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毕业论文:温度控制系统的设计与实现

点可固定在计算机内部并且不占用计算机任何插槽。借电方便,可利用计算机本身的软驱电源接口。通过计算机并口或者串口跟计算机通讯。计算机操作系统发生死机后,秒时间可设置内控制卡控制计算机重新启动。控制卡内有信号灯,在正常工作时有频率稳定持续的灯光闪动。提供开发控件,可启动看门狗功能停止看门狗功能设置串口还是并口。有两种型号的控制卡,有自带转的功能的控制卡。现以监控电路为例见图来说明看门狗硬件电路的工作过程,我们知道,是种性能优良的低功耗监控电路芯片,其内部电路由上电复位可重触发看门狗定时器及电压比较器等组成。只要在秒时间内检测到引脚有高低电平跳变信号,则看门狗定时器清零并重新开始计时若超出秒后,引脚仍无高低电平跳变信号,则看门狗定时器溢出,引脚输出低电平,进而触发手动复位引脚,使复位,从而使看门狗定时器清零并重新开始计时,引脚输出高电平,的复位输出引脚输出大约毫秒宽度的低电平脉冲,使单片机控制系统可靠复位,重新投入正常运行。图看门狗电路显示电路单片机与显示器的接口电路图图内部逻辑结构及引脚图用组成多位静态显示器接口程序保护第组工作寄存器保护现场显示位数计数设位码初值,初态从开始显示缓冲区末地址送取待显示的数据屏蔽高位,保留低位码暂存中位选码值送位码交换到高位合并形成输出的码和位选码输出到口位码加指向下位个位未显示完重复显示完恢复第组工作寄存器返回主程序电源电路本模块将交流输入电压变为组直流电压,其中电压为等数字电路提供电源电压为运放等模拟芯片提供电源电压为温度变送器提供电源。市电经变压器输出两组的交流,桥堆整流,大电容滤波得到直流,再加个小电容滤出电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载似的电容放电可在输出电容并上大功率电阻。另外这组直流还要给来获得。电源模块如下图图直流稳压源电路图直流稳压源的原理电路第四章软件的设计软件实现方法根据热处理炉在上电复位后先处于停止加热状态,这时可以用键设定预置温度,显示器显示预定温度温度设定好后就可以按启动键启动系统工作了。温度检测系统不断定时检测当前温度,并送往显示器显示,达到预定值后停止加热并显示当前温度当温度下降到下限比预定值低时再启动加热。这样不断重复上述过程,使温度保持在预定温度范围之内。启动后不能再修改预置温度,必须按复位停止键回到停止加热状态再重新设定预置温度。炉温控制是这样个反馈调节过程,比较实际炉温和需要炉温得到偏差,通过对偏差的处理获得控制信号,去调节电阻炉的热功率,从而实现对炉温的控制。按照偏差的比例积分和微分产生控制作用控制,是过程控制中应用最广泛的种控制形式。系统控制程序采用两重中断嵌套方式设计。首先使计数器产生定时中断,作为本系统的采样周期。在中断服务程序中启动,读入采样数据,进行数字滤波上下限报警处理,计算,然后输出控制脉冲信号。脉冲宽度由计数器溢出中断决定。在等待中断时,将本次采样值转换成对应的温度值放入显示缓冲区,然后调用显示子程序。从中断返回后,再从中断返回主程序并且继续显示本次采样温度,等待下次中断。二位式调节它只有开关两种状态,当炉温低于限给定值时执行器全开当炉温高于给定值时执行器全闭。执行器般选用接触器三位式调节它有上下限两个给定值,当炉温低于下限给定值时招待器全开当炉温在上下限给定值之间时执行器部分开启当炉温超过上限给定值时执行器全闭。比例调节调节调节器的输出信号和偏差输入成比例。即。式中比例系数比例调节器的输入输出量之间任何时刻都存在对应的比例关系,因此炉温变化经比例调节达到平衡时,炉温不能加复到给定值时的偏差称静差比例积分调节为了静差,在比例调节中添加积分调节积分,调节是指调节器的输出信号与偏差存在随时间的增长而增强,直到偏差消除才无输出信号,故能消除静差比例调节和积分调节的组合称为比例积分调节比例积分微分调节比例积分调节会使调节过程增长,温度的波动幅值增大,为此再引入微分调节。微分调节是指调节器的输出与偏差对时间的微分成比例送口口地址读口,第行无键闭合,转装第行值,第行无键闭合,转装第行值,第行无键闭合,转,第行无键闭合,转装第行值计算键码保护键码延时检查是否继续闭合,若闭合再延时若键起,则键码送扫描列号加若第位,已扫完最高列则转进行下行扫描扫描完毕,开始新轮转换程序转换子程序。开中断外中断定义为跳变触发送口地址选通通道启动转换开外中断转换结束中断程序。保护现场读转换结果送入内部中再次启动通道恢复现场温度检测子程序转换采用查询方式。为提高数据采样的可靠性,对采样温度进行数字滤波。数字滤波的算法很多,这里采用次采样取平均值的方法。如前所述,本系统转换结果乘正好是温度值,因此,次采样的数字量之和除以就是检测的当前温度。检测结果高位存入,低位存入。温度检测子程序流程图如图所示。图温度检测子程序流程图温度检测子程序清检测温度缓冲区取样次数送指向转换器通道启动转换等待转换结束读转换结果累加双字节加法清检测结果缓冲区采样次数启动转换转换结束累加采样结果结果低位高位次累加结果除检测结果缓冲区返回次采样完否,未完继续累加结果除双字节除法温度控制子程序将当前温度与预置温度比较,当前温度小于预置温度时,继电器闭合,接通电阻丝加热当前温度大于预置温度时,继电器断开,停止加热当二者相等时电炉保持原来状态当前温度降低到比预置温度低时,再重新启动加热当前温度超出报警上下限时将启动报警,并停止加热。由于电炉开始加热时,当前温度可能低于报警下限,为了防止误报,在未达到预置温度时,不允许报警,为此设置了报警允许标志。模块流程见图。当前温度与预置温度比较当前温度预置温度达到过预置温度当前温度预置温度开电炉返回置允许报警标志关电炉温度控制流程图温度控制子程序当前温度预置温度双字节减低位相减的差值暂存无借位,表示当前温度预置温度,转当前温度预置温度,判是否达到过预置温度若达到过预置温度,判二者差值是否大于差值不大于,转开电炉返回设置允许报警标志关电炉看门狗电路子程序,这样,在整个用户程序中只唯的对指令及能使看门狗定时器复位。也就是说不会有任何非法的指令能使看门狗定时器误复位,致使系统已经死机而看门狗失效。当然,对对没有中断的用户系统,只需将清零指令也插在主程序中就可以了对于有多种中断的用户系统,如果没有中断嵌套,则清零指令可以插在任个中断子程序中,而在主程序中适当加入些有关中断的冗余指令如等,以免因有关中断的特殊功能寄存器数据受到干扰时导致中断功能失效对于有二级中断嵌套的用户系统,清零指令可以插在中断种数比较多的那级中的任个中断子程序中,插有喂狗指令的那级中断系统将会受到看门狗的保护,而另级中断系统如果失效,看门狗是无动于衷的,这时只能尽量减少这种中断子程序的执行时间以减少受到干扰的可能性。如果二级中断嵌套系统者受到看门狗的保护,就必需设计个非常复杂的看门狗电路,其喂狗指令要由三部分来保证各个部分都能正常工作,需要说明的是,如果主程序运行次的时间包括可能被中断的时间超过秒,则要适当再插入条第五章设计感想本文的温度控制系统,只是单片机广泛应用于各行各业中的例,通过本次设计,使我进步熟悉了个系统的设计过程,为毕业设计打下了坚实的基础,这次设计属于理论设计,没有得到实践的检验,只有在逻辑上完成了这次设计。单片机,体积小,重量轻,抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,即使是非电子计算机专业人员,通过学习些专业基础知识以后也能依靠自己的技术力量,来开发所希望的单片机应用系统。在抗干扰技术中,为了提高抗干扰技术中我们应尽量做到以下几点切断干扰传播路径的常用措施如下充分考虑电源对单片机的影响,如果单片机的口用来控制电机等噪声器件,在口与噪声源之间应加隔离增加形滤波电路。控制电机等噪声器件,在口与噪声源之间应加隔离增加形滤波电路,电路板合理分区,如强弱信号,数字模拟信号等。抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的,。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现提高敏感器件的抗干扰性能提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取,以及从不正常状态尽快恢复的方法,例如布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。或布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更重要的是降低耦合噪声等。由于时间紧迫,我们对针对每个细节的考虑不是太周到,但我们基本上是实现的温度控制系统的智能化管理,对我们以后到企业提供了定的基础,通过这次单片机课程设计,我不仅加深了对单片机理论的理解,将理论很好地应用到实际当中去,而且我还学会了如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进,使之功能不断完善,成为真己的东西。设计结果能够符合题意,成功完成了此次实习要求,我们不只在乎这结果,更加在乎的是这个过程。这个过程中,我们花费了大量的时间和精力,更重要的是,我们在学会创新的基础上,同时还懂得合作精神的重要性,学会了与他人合作。第六章参考文献陈明荧,单片机课程设计实训教材北京清华大学出版社,胡汉才,单片机原理及其接口技术北京清华大学出版社,徐淑华,单片机微型机原理及应用哈尔滨工业大学出版社,刘复华,单片机及其应用系统设计清华大学出版社,赵文忠程启明,微机控制技术北京机械工业出版社,张友德等,单片微型机原理应用与实践上海复旦大学出版社,李华,系列单片机实用接口技术北京航空航天大学出版社,李秉操等,单片机接口技术及其在工业控制中的应用陕西电子编辑部,陈键铎,单片机原理及应用技术北京电子工业出版社,孙和平等,单片微机原理及接口技术,冶金工业出版社,第七章附录器件清单引脚微控制器基准引脚路位转换引脚路锁存器引脚功放芯片接显示器门电路芯片数码管镍铬镍铝热电偶温度测量范围总控制电路图目录第章设计背景及设计意义„„„„„„„„„„„„„„„第二章系统方案设计„„„„„„„„„„

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