春赵建华-12615313毕业答辩

论文题目：单片机控温系统与应用设计

姓名:赵建华学号:12615313天津学习中心2024/4/28本设计主要内容1.单片机温度控制系统的主要组成部分2.自动温度控制系统的原理及设计3.单片机控温体系的应用本设计重点研究的问题1．单片机温度控制系统的应用2.温度控制系统的原理与设计设计综述本设计的目的和意义单片机炉温测控系统的原理框图框图主要包括：模拟量输入通道、数字量输出通道、键盘以及显示器。模拟量输入通道由温度检测及放大部分和A/D转换部分组成。为了降低成本，简化结构，输出信号经精密放大器放大到A/D转换所需阻以改变放大倍数，的标准信号，根据热电偶分度号和量程的不同，可选择和调整放大器的反馈电从而实现温度标准信号的转换。A/D转换功能由ADC0809完成，它是一种逐次逼近式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。由于炉温度化缓慢，输入通道中没有设置采样保持器。数字输出通道输出能改变固态继电器通断的高低电平，因此省去了D/A转换器，仅用了一条I/O线。键盘和显示部分由8255A、四个共阴极数码管、4×4行列式键盘和三个驱动器组成，其中显示器用于炉内温度显示及温度给定植显示。键盘输入温度给定值。测温电路的选择与设计测温电路的选择与设计测量放大电路

热电偶传感器的输出信号都在毫伏级，而ADC0809的参考电压为+5V，其满量程可以分为256个标准步，最小的单位为1LSB,若要增大信号检测的灵敏度，只有将传感器输出信号经过放大后再送入ADC0809的模拟通路。且其中包含工频、静电和磁耦合等共模干扰，对这种电路放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗，因此宜采用测量放大电路。电路图如下：

测温电路的选择与设计测量放大电路图：

接口电路设计

A/D转换器的种类很多，但目前应用较广泛的主要有3种类型：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器和V/F变换式A/D转换器。本设计选用最常用的8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809，将输出的模拟信号转换成数字信号输入到单片机的数据总线上，其典型转换速度为100us。ADC0809的数据采集精度为1/256，即0.04%，与微波检测电路输出信号的精度相匹配。如果采用精度较高的ADC芯片，其输出数据的后几位并不可靠，造成了不必要ADC芯片的浪费。ADC0809由8路模拟开关、8位的A/D转换器、三态输出锁存器及地址锁存译码器等组成8255A与AT89C51接口硬件电路设计8255A是Intel公司生产的可编程输入/输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，即A口、B口、C口和3种工作方式，并且C口具有按位操作功能，是一种功能很强的接口芯片。本设计就选用8255A芯片作为AT89C51单片机的I/O口扩展，使其满足键盘和显示的需要。键盘与显示器接口电路显示器显示方式LED显示器是由发光二极管组成的，可以显示多种数字、字母以及其他符号。LED显示器有静态显示和动态显示两种方式。(1)静态显示：就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于字形代码。(2)动态显示：就是把所有显示器的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。键盘显示电路键盘显示电路中，在AT89C51单片机上扩展一片8255A芯片，无需外加任何逻辑电路，8255A的地址线A1、A0经74LS373接于P0.1、P0.0；片选端CS与P2.0接通；8255A的控制线、直接接于AT89C51的、端；数据线D0～D7接于P0.0～P0.7。采用AT89C51单片机扩展I/O接口芯片8255A实现四位LED显示和16键键盘的显示器接口电路。利用8255A的A口则作为段选口，B口的低4位为键盘输入口，对应0～3行，C口作为4位LED显示的位选口，其中，PC0～PC3分别对应位LED0～LED3，C口同时用作键盘的列扫描口。由于采用共阴极数码管，因此C口输出低电平选中相应的位，而A口输出低电平点亮相应的段。键盘需输入温度给定值，显示器显示当前温度值和给定温度值。输出控制电路输出控制电路主要完成经单片机控制系统处理后的控制信号如何反作用于被控对象，单片机控制各种各样的高压、大电流负载，这些大功率负载如电动机、电磁铁、继电器、灯泡等，显然不能用单片机的I/O线来直接驱动，而必须通过各种驱动电路和开关电路来驱动。此外，为了隔离和抗干扰，有时需加光电耦合器。本设计主要完成电加热炉的调功输出控制。此处选用的核心元件为SSR(SolidStateRelay)，即固态继电器。它是一种新颖的四端以弱控强的无触点功率控制元件。其特点是输入控制电压低（3V～14V），驱动电流小（3mA～15mA），输出与输入采用光电隔离，使强电与弱电完全分离，输出无触点、无噪声，开关速度快。它事实上将光电隔离器、驱动器、可控硅、阻容吸收等器件做在一起，用环氧树脂全灌封装，具有防尘、耐湿、耐振、寿命长等优点。单片机温度测控系统软件设计单片机温度测控系统的软件主要包括以下几个部分：主程序、参数调节中断服务程序、采样中断服务程序、控制中断服务程序、数字滤波程序、PID计算程序以及无符号双字节乘法程序。主程序完成初始化并启动ADC0809采样温度，参数