧性，含水率在感茶条还有韧性，含水率在30%一40%时即可停机出叶。青锅时间一般需8 min左右。2.2.3微波加热当茶叶经过青锅后在同一时间经过烘箱传送加热,并通过微波技术使茶叶的水份达到要求.从而使茶叶的口感跟佳,使得机器茶有人工茶的口感。2.2.4 摊凉回潮快速摊凉，并回潮40-60 min，经簸、拣筛后即可辉锅。2.2.5 辉锅炒制机辉锅，投叶炉膛温度一般在200(相当于锅体80左右)，青锅叶两锅并一锅均匀地投入锅中，芽叶自然翻炒1min，手感回软发烫，调整炒手扭力，采用微电脑调控方式进行压捺、摊磨。炒制1. 5 mir生右，茶条手感还有韧性，折不断时，调整炉膛温度下170左右，加扭程度到最重，然后再炒制1 min左右，其间适时调整微电脑调控方式，至茶叶扁平光滑，折为断时，即可调减压力，停机出叶。辉锅时间一般需4-6min。2.3单片机对炒茶过程的控制及框图框图中各部分参数具体说明如下：（1）1#锅体温度：青锅投叶炉膛温度在240(相当于锅体120左右)。（2）2#锅体温度：青锅在2-3 min后，调整炉膛温度至220左右。（3）3#烘箱温度：青锅开始时烘箱升温，使得茶叶喊水在3040。（4）4#锅体温度：辉锅投叶炉膛温度在200(相当于锅体80左右)。（5）5#锅体温度：辉锅炒制1.5min后，调整炉膛温度至170左右。单片机温度设定温度显示温度报警传感器温度检测2#温度控制1#锅体温度1201#温度控制4#锅体温度802#锅体温度1104#温度控制5#温度控制5#锅体温度703#温度控制3#微波传感器控制温度图（2） 炒茶温度控制系统框图第三章 单片机对温度传感器的控制3.1机械系统概述机型主要由长形半圆炒茶锅、长形炒叶板、传动机构、热源装置、控温仪表和机架等组成。长形半圆炒茶锅用薄钢板卷制，直径约60cm,锅口后半部装有挡叶罩板，中部装有主轴，主轴两端通过放射形撑杆装有4块长板形炒手，炒板上敷有弹层。炒叶板由主轴带动可实现对锅内加工叶的翻炒，由于主轴两端弹性装在机架上并在凸轮轨道的控制下，使得炒叶板通过锅底时与锅壁间隙最小，从而实现加压;为了使加压更有效，同时还设有脚踏板，当踩下踏板后通过连杆使整个主轴和炒叶板部件向下，炒叶板便对加工叶施以重压并使其在锅壁上产生一定滑动，起到磨光作用。锅的下方装有热源装置，使用温控仪调控锅温。3.1.1系统的组成炒制机由曲线形炒茶锅、机架、热源、炒手、加压装置、传动结构和微电脑控制系统等机构组成，曲线形炒茶锅以薄钢饭冲压而成。机架山角钢焊接，外装护板，炒茶锅、热源、传动机构、加压装置都装在机架。热源采用电热管加热，设置在炒茶锅下部，以硅藻上保温材料一隔热，通过微电脑控温系统的温控设置，直接对锅体加温、炒手由炒板和划杆组成。划竿是一块直线形钢片，一端折边，与炒板一起联结在炒叶锅内部的炒动轴和凸轮上。传动机构山电机,V带、链轮、减速箱组成，带动传动轴，使炒乎在凸轮轨迹上顺时针运转。3.1.2系统优点茶炒制机结构较为简单、易于操作，使用得当情况下炒制的龙井茶和扁茶品质较好，加上机器加工制造技术也较简单，成本也比较低而且能对旧机器进行改造。3.2控制系统的工作步骤炒手在微电脑控制系统的调控下，形成二种不同的炒制方式：第1种是炒板在锅内塌炒一下，翻炒一下；第2种是炒板在锅内塌炒一下，翻炒一下；第3种是炒板在锅内塌炒一下，翻炒一下。因此，产生不同的炒制效果。加压装置采用手调和脚踏相结合，其连杆联接凸轮，通过调整凸轮的位置，使加压的轻重效果不同，加压轻重程度由机架上的导杆显小。 炒制机作业时，热源对炒叶锅加热，开动电机，传动机构带动传动轴，使炒手在凸轮轨迹上作顺时运转。在适宜温度控制下，将鲜叶均匀投入炒茶锅内，随着炒板和划竿运转，并通过锅壁的高温炒制，加上叶的酶活性很快被破坏，完成杀青上序。加上叶在炒制过程中，由于炒叶板、划竿的特殊结构与炒茶锅的有机结合，加上叶能够沿轴向顺序排列，被不断翻炒卷紧，得以杀青、理条。当杀青叶理条到一定程度，可用控制力式进行炒制，直至完成青锅作业。青锅叶摊凉回潮，使茶条水分分布均匀。摊凉结束，将青锅叶两锅的量投入一锅，继续翻炒理条，待茶条回软时理条结束，加重炒手，采用适宜调控方式进行炒制，在不同力的作用下，使加上叶在干燥的同时使茶条变得扁平光滑，直到全部成形，完成龙井茶个程加上。为了适应不同炒制阶段的上艺需要，微电脑控制扁形茶炒制机设置不同的炒制力式和路径，使炒板的炒制动作可按加上叶进程变化需要灵活调控掌握;同时，微电脑控制系统可根据炒制过程中锅温需要灵活调控电热管开关，保证加上叶质量。3.3单片机对温度传感器的控制过程温度传感器单片机放大器及放大电路A/D转换器及电路图（3）单片机控制温度传感器的框图3.3.1温度传感器的概述近百年来温度传感器的发展大致分为三个阶段：1、传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。2、模拟集成温度传感器/控制器。3、智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。分立式温度传感器模拟集成温度传感器模拟集成温度控制器智能温度传感器智能温度控制器3.3.2温度信号测量温度信号测量由三端稳压器VR时（被测电压输入绝对值大于参考电压），OR端输出低电平1916DS1DS4多路选通脉冲输出端。DS1对应千位，DS4对应个位。每个选脉冲宽度为18个时钟周期，两个相邻脉冲之间间隔为2个时钟周期2023Q0Q3BCD码数据输出线，其中Q0为最低位，Q3为最高位。当DS2、DS3和DS4选通期间，输出三位完整的BCD码，即09十个数字中任何一个都可以。但在DS1选通期间，Q0Q3除了表示千位的0或1外，还表示了转换值的正负极性和欠量程还是过量程24VDD正电源端。典型值为+5V5G14433功能框图图（12）5G14433的功能框图二、极限参数电源电压：-0.8V+18V； 任意端输入电压：-0.5V（VDD+0.5V）； 任何端最大允许电流：10mA； 存储温度：-65+150。三、推荐工作状态表3-4 工作状态表参数名称符号最小值典型值最大值单位电源电压VDD-5+5V模拟输入电压Vx-2+2V电源电流IDD-2+2mA时钟频率fLCK60kHz工作温度TA-40+85参考电压VR0.22.0V四、应用信息尽管5G14433外部连接元件很少，但为使其工作于最佳状态，也必须注意外部电路的连接和外接元件的选择，其实际连接电路如图所示。为了提高电源抗干扰的能力，正，负电源分别通过去耦电容0.047uF、.0.02uF与Vss（VAG）相连。图中DU端和EOC端短接，以选择连续转换方式，使每一次转换的结果都输出。图（13）5G14433的外部连接电路图当C1=0.1uF，VDD=5V，fCLK=66KHz时，若Vxmax=+2V，则R1=480K；若Vxmax=+200mV，则R1=28K。外接失调补偿电容固定为0.1uF。外接时钟电阻Rc=470 K时，fLCK66KHz;当Rc=200K时，fLCK=140KHz。实际电路中一般取Rc=300 K。第四章 单片机系统的扩展4.1系统扩展概述MCS51系列单片机的功能较强，从一定意义上说，一块单片机就相当于一台单片机的功能。这就使得在智能仪器、仪表、小型检测及控制系统、家用电器中可直接应用单片机而不必再扩展外围芯片，使用极为方便。但对于一些较大的应用系统来说，单片机片内所具有的功能将显得不足，这时就必须在片外连接一些外围芯片。这些外围芯片，既可能是存储器芯片，也可能是输入/输出接口芯片。一、系统的扩展一般有以下几方面的内容：外部程序存储器的扩展；外部数据存储器的扩展；输入/输出接口的扩展；管理功能器件的扩展（如定时/计数器、键盘/显示器、中断优先编码等）。二、系统扩展的基本方法：1、使用TTL中小规模集成电路进行扩展。这是一种常用的简单扩展方法。根据微机系统与总线相连应符合“输出锁存、输入三态”的原则，可以选用TTL锁存器作为输出口，三态门作为输入口。例如，可以采用74LS273、74LS373、8282、8283等器件作为具有锁存功能的输出口。选用8282、8287、74LS244、74LS245等器件作为三态输入口。也可以采用D触发器、RS触发器作为外设与CPU间通信的应答联络控制电路。这种扩展方法适用于较简单的扩展系统。2、采用Intel MCS80/85微处理器外围芯片来扩展。由于Intel公司在研制单片机时使其具有MCS80/85的总线标准，从而可以用MCS80/85系列的外围芯片来扩展MCS51单片机系统。3、采用为MCS48系列单片机设计的一些外围芯片，其中许多芯片可直接与MCS51系列单片机选用。4、采用与MCS80/85外围芯片兼容的其它一些通用标准芯片。图（14）单片机温度控制系统的总体框图4.1.1常用扩展器件简介一、总线驱动器74LS244总线驱动器74LS244经常用作三态数据缓冲器，74LS244为单向三态数据缓冲器，而74LS244为双向三态数据缓冲器。单向的内部有8个三态驱动器，分成两组，分别由控制端1G和2G控制；双向的有16个三态驱动器，每个方向8个。在控制端G有效时（G为低电平），由DIR端控制驱动方向；DIR为“1”时方向从左到右（输出允许），DIR为“0”时方向从右到左（输入允许）。74LS244的引脚如图（15）所示。图（15）74LS244的引脚二、地址锁存器74LS37374LS373是一种带输出三态门的8D锁存器，其结构示意图如图（16）所示。图（16）74LS373的结构图其中：1D8D为8个输入端。1Q8Q为8个输出端。G为数据打入端:当G为“1”时,锁存器输出端状态(1Q8Q)同输入状态(1D8D)；当G由“1”变“0”时,数据打入锁存器中。OE为输出允许端;当OE0时,三态门打开;当OE1时,三态门关闭,输出呈高阻。在MCS51单片机系统中,经常采用74LS373作为地址锁存器使用,其连接方法如图（17）所示。其中输入端接至单片机的口，输出端提供的是地址的低位，端接至单片机的地址锁存器信号。输出允许端OE接地表示输出三态门一直打开。 图（17）74LS373的结构图4.2存储器的扩展4.2.1程序存储器的扩展半导体存储器分为随机存取存储器（Random Access Memory）和只读存储器（Read Only Memory）两大类，前者主要用于存放数据，后者主要用于存放程序。只读存储器的特点是信息一旦写入之后就不能随意跟更改，特别是不能在程序运行过程中写入新的内容，而只能读出其中的内容，故称之为只读存储器；只读存储器的另一个特点是断电以后信息不会消失，能够长久保存。只读存储器是由MOS管阵列构成的，以MOS管的接通或断开来存储二进制信息。按照程序要求确定ROM存储阵列中各MOS管状态的过程叫做ROM编程。根据编程方式的不同，ROM可分为以下3种：1、掩摸ROM 2、可编程ROM（PROM）3、可擦除ROM（EPROM或E2PROM）一、 EPROM2764简介1、2764的引脚自从EPROM276芯片被逐渐淘汰后，目前比较广泛采用的是2764芯片为双列直插式28引脚的标准芯片，容量为8K8位，其管角如图（18）所示。图（18）2764的引脚其中：A12A0：13位地址线。D7D0：8位数据线。CE：片选信号，低电平有效。OE：输出允许信号，当OE=0时，输出缓冲器打开，被寻址单元的内容才能被卖出。Vpp：编程电源，当芯片编程时，该端加上编程电压（+25V或+12V）；正常使用时，该端加+5V电源。（NC为不用的管脚）。2、 2764的工作时序2764在使用时，只能将其所存储的内容读出，其过程与RAM的读出十分类似。即首先送出要读出的单元地址，然后使CE和OE均有效（低电平），则在芯片的D0D7数据线上就可以输出要读出的内容。其过程的时序关系如图（19）所示。图（19）时序图EPROM的一个重要特点就是在于它可以反复擦除，即在其存储的内容擦除后可通过编程（重新）写入新的内容。这就是用户调试和修改程序带来很大的方便。EPROM的编程过程如下：（1）擦除：如果EPROM芯片是第一次使用的新芯片，则它是干净的。干净的标志通常是一个存储单元的内容都是FFH。若芯片是使用过的，则它需要利用紫外线照射其窗口，以便将其内容擦除干净。一般照射击1520min即可擦除干净。（2）编程：EPROM的编程有两种方式：标准编程和灵巧编程。标谁编程的过程为：将Vcc接+5V电源，Vpp接+21V电源（注意：不同厂家的芯片其编程电压Vpp是不一样的），然后输入需编程的单元地址，在数据线上加上要写入的数据，使CE保持低电平，OE为高电平。当上述信号稳定后，在PGM端加上505ms的负脉冲。这样就将1个字节的数居写到了相应的地址单元中。重复上述过程，即可将要写入编程过程。灵巧编程方式要比标准编程方式快5倍左右。同时，这种方式编程有更高的可靠性和安全性。该方法的时序图由图（20）所示。时序图中的时序仅表示各信号的相互关系，而波形的持续时间并不成比例。图（20）时序图当加上Vcc为5V，Vpp为21V后，对一个写入地址，先用2ms编程脉冲进行编程，接着进行校验。若写入不成功，则再加2ms编程脉冲，最多可进行25次。若25次仍不能将数据正确写入，则认为芯片本身已损坏。重复上述过程，将所有要写入的单元编程。最后再对所有的单元进行一次校验。这里应注意的是，对于不同型号、不同厂家生产的EPROM芯片，其编程电压Vpp是不一样的，有+12V、+18V、+21V、+24V等数种。编程时一定要根据芯片所要求的电压业编程。若不注意，极易烧坏芯片。2764与单片机的连接图如图（21）示。图（21）2764与单片机的连接图4.2.2 数据存储器的扩展一、数据存储器概述数据存储器即随机存取存储器（Random Access Memory），简称RAN，用于存放可随时修改的数据信息。它与ROM不同，对RAM可以进行读、写两种操作。RAM为易失性存储器，断电后所存信息立即消失。按半导体工艺，RAM分为MOS型和双极型两种。MOS型集成度高、功耗低、价格便宜，但速度较慢。双极型的特点恰好相反。在单片机系统中多数采用MOS型数据存储器，使得输入输出信号能与TTL相兼容，扩展后的信号连接也很方便。按工作方式，RAM分为静态（SRAM）和动态（DRAM）两种。静态RAM只要电源加上，所存信息就能可靠保存。而动态RAM使用的是动态存储单元，需要不断进行刷新以便周期性地再生，才能保存信息。二、静态RAM6264简介6264是8K8位的静态数据存储器芯片，采用CMOS工艺制造，为28引脚双列直插式封装，其引脚图如图（22）所示。图（22） RAM6264引脚图需要说明的是，6264有两个片选信号CE1和CE2，只有当CE10，CE21时，芯片才被选中。在实际应用中，往往只用其中1个，而将另一个接成常有效；也可以将系统片选信号以及取反后的信号分别接至CE1和CE2端。三、数据存储器扩展举例数据存储器的扩展与程序存储器的扩展相类似，不同之处主要在与控制信号的接法不一样，不用PSEN信号，而用RD和WR信号，且直接与数据存储器的OE端和WE端相连即可。下图为外扩1片6264的连接图。采用线选法，将片选信号CE1与P2.7相连，片选信号CE2与P2.6相连。其地址译码关系为：A15 A14 A13 A12 A11 A1001所占用的地址为:第一组 4000H5FFFH (A130)第二组 6000H7FFFH (A131) 图（23）扩展一片RAM6264的连接图4.3 单片机I/O口的扩展（8155扩展芯片）4.3.1 8155的结构和引脚Intel 8155是一种多功能的可编程的可编程接口芯片，它具有3个可编程I/O（A口和B口是8位，C口是6位）、1个可编程定时器/计数器和256B的RAM，能方便地进行I/O扩展和RAM扩展，其组成框图及引脚如图（23）所示。8155为40脚双列直插式封装，其引脚的功能及特点说明如下：RESET：复位端，高电平有效。当RESET端加入5us左右宽的正脉冲时，8155初始化复位。把A口、B口、C口均初始化为输入方式。AD0AD7：三态地址数据总线。采用时方法区分地址及数据信息。通常与MCS-51单片机的P0口相连。其地址码可以是8155中RAM单元地址或I/O地址。地址信息由ALE的下降沿锁存到8155的地址锁存器中，与RD和WR信号配合输入或输出数据。CE：片选信号端，低电平有效。它与地址信息一起由ALE信号的下降沿锁到8155的锁存器中。 图（23）8155引脚和结构图IO/M：RAM和I/O接口选择端。IO/M=0时，选中8155的片内RAM，AD0AD7为RAM地址（00HFFH）；IO/M=1时，选中8155片内3个I/O接口以及命令/状态寄存器和定时器/计数器。AD0AD7为I/O接口地址，见下表表4-1 8155口地址分配表AD7-AD0A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0选中的寄存器 X x x x x 0 0 0 X x x x x 0 0 1 X x x x x 0 1 0 X x x x x 0 1 1 X x x x x 1 0 0 X x x x x 1 0 1 命令/状态寄存器A口（PA0-PA7）B口（PB0-PB7）C口（PC0-PC7）定时器/计数器低B位寄存器定时器/计数器高B位寄存器及工作方式2位RD：读选通信号端。低电平有效。当CE=0、RD=0时，将8155片内RAM单元或I/O接口的内容传送到AD0AD7总线上。WR：写选通信号端，低电平有效。当CE=0、WR=0时，将CPU输出送到AD0AD7总线上的信息写到片内RAM单元或I/O借口中。ALE：地址锁存允许信号端。ALE信号的下降沿将AD0AD7总线上的地址信息和CE及IO/M的状态信息都锁存到8155内部锁存器中。PA7PA0：A口通用输入/输出线。它由命令寄存器中的控制字来决定输入/输出。PA7PB0：B口通用输入/输出线。它由命令寄存器中的控制字来决定输入/输出。PC5PC0：可用编程的方法来决定C口作为通用输入/输出线或作A口、B口数据传送的控制应答联络线。TIME IN：定时器/计数器脉冲输入端。TIME OUT：定时器/计数器矩形脉冲或方波输出端（取决于工作方式）。Vcc：+5电源端。Vss：接地端。4.3.2 8155的控制字的及其工作方式8155的I/O接口的工作方式选择是通过 对8155内部寄存器送命令来实现的，命令寄存器由8位锁存器组成，只能写入、不能读出。命令字每位的定义如图（24）所示：AINTR：A口中断请求信号ABF：B口缓冲器信号ASTB：A口选通信号BINTR：B口中断请求信号BBF：B口缓冲满信号BSTB：B口选通信号8155的状态寄存器口地址和命令寄存器相同。与控制字相反，状态字寄存器只能读出、不能写入，其格式及定义如图（25）所示：图（24）8155每位的定义 图（25）8155状态字格式和定义4.3.3 8155与8031的连接如图（26）所示为8155与8031的连接图（26）8155与8031的连接图4.4 看门狗、报警、复位和时钟电路的设计4.4.1 看门狗电路的设计为提高系统的可靠性,由硬件的 “看门狗”。由NE555定时器构成的看门狗电路如图所示R3、C6为定时元件，由单稳态电路产生的正脉冲宽度为，C5用于滤除高频干扰。下面分析看门狗电路的工作原理：1、当系统工作正常时，看门狗电路不起作用。2、当系统运行不正常时， 8031不能给定时器送去触发脉冲，NE555中的单稳态触发器就输出脉宽大于4us的负脉冲，经F6反相后加至80C31的复位端，使系统能可靠地复位，迅速恢复正常运行状态。 图（27）看门狗电路4.4.2 报警电路设计当温度过大地超了给定的温度时，系统就会发出报警信号。在这方面的设计中我们采用了如下图所示的报警电路。其工作原理是：温度过高时，单片机就从P1.5口发出一个低电平信号，经反向后使发光二极管发光，同时使蜂鸣器发音，从而达到报警的日的。 图（28）报警电路4.4.3复位电路的设计在单片机应用系统工作时，除了进入系统正常的初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。所以，系统的复位电路必须准确、可靠地工作。另外，单片机的复位状态与应用系统的复位状态又是密切相关的，因此，必须熟悉单片机的复位状态。一、复位单片机的复位都是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠地复位，在设计复位电路时，通常使RST引脚保持10ms以上的高电平。只要RST保持高电平，则MCS-51单片机就循环复位。单片机的复位状态要注意以下几点：1、复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把 PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行。2、复位操作除了把PC初始化为0000H之外，还对一些特殊功能寄存器（专用寄存器）有影响，它们的复位状态见表42。表42单片机的复位状态专用寄存器复位状态专用寄存器复位状态PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR000H0TH100HP0P3FFHSCON00HIP000000BSBUF不定IE0000000BPCON00000B3、复位操作还对单片机的个别引脚信号有影响，例如把 ALE和PSEN信号变为无效状态，即ALE=0,PSEN=1。但复位不影响单片机内部的 RAM 状态。二、复位电路从以上的叙述中，我们已经清楚复位电路的设计原理：在单片机的 RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平（为了保证应用系统可靠地复位，通常使 RST引脚保持10ms以上的高电平）。根据这个原则，采用的电路是： 按键电平复位 ，如图（29）所示，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。 图（29） 复位电路4.4.4 时钟电路的设计一、时钟信号的产生XTAL1（19脚）是按外部晶体管的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。输出端为引脚XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚接晶体震荡器和微调电容，形成反馈电路，构成一个稳定的自激震荡器。如图所示。我们可以用示波器测出XTAL2上的波形。电路中的C1和C2一般取30PF 左右而晶体震荡器的频率范围通常是1.212 MHZ，晶体震荡器的频率越高，振荡频率就越高。振荡电路产生的振荡脉冲并不是时钟信号，而是经过二分频后才作为系统达到时钟信号。如图（30）所示。在二分频的基础上再三分频产生 ALE信号在二分频的基础上再六分频得到机器周期信号。本次设计中我们采用了6 MHZ的晶体震荡器。图（30）时钟信号电路4.5人机界面设计4.5.1、LED数码显示器的接口电路实际使用的LED数码显示器位数较多,为了简化线路、降低成本，大多采用以软件为主的接口方法。对于多位LED数码显示器，通常采用动态扫描显示方法，即逐个地循环地点亮各位显示器。这样虽然在任一时刻只有1位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮的效果基本一样（在亮度上要有差别）。为了实现LED显示器的动态扫描显示，除了要给显示器提供显示段玛之外，还要对显示器进行位的控制，即通常所说的“位控”。因此对于多位LED数码显示器的接口电路来说，需要有两个输出口，其中一个用于输出显示段码；另一个用于输出位控信号，“位控”实际上就是对LED显示器的公共端进行控制，位控信号的数目与显示器的位数相同。图（31） 6位LED数码显示器接口的电路图（31）是使用8155作为6位LED数码显示器接口的电路，其中8155的A口为输出口（段控口），用以输出8位显示段码（包括小数点）。考虑到LED显示器的段电流为8mA左右，不能用8155的A口直接驱动，因此要加1级电流驱动。电流驱动即可以用反相的，也可以用相同的。反相电流驱动器经常使用7406；同相电流驱动器则采用7407或74LS244。（注意：使用OC门7406或7407时要加上拉电阻）C口作为输出口（位控口），以PC0PC5输出位控信号。由于位控信号控制的是LED显示器的公共端，驱动电流较大，8段全亮时需要4060mA。因此必须在C口与LED的位控线之间增加电流驱动器以提高驱动能力，常用的有SN75452（反相）、7406（反相）或7407（同相）等。4.5.2、键盘接口电路对于8751或8051型单片机来说，如果不再外扩程序存储器的话，则可以利用P0P2口中的任意两个口构成多打8*8的键盘，其中1个作为输出口，1个作为输入口，既可以采用扫描法，也可以采用线反转法。如果单片机本身的口线已被占用的话，则可以通过外扩I/O接口芯片来构成键盘借口电路，较常用的是8155、8255A等接口芯片，图（32）是采用8155接口芯片构成2*6键盘的接口电路，其中B口为输入，作为行线；C口为输出，作为列线。图（32）采用8155接口芯片构成2*6键盘的接口电路在本次的毕业设计中我们的显示与键盘的设计如图（33）。其中显示器5个 按键10个。显示器可显示通道、温度、升降温速率、恒温时间这几项功能。10个按键盘分别为SET：恒温设置键；SETUP：升温速率设置键；SETDN；降温速率设置键；SETTM：恒温时设置键盘；CHN：通道选择键；SUM：增一键；RL：右移键，ENTER：回车键盘；DTS：显示键。图（33）显示与键盘设计图4.6 DAC7521数模转换接口 数模转换电路的主要任务是:单片机输出的数字量转换成可控硅过零触发电路所需的模拟控制量。本系统采用的触发芯片TL494的触发电压需调至010 V，移相范围0170，故每度所需的移相电压 （4-1）控制0.1所需移相电压增量为5.882 mV。这里采用12位DAC7521作为数模转换器，其满度输出10 V，输出电流经运放OP07变成电压，分辨率为 （4-2）每个量化单位可控制的移相角设为x，则0.10/5.882= x/2.44，即 （4-3）可见控制器的控制平滑度和精度，都有较大的余量。D/A转换器的接口逻辑如图（34）所示。 图（34） 数模转换接口电路DAC7521从8031的8位数据线上获取12位的数据必须分两次进行。为了防止D/A转换书输出会有“毛刺”现象，这里采用了两级缓冲器结构。即8031先把低8位送入第一级缓冲器，然后再送高4位数据时，同时选通第二级的两片74LS373构成的第一级缓冲器，使12位数据同时出现在DAC7521的数据输出线上，进行D/A转换。D/A输出的电流经OP07反相后变为010 V的电压信号。4.7 隔离放大器的设计电子电路抗干扰设计的有效方法是利用光电隔离。但是，由于光电隔离器件的电流传输系数是非线性的，直接用来传输模拟量时，非线性失真较大、精度差，我们利用光电耦合器件与运算放大器结合设计一个线性度较好的模拟量光隔离放大器电路如图23所示。图（35） 光电隔离放大器 其中，G1, G2是两个性能、规格相同(同一封装)的光电耦合器，G1,G2的初级串连，并用同一偏置电流I1激励，设G和G:的电流传输系数分别为a2和a2，则 ， （4-4） 则集成运放A4具有理想性能，则 （4-5）而输出电压U0为 （4-6）因此，电路的电压增益AV可由下式确定 （4-7）将式（3-4）和（3-5）代入上式，则 （4-8）山于GI、G:是同性能、同型号、同封装的光电耦合器（MOC8111）,因此G1、G2的电流传输系数a1和a2可看作是相等的，所以光耦合放大器的电压增益为 （4-9）由此可知，如图所示的光耦放大器增益与G1, G2的电流传输系数a1和a2无关。实际上是利用G, G:电流传输系数的对称性补偿了它们之间的非线性。运放A5(uA741)接成跟随器形式，以提高电路的负载能力。运放A1连接反馈电容C，用来消除电路的自激振荡。由于光电耦合器初级、次级之间存在着延迟，使G1和G2组成的负反馈电路之间显得迟缓，容易引起电路C自激振荡，连接电容之后，保证了电路对瞬变信号的负反馈作用，提高了电路的稳定性。电容C的容量可根据电路的频率特性要求来确定，经实验和实际应用，电路的非线性误差小于0.2%较好地解决了模拟信号不共地传输的问题。4.8可控硅调功控温可控硅调功控温具有不冲击电网，对用电设备不产生干扰等优点，是一种应用广泛的控温方式。所谓调功控温就是在给定周期内控制可控硅的导通时间，从而改变加热功率，来实现温度调节。设采取(控制)周期为T,在T周期内工频交流电的半周波数为N，如全导通时额定加热功率为PH则实际的平均加热功率与T周期内实际导通的半周波数n成正比，即 （4-10）图（36） 可控硅基本驱动电路图中有关元件功能如下:Rs, Cs为吸收电路，并接在功率可控硅的阳极和阴极之间，起保护作用。因为负载若为感性，可控硅通、断时会产生较大的反电动势，可能引起可控硅的损坏，在相关电路上并联吸收电路后，就能削弱高的瞬时电压，从而保护可控硅。一般Cs, RS取值靠经验确定，暂无一套完整的计算方法。经验公式如下： ， （4-11）4.9 单片机开关稳压电源设计单片机开关电源电路如图（37）,指标如下: 输入:AC150270V.输出电压:DC5V20mV,03A,12V30mV,00.3A;各路电源电压调整率:10mV(150270V).各路负载电流调整率:20mV(空载到满载)。各路输出电压尖峰:20mV(满载)。开关频率:75kHz5%;电源效率:60%;温升:约30。图（37）单片机开关电源电路原理图第五章 系统的软件设计5.1主要程序的框图否否否否否是是是是是开始程序初始化检测温度是否和测温1#匹配检测温度是否和测温2#匹配检测温度是否和测温3#匹配检测温度是否和测温5#匹配延时2-3min温度反馈子程序#2延时40-60min温度反馈子程序#1检测温度是否和测温4#匹配温度反馈子程序#3温度反馈子程序#4延时1.5min温度反馈子程序#5调显示子程序返回图（38）主程序框图系统运行主程序流程的设计思想为:首先要进行一系列的初始化工作。首先，温度传感器检测温度是否与1#温度设定值相匹配，经过比较如不匹配就调用反馈子程序来进行对温度的校正。下面程序依次类推，直到5#温度值也匹配时，系统调用显示子程序，把模拟信号转换成人们易于观察的数字信号从而使人们更好的进行控制和调控。5.2故障检测子程序故障检测流程的基本思想为:为保障系统在正常情况下工作，必须及时检测。温度异常情况下，此系统无法工作，所以第一步检测热电偶是否正常。若热电偶正常，则检测各元件是否正常工作，且系统正常工作时，温度传感器首先投入使用，所以首先检测温度传感器依次类推检测各泵，若出现故障，则把元件从电网切除进行维修，从而保证系统可靠地工作。 否否否否否是是是是是开始热电偶是否故障温度，微波传感器是否故障放大器是否故障A/D，D/A转换器是否故障报警1 停机单片机是否故障报警3 停机报警4 停机报警2 停机报警5 停机返回图（39）故障检测流程图5.3温度测量子程序温度测量流程的基本思想为:此设计中，模数转换是通过比较器和数模转换器实现的，对应的软件采用逐次逼近法实现。同时考虑系统干扰，软件采用数字滤波，即进行十次模数转换，去除最大最小值再取平均值的方法，此平均值做为当前温度的数字量结果，另外考虑为了温度的显示值与系统机显示值一致、要进行系数修正，输出数据为十进制，所以还要进行数据映射，把二进制数转换成十进制。开始调用数模转换子程序重置看门狗进行系数修正进行数据映射回送主机的温度值返回图（40）温度测量流程图结论与展望智能化炒茶是现代化炒茶叶工业的发展方向，采用单片机控制的智能炒茶系统具有体积小、功耗低、价格低、品种规格系列化、硬件具有广泛的通用性、有专门的开发系统等特点，是较理想的控制器。本论文的研究主要完成了以下内容:通过对单片机控制系统的工作原理和控制原理的分析，用单片机语言C52结合硬件电路，设计出以MCS8155为核心的智能控制器。虽然研究工作取得了一些成果，但由于本人的时间和能力有限，所以目前还有很多不足之处，有待进一步的完善与发现。还可以进一步考虑将智能化用于瓜子炒制方面，由于瓜子炒制比起茶叶炒制要相对简单，对此可以实行烘烤相互结合的办法。 此外，本文设计的上位机监控界面图形比较单一，功能还有待于进一步的完善。 参考文献1蔡美琴等MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社，2000.32龚时宏，离心泵高效降速范围的确定J灌溉排水，1989，83单片机应用技术选编何立民.北京航空航天大学出版社451系列单片机高级实例开发指南李军.北京航空航天大学出版社5单片机原理及接口技术李朝青.北京航空航天大学出版社6检测技术及仪表李军.李赋海.中国轻工业出版社7模拟电子技术童诗白.华成英.高等教育出版社8ProtelPCB99SE电路版设计谢淑如.郑光钦.杨渝生.清华大学出版社9单片机器件应用手册王毅人民邮电出版社，1994.510传感器电路分析与设计李道华、李玲、朱艳.武汉大学出版社11单片机应用技术选编1何立民主编北京航空航天大学出版社，1993.212单片机原理与应用李晓荃.电子工业出版社，13单片机原理及应用刘和平.重庆大学出版社，14电子线路设计.实验.测试(第二版)谢自美.华中科技大学出版社15MCS51系例单片机实用接口技术李华北京航空航天大学出版社16放大电路实用设计手册段九洲辽宁科学技术出版社，2002.517单片机开发应用十例李兰友电子工业出版社，1994.218网页“/index.htm”19网页“单片机坐标”20胡汉才.单片机原理及其接口技术.第二版.北京:清华大学出版社.2004致 谢在大学学习三年里，是我受益最多，也是我感触最深的三年。首先要感谢的是我的班主任郑文老师和其他任课老师，在他们的关心和帮助下，我的学习和工作能力得到了很大的提高。同时我要感谢我的毕业设计指导老师黄云龙、廖东进，在专业课学习和毕业设计的过程中，黄老师、廖老师总是鼓励我既要努力打好基础，学好专业知识，又要大胆创新，勤于钻研；在学习上和生活上，给予我悉心的指导和无微不至的关怀。在我的论文撰写的过程中，黄老师也给予了细心的指导和修正。在本次设计过程中，廖东进老师、朱秋琴老师给了我很大的帮助，在此表示衷心的感谢！我要特别感谢我的父母，正是由于他们对我生活及学习上的鼓励和支持，我才能够取得今天的成绩。童凯贤同学无论是在整个设计论文的写作当中都给予了我很多的帮助。在此对他们表示衷心的感谢！我在此还要感谢209的3位兄弟，他们不但在生活和学习上都给予我很大的帮助，也为我创造了一个良好的学习和生活环境。回顾这三年的学习和生活，收获很多。在此我要感谢所有关心和爱护我的人，今后我会继续努力，不辜负你们对我的期望！附录：程序清单ORG 0000HLAMP mainORG 0003HAJMP PINTOORG 000BH Ajmp BRTOORG 0013HAjmp INT1Main: MOV SP, 20H CLR A MOV 21H， A MOV 22H， A MOV 23H， A MOV 24H， A MOV 25H， A MOV 26H， A MOV 27H， A MOV 28H， A MOV 29H， A MOV 2AH， A MOV 2BH， A MOV 2CH， A MOV 2DH， A MOV 2FH， A MOV 30H， A MOV 31H， A MOV 32H, A；显示缓冲区 MOV 33H， A MOV 34H， A MOV 35H, A ； 恒温温度暂存区 MOV 36H， A MOV 37H， A MOV 38H, A MOV 39H, A ；升温速率暂存区 MOV 3AH， A MOV 3BH， A ；恒温时间暂存区 MOV 3EH， A MOV 4AH, A ；降温速率暂存区 MOV 4BH， A MOV 4CH， A MOV 4FH， A MOV 50H， A MOV 51H， A e(k-1) MOV 52H， A MOV 53H， A MOV 54H, A e(k-1) MOV 55H， A MOV 56H， A MOV 57H， A u(k-1) MOV 58H, A MOV 59H， A MOV 5AH， A u(k) MOV 5BH， A MOV 5CH, A MOV 5DH, A 2的单元 MOV 5EH， A MOV 5FH, A MOV 60H, A 3的单元 存e(k ) MOV 61H， A MOV 62H， A MOV 63H， A2 w MOV 64H， A MOVX DPTR, A MOV DPTR, #BF00H ； 8155初始化 MOV A, #E9H ； 控制字送控制口，使A口为 ； 基本输出 MOVX DPTR, A ； B口为基本输入口，C口为控制口 MOV SETB A SETB EX0 SETB EX1 SETB TR0 MOV TMOD, #01H MOV THD, #3CH MOV THLD #0BH MOV R0 #1CH SETB PX0SETB PT0SETB PX1 AJMP $ ；等待键盘中断 ACALL WSWH ；调升温及恒温控制子程序MOV R1 , 3EH ；调恒温时间控制子程序 DL1: MOV R2 , #3CH DL2: MOV R3 , #3CHDL3: MOV R4 , #0AHDL4: MOV R5 , #64HDL5: MOV R6 , #64HDLAY: NOP NOP NOP DJNE R6 , DLAY DJNE R5 , DL5 DJNE R4 , DL4 DJNE R3 , DL3 DJNE R2 , DL2 DJNE R1 , DL1 ACALL WJ ；调降温控制子程序ACALL PTS ；显示子程序 RET=键盘中断扫描子程序INT1： PUSH ACCPUSH DPL 保护现场PUSH DDHACALL KS1； 检查有无键闭合JNE LK1； A0则转移ACALL DTS； 无键按下，调延时子程序延时6msAJMP INT1； 重新调用KS子程序K1： ACALL DTS； 二次调用延时子程序，去抖动ACALL DTS；ACALL KS； 重新调用KS子程序JNZ KI； 确实有键闭合ATMP TNT1； 误读键返回K2： MOV R2， #1CH； 扫描初值送R2MOV R4， #00H； 扫描列号送R4K3： MOV DPTR， #BF03H； 送C口地址MOV A， R2；MOVX DPTR，A； 扫描初值送C口MOV DPTR， #BF02H； 送B口地址MOVX A DPTR； 读B口地址JB ACC， 0 L1； 第一行无键闭合，转L1MOV A， #00H； 读第一行行列值ATMP LKL1： JB ACC.1 NEXT； 第二行无键闭合，转NEXTMOV A， #05H； 第二行行值LK： ADD A， R4；计算键码PUSH ACC；A保护进栈K4： ACALL DTS； 调延时子程序ALALL KS； 调用KS子程序JNE K4 ； 有键按下，转K4RL A； 乘以2以适应跳转表MOV DPTR，#JMPTAB； 跳表2A道地址JMP A+DPTR； 转向跳转表JMPTAB： AJMP SET； 恒温设置子程序AJMP SETUP； 升温速率设置子程序AJMP SETDN； 降温速率设置子程序AJMP SETTM； 恒温时间设置子程序AJMP CHN； 通道选择子程序AJMP DTSR； 显示子程序AJMP SUM； 增1子程序AJMP RL1； 右移一位子程序AJMP ENTER； 确定子程序POP ACC； 若键起，则键码送APOP DPH；POP DDL； 恢复现场POP ACC；RETI 中断返回NEXT： INC R4； 扫描列号加1 MOV A， R2； JNB ACC4，KEY1；扫描完否 RL A； 循环左移一位 MOV R2 A AJMP K3； 进行下一行扫描KEY1； AJMP KEY；KS： MOV DPTR， #BF03H； MOV A， #00H；A口送00H MOVX DPTR， A； MOV DPTR，#BF02H；送口地址 MOVX A，DPTR； 读B口 CPL A； A取反， 无键按下，则（A）=0有键闭合，则（A）0 ANL A， #0FH； 屏蔽A高4位 RET=恒温设置子程序SET： MOV R1， #36HLOOP3： MOV R2， #00H AJMP $ ；等待键盘中断 CINE A，00H，LOOP4 ；判断是否为增1键，否，则LOOP4 INC R2 CJNE R2， #09H ； ；判断（R2）是否等于9，否，则LOOP6 AJMP LOOP3LOOP6： AJMP $ ；等待键盘中断 CJNE A , #00H , LOOP4 ；判断是否为增1键，否，则LOOP4 AJMP LOOP7LOOP4: CJNE A, #07H,LOOP5 ； 判断是否为右移 键，否，则LOOP5 MOV A, R2 MOV R1, A INC R1 MOV 32H， 36HMOV 32H， 37HMOV 34H， 38HLAMP DTS AJMP LOOP3LOOP5 AJMP $ ；等待键盘中断 CJNE A, #09H,LOOP5 ；判断是否为ENTER键，否，则LOOP5 LAMP ENTER =升温度子程序SETDN： MOV R1， #3CHLOOP13： MOV R2， #00H AJMP $ ；等待键盘中断 CINE A，01H，LOOP4 ；判断是否为增1键，否，则LOOP14 INC R2 CJNE R2， #09H ； ；判断（R2）是否等于9，否，则LOOP16 AJMP LOOP3LOOP16： AJMP $ ；等待键盘中断 CJNE A ,#01H , LOOP4；判断是否为增1键，否，则LOOP14 AJMP LOOP17LOOP14: CJNE A,#07H,LOOP15 ；判断是否为右移 键，否，则LOOP15MOV A, R2MOV R1, AINC R1 MOV 32H， 36HMOV 32H， 37HMOV 34H， 38HLAMP DTSAJMP LOOP3LOOP15 AJMP $ ；等待键盘中断 CJNE A, #09H,LOOP15 ；判断是否为ENTER键，否，则LOOP15 LAMP ENTER R =升温及恒温控制子程序WSWH： MOV R1， #00H MOV A， R1 MOV P1， A； 先许多路开关工作，并开始指向第一路 LAMP WD MOV A， 36H CJNA A， 2CH， CP1；若（36H）(2CH),则CP1 MOV A, 37H CJNA A， 2DH， CP1；若（37H）(2DH),则CP1 MOV A, 38H CJNA A， 2EH， CP1；若（38H）(2EH),则CP1 AJMP GB1M1： INC R1 INC 2FH CJNA 2FH， #0DH， CP2；若（2FH）0DH,则CP2 RET CP1： JC GB； 若给定温度DPERR : SETB 10HENDD: PUSH PSW ; 恢复现场 PUSH A RETI ; 中断返回 =采样周期程序BRTO: DJNER0 NEXT ； 若未到3秒钟则到NEXTSETB P1.5NEXT: MOV TH0 , #3CH MOV TL0 , #3BH RET=PID2： MOV R0， #62H； 计算e（k）结果写入 MOV R1， #59H LCALL FSUB ； 调用浮点数减法子程序 MOV R1， #5CH LCALL FSTR ； 调用浮点数子程序 MOV R0， #CH； 计算e（k）结果写入 MOV R1， #50H LCALL FSUB MOV R1， #5FH LCALL FSTR MOV 4OH， 5CH； 更新e（k-1） MOV 41H， 5DH MOV 42H， 5EHMOV R1， #5CH； 取常数I写入 MOV R2， #09H LCALL LPDM2 MOV R0， #50H； 计算Ie（k）结果写入 MOV R1， #5CH LCALL FMUL ； 调用浮点数乘法子程序 MOV R1， #5CH LCALL FSTR MOV R0， #5CH； 计算e（k）+ Ie（k）结果写入 MOV R1， #5FH LCALL FADD ； 调用浮点数加法子程序 MOV R1， #5CH LCALL FSTR MOV R0， #5FH； 计算结果写入 MOV R1， #53H LCALL FSUB MOV R1， #59H LCALL FSTR MOV R1， #53H； 取常数D写入 MOV R2， #0CH LCAAL LPDM2 MOV R1， #59H； 计算D结果写入 MOV R0， #53H LCALL FMUL MOV R1， #59H LCALL FSTR MOV 43H， 5FH； e（k）送e（k-1）缓冲单元保护 MOV 44H， 60H MOV 45H， 61H MOV R1， #59H； 计算结果写入 MOV R0， 5CH LCALL FADD MOV R1， 5FH LCALL FSTR MOV R1， #5CH； 取常量P写入 MOV R2， #06H LCALL LPDM2 MOV R0， #5CH； 计算结果写入 MOV R1， #5FH LCALL FMUL MOV R1， #5CH LCALL FSTR MOV R0， #56； 计算u（k）写
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