單片機應(yīng)用于溫度控制的畢業(yè)論文

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摘 要
溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。特別是在冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各類工業(yè)中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。由于工藝不同，所需要的溫度高低不同，因而所采用的測溫元件和測溫方法也不同，加熱方式和燃料的異同也影響控制溫度的精度和控制方案也不同。當(dāng)今，單片機的技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，它集成度高、功能強、存儲量大、速度快、抗干擾性強和指令豐富等的優(yōu)點，使它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域。本文設(shè)計的系統(tǒng)就是單片機應(yīng)用于溫度控制的一個例子。本系統(tǒng)是一種高精度、測控速度快、測控溫度范圍廣的應(yīng)用性比較強的基于單片機的溫度測控系統(tǒng)。
本設(shè)計以AT89C51單片機為控制核心，通過硬件電路的制作和軟件程序的編制，實現(xiàn)一個溫度測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要包括采集模塊、顯示模塊、通信模塊、鍵盤輸入模塊和功率控制模塊。在前向通道通過熱電偶對溫度進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機處理后產(chǎn)生控制信息，在后向通道對電加熱爐的功率進(jìn)行控制，并把溫度實時地顯示出來；同時，可以把溫度信息傳送給PC機，通過PC機控制爐溫，也可以通過鍵盤輸入控制溫度值。本系統(tǒng)的軟件采用匯編語言進(jìn)行模塊化編程。模塊包括主程序，鍵盤中斷、串行中斷和定時器中斷三個中斷程序，以及顯示、數(shù)字濾波、PID算法、溫度標(biāo)尺轉(zhuǎn)換等幾個子程序。本系統(tǒng)實現(xiàn)1℃的控制精度，控制范圍為0～1200 ℃，響應(yīng)速度比較迅捷，還具有功耗低，可靠性好的特點。所以本系統(tǒng)具有很強的應(yīng)用性，適合工業(yè)高溫溫度控制。
關(guān)鍵詞：單片機 ,溫度控制 , PID , 熱電偶
目 錄
1 前言 1
2 方案的設(shè)計與論證 1
2.1 傳感器 1
2.1.1 傳感器的選擇 1
2.1.2 熱電偶 3
2.1.2.1 熱電偶的工作原理 3
1.1.2.2 熱電偶的結(jié)構(gòu)與種類 3
2.2 測量通道 4
2.2.1 放大器 4
2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換器 5
2.2.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 5
2.2.2.2 MAX187簡介 6
2.2.2.3 MAX187的工作過程 7
2.3 微機 8
2.4 數(shù)字顯示器和報警器 10
2.4.1 數(shù)字顯示器的選擇 10
2.4.2 LED工作原理 10
2.4.3 74LS47譯碼器 11
2.4.4 報警器 12
2.5 控制通道 12
2.5.1 控制通道的器件選擇 12
2.5.2 MOC3061的功能與結(jié)構(gòu) 13
2.5.3 晶閘管 14
2.6 單片機與PC通信 15
2.6.1 單片機與PC通信的意義 15
2.6.2 MAX232芯片實現(xiàn)單片機與PC通信 15
2.7 鍵盤輸入 15
2.8 系統(tǒng)總體框圖 17
3 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 18
3.1 AD595放大電路 18
3.2 MAX187 A/D轉(zhuǎn)換電路 19
3.3 LED顯示電路 19
3.4 MAX232通信電路 20
3.5 鍵盤和時鐘、復(fù)位電路 21
3.6 MOC3061控制電路 22
4 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 22
4.1 概述 22
4.1.1 軟件功能分析 22
4.1.2 系統(tǒng)時鐘周期的設(shè)定 23
4.2 主程序 24
4.3 T0中斷服務(wù)程序 24
4.4 程序 25
4.4.1 給定值的計算程序 25
4.4.2 采樣子程序 25
4.4.3 數(shù)字濾波子程序 25
4.4.4 PID算法程序 27
4.4.5 溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換 28
4.4.6 LED顯示子程序 28
5 調(diào)試與分析 33
5.1 硬件調(diào)試 33
5.1.1 路板的制作與檢查 33
5.1.2 電路模塊測試 33
5.2 軟件調(diào)試 34
5.2.1 軟件調(diào)試的思路和使用工具 34
5.2.2 軟件調(diào)試分析 34
6 結(jié)論 35
致謝 37
參考文獻(xiàn) 38
英文摘要 39
附錄一 系統(tǒng)總電路圖 40
附錄二 系統(tǒng)源程序 40

參 考 文 獻(xiàn)
蔡美琴. MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社. 1992.12－18
何立明. MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：航空航天大學(xué)出版社. 1990.35－54
胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社. 1996.100－120
黃賢武.傳感器原理與應(yīng)用.成都：電子科技大學(xué)出版社. 1999.160－180
李朝青.單片機原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2002.全文