计算机控制课程设计之电烤箱.docVIP

计算机控制技术课程设计 电烤箱温度控制系统设计 学生姓名 ******* 学 号 ************ 学院名称 ************ 专业名称 **************** 指导教师 ******** 2012 年 6 月 18 日 目 录 1 概 述 1 1.1 技术指标 1 1.2 控制方案 1 2 硬件部分设计 2 2.1 单片机电路设计 2 2.1.1 AT89C51单片机引脚功能 3 2.1.2 AT89C51单片机的并行I/O端口 4 2.1.3 AT89C51单片机时钟电路及时序 4 2.1.4 复位电路 5 2.1.5 AT89C51单片机的指令系统 6 2.2 传感器电路设计 6 2.2.1 传感器概述 6 2.2.2 传感器的基本特性 6 2.2.3 热电阻的测量电路及应用 6 2.3 A/D转换电路设计 7 2.3.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809 7 2.4 放大器电路设计 9 2.4.1 直流放大器电路 9 2.4.2 运算放大器电路 9 2.4.3 集成运算放大器概述 10 2.5 键盘及显示电路的设计 10 2.5.1 键盘接口电路 10 2.6 抗干扰电路设计 13 3 软件部分设计 15 3.1 工作流程 15 3.2 功能模块 15 3.3 资源分配 15 3.4 功能软件设计 15 3.4.1 键盘管理模块 15 3.4.2 显示模块 16 3.4.3 温度检测模块 17 3.4.4 温度控制模块 18 3.4.5 温度越限报警模块 19 3.4.6 主程序和中断服务子程序 20 4 结 论 21 参考文献 22 1 概 述 温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化快慢的特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。 1.1 技术指标 电烤箱的具体指标如下： a.电烤箱为一封闭长方体结构，烤箱内尺寸：0.8m×0.6m×0.4m ，加热器件为-1kw（220v）电热丝。 b.当控制设定100℃时，从室温开始升温要求控制系统调节时间ts≤5分钟，超调量≤10%。 c.要求控制温度范围为50～200℃PID算法来实现温度的控制。 本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，当烘干箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温的控制。 2 硬件部分设计 系统的硬件部分包括单片机电路、A/D转换器、放大器、传感器、键盘及显示电路五大部分。其各部分连接关系如图2-1所示。 图2-1 电烤箱温度控制系统结构 2.1 单片机电路设计 根据温度控制特点，本次设计采用AT89C51。 AT89C51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机的系列。也是目前应用最为广泛的一种单片机系列。其内部结构简化框图如下所示。AT89C51系列单片机主要有CPU、存储器，I\O接口电路及时钟电路等部分组成。 图2-2 AT89C51单片机内部结构简化框图 2.1.1 AT89C51单片机引脚功能 AT89C51系列单片机的封装形式有两种：一种是双列直插方式的封装；另一种是方形的封装。AT89C51单片机40个引脚及总线结构图如下所示。其CMOS工艺制造的低地功耗芯片也有采用方形的封装。但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。由于at89C51单片机是高性能的单片机。同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。如图2-3单片机引脚图。 a.主电源引脚 主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。 b.外接晶体引脚两根 XTAL1:接外部石英体和微调电源一端。 XTAL2:接外部晶体和微调电容另一端。 其中，对用外部时钟时，对于HMOS单片机,XTAL1脚接地，XTAL2脚作为外部振荡信号输入端。对CHMOS单片机XTAL1脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2脚空不接。 图2-3 单片机引脚图 I\O引脚共32根。 1．PO口：P0.0-P0.7统称为PO口是8位双向I/O口线。P0口即可作为地址/数据总线使用，又可作为通用的I/O口线。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，