【毕业设计】加热炉温度控制系统设计-卢雨生

接地端。

图引脚图运行出现死机时的自动复位和随时的手动复位。

为实现单片机死机时自动复位功能，需要在软件设计中，不断输出脉冲信号时间间隔小于，如果因种原因单片机进入死循环，则无脉冲输出。

于与单片机的连接电路如图所示，该电路可以实现上电复位，程序是后在的端输出低电平，该电平加到端，使产生个的复位脉冲输出，使单片机有效复位，系统重新开始工作。

图单片机与看门狗电路连接系统时钟电路设计时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号。

内部有个高增益反向放大器，用于构成振荡器，引脚和分别是此放大器的输入端和输出端。

在和两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器。

见图。

外接晶振时值常选择为左右外接陶瓷谐振器时，约为。

对频率有微调作用，振荡频率范围是。

内部时钟发生器实质是个二分频的触发器，其输出信号是单片机工作所需的时钟信号。

般要求，外接的脉冲信号应当是高低电平的持续时间大于，且频率低于的方波。

这种方式适合于多块芯片同时工作，便于同步。

桌面刘波图时钟电路数据采集电路的设计数据采集在控制系统中是个很重要的环节，其性质的好坏直接影响控制的精度，由于本次设计要求测量多点温度值，所以选择芯片为多路转换开关，为模数转换器。

模数转换器模拟量输入接口的功能是把工业生产控制现场送来的模拟信号转换成能接收的数字信号。

本次设计选用的转换器为。

是公司生产的位逐次逼近型转换芯片，它将转换电路基准电压时钟比较器逐次逼近寄存器以及输出缓冲存储器等集成在块芯片上，并具有三态输出。

在般情况下，无需加任何外部电路，只要接上及电源，加上模拟输入，给出启动转换信号，即可实现位转换。

的主要特性指标如下分辨率位转换时间转换精度输入信号单极性或双极性电源及可由及供电，输入模拟电压可以是单极性至，或者是双极性至。

输入电压极性可由引脚的连接方式而定。

单极性输入时接地，双极性输入时应悬空或接电源。

在由微处理器控制的情况下，可在初始化程序中将端置为高电平，端的状态由芯片内部决定，其初始状态也是高电平，此时输出总线处于高阻状态。

当端输入低电平信号后，便开始转换。

此时，端及输出端状态不变，经后转换结束，端变低，延时后，数据线上出现转换后的数据。

当微处理器取完数据后转换命令可撤去，置高电平。

在变化后的，线随之自动变高，同时数据线呈现高阻，次转换即完成。

注意上次命令撤除与下次给出新的转换命令之间的时间间隔不得小于，如果在转换进行期间线变高，那么这次转换就停止，而且与数据线状态不变。

转换结束时，转换芯片会输出转换结束信号，通过读取转换数据。

图与的连接桌面刘波多路转换开关多路转换器又称多路转换开关，多路开关是用来切换模拟电压信号的关键元件。

利用多路开关可将各个输入信号依次地或随地连接到公用放大器或转换器上。

其原理图如图。

图原理图是单端的通道开关，有三根二进制的控制输入端和根禁止输入端高电平禁止。

片上有二进制译码器，可由三个二进制信号在个通道中选择个，使输入和输出接通。

而当为高电平时，不论为何值，个通道均不通。

通道选择表如表所示。

有较宽的数字和模拟信号电平，数字信号为，模拟信号峰峰值为当，输入幅值为时，其导通电阻为当时，其断开的漏电流为静态功耗为。

为了提高过程参数的检测精度，对多路开关提出了较高的要求。

理想的多路开关其开关电阻为无穷大，其接通时的导通电阻为零。

此外，还希望切换速度快噪音小寿命长工作可靠。

表决定而扫描和回复则是被按键置位的数据。

来自动扫描计数器，是按下键的行列编，而则来自列计数器，它们是根据回复信号而确定的列编码。

在传感器开关状态矩阵方式中，回复线的内容直接被送往相应的传感器即存储器。

在选通输入方式中，回复线的内容在线的脉冲上升沿被送入存储器。

传感器及其状态寄存器控制移位扫描回复传感器是个双重功能的。

在键盘或选通方式工作时，它是存储器，其输入或读出遵循先入先出的原则。

状态寄存器用于存放的工作状态。

例如，是满还是空，其中存有多少数据，是否操作出错等。

当存储器不空时，状态逻辑将产生信号向申请中断。

在传感器矩阵方式工作时，这个存储器已变为传感器不是存储器。

它存放着传感器矩阵中的每个传感器状态。

在此方式中，若检索出传感器变化，信号变为高电平，向申请中断。

显示和显示地址寄存器显示用来存储显示数据，容量为位。

在显示过程中，存储的显示数据轮流从显示寄行器输出。

显示寄存器分为两组，利可以单独送数，也可以组成个位的字。

显示寄存器的输比与显示扫描配合，不断从显示中读出显示数据，同时轮流驱动被选中的显示器件，以达到多路复用的目的，使显示器件呈现稳定的显示状态。

显示地址寄存器用来存放由进行读写显示的地址，它可以由命令设定，也可以设置成每次读写或写入之后自动递减。

管脚功能说明采用引脚封装，其管脚如图所示。

图管脚图复位输入线，当时，复位，其复位状态为个字符显示，编码扫描键盘双键锁定，程序时钟编程位。

片选输入线，当时被选中，允许对其读写，否则被禁止。

数据选择输入线，当时，写入数据为命令字，读出数据为状态字时读写的字节均为数据。

读写信号输入线，低电平有效，来自的控制信号，控制的读写操作。

中断请求输出线，高电平有效。

扫描线输出线，用来扫描键盘和显示器，它们可以编程设定为编码中取或译码输出取。

回复线输入线，它们是键盘或传感器矩阵的列或行信号输入线。

移位信号输入线，高电平有效。

该输入信号是键盘数据的次高位，通常用来扩充键开关的功能，可以用做键盘上下档功能键。

在传感器方式和选通方式中，无效。

控制选通输入线，高电平有效。

在键盘方式工作时，该输入信号是键盘数据的最高位，通常用来扩充键开关的控制功能，作为控制功能键使用。

组显示信号输入线。

组显示信号输出线。

这两组引线都是显示数据输出线，与多位数字显示的扫描线同步。

两组可以使用，也可以使用。

显示消隐输出线，低电平有效。

该信号在数字切换或使用消隐命令时，将显示消隐。

与键盘显示器的连接键盘显示器扩展电路如图所示。

该电路中，显示器采用共阴极接法，由驱动器，对其进行驱动。

键盘为矩阵式，采用行扫描对键盘按键进行查询，从而调入相应指令。

报警电路的设计在单片机测控系统发生故障或处于种紧急状态时，单片机系统应能发出报警信号，本次设计采用的是鸣音报警。

压电式蜂鸣器约需的驱动电流，因此，可以使用系列集成电路或低电平驱动，也可以用个晶体三极管驱动，如图所示。

本次设计中，驱动器的输入端接的。

当输出高电平时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约电压而鸣叫当输出低电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。

毕业设计硬件图图使用三极管作驱动的蜂鸣报警图温度控制电路设计通过单片机控制交流固态继电器调节负载的功率而达到调节温度的目的。

固态继电器控温电路如图所示，采用型交流固态继电器，实现零触发交流调功。

内设光电隔离电路，可减少与电网间的相互干扰，这是种较先进的控制方法。

图温控电路单片机的置后，再清，得到正脉冲经反相后触发芯片，将有个周期正弦波加到电炉丝上。

单片机的控制的脚负脉冲在设定的周期内出现的个数，就可以控制电炉丝的加热功率。

第二章温控系统的软件设计该系统软件设计主要分三部分第部分为主程序第二部分为键盘中断服务程序第三部分是定时采样及处理程序。

主程序流程图主程序流程图如图所示。

图主程序流程图主程序主要进行初始化，分配内存单元及设置定时器参数，以便为系统正常工作创造条件。

由于本系统数据通道比较多，而且采样数据为位，双字节，加上些给定值，如温度上下限报警给定值等，所占内存单元较多，故本系统同时使用内部和外部。

主要任务是开机复位自检，系统初始化，温度采样，数据处理，定时显示炉温以及控制量输出。

键盘扫描和译码过程的流程图键盘扫描显示主要完成键盘的粗扫描，判断有无键按下，以及按下键值的位置，并延时以消除键的抖动。

图键盘扫描及译码过程流程图通道数据采集的流程图数据采集是温度控制不可缺少的部分。

数据采集程序的主要任务是巡回检测炉内个点的温度参数，巡回检测的方法是先把个通道各采样次，然后再采第二次，第三次，直到每个通道均采样次为止。

图通道数据采集流程图单片机主程序流程图单片机主程序的主要任务是初始化，读取数据并保存，并对键进行处理。

图单片机主流程图结论在本设计系统中，用单片机作为主控机，通过外部程序扩展电路来实现大容量的软件程序的输入承载量，通过数据采集通道来实现对炉内各处温度的检测，在键盘及显示电路体化的情况下来实现对数据的输入及对采集到的数据进行显示。

在中把数据进行进步处理后方面送去显示，并判断是否需要报警另方面与给定值进行比较，然后根据偏差值进行控制计算。

本文方面结合实际应用经验，力求做到较为系统和全面的介绍系统设计与实施技术另方面尽可能反应出温控系统的发展趋势，以及其先进性和实用性。

本系统在硬件设计的基础上，在软件编程上选择查询方式，再进行相关的软件设计和开发，通过所需的多机通信接口与总机的连接可实现实时监控，不漏报的技术要求。

，虽然目前的工业炉温度控制技术已经很先进，但为了适应科学技术的不断进步，对炉温的控制技术还需进步的提高。

致谢在老师的指导下，我在近五个多星期的时间里，将电加热炉温度控制系统的设计完成。

经过这五个多星期的设计，我把以前所学的课本理论知识与实践相结合，把理论真正的应用到实践中来，加深了对所学的专业知识的理解并接触到了许多新的知识，开拓了视野，提高了自学能力。

由于经验方面的欠缺，我在设计中遇到了些困难，但在老师的指导下，都得到了解决。

老师为我的设计提出了许多宝贵的意见和建议，并提供了许多与设计有关的资料。

她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意参考文献高海生单片机及应用技术大全成都西南交通大学出版社，王福瑞单片微机测控技术大全北京北京航空航天大学出版社，沙占友新型单片机开关电源的设计与应用北京电子工业出版社，侯自林过程控制与自动化仪表北京机械工业出版社，徐惠民等单片机微型计算机原理接口及应用北京北京邮电大学出版社，何立民单片机应用系统设计北京北京航空航天大学出版社，周明德微型计算机硬件