自动化计算机课程设计报告基于片机的全数字式温度控制系统.docxVIP

课程设计任务书 一、 目的与要求 1. 目的 使学生在学习《计算机控制系统》、《单片机原理及应用》以及《自动控制原理》课程 专业知识的基础上，设计、开发和调试一个较简单的温度反饿控制系统，加深对所学知识的 理解与应用，提髙计算机控制系统科研开发能力，为学生踏上工作岗位后更好地胜任工作奠定坚实的基础 2.要求 培养学生综合运用己学知识设计、制作一个温度控制和显示系统，了解计算机控制系统 的基本结构，掌握基于单片机的控制系统的开发过程和设计思路。 二、题目 基于单片机的全数字式温度控制系统 三、设计任务和技术指标 1.设计任务 设计温度加热控制系统，能通过键盘设置控制温度，能用液晶显示器显示当前温度.可以通过键盘改变控制参数，以达到最佳控制效果。 2.技术指标： 温度控制范围：100 C 3.温度控制精度： 土 1 C 四、设计内容 1.题目 基于单片机的全数字式温度控制系统 2.内容要求 1)进行总体方案设计： 将整个系统的功能划分成若干个模块，明确各个模块之间的关系，以文字说明之; 画出系统硬件整体框图，并用文字说明原理； 画出程序总体框图（不是流程图〕，明确编程的思路。 2)系统硬件的设计、制作 在总体方案确定后，设计、制作硬件电路，要求明确温度传感器DS18B20接在单片机的哪个口线上，单片机输出的PWM信号从哪个口线上输出，明确薄膜键盘以及液晶显示器接在单片机的哪些口线,画出硬件电路图。 3)编写、调试程序 按照程序总体框图逐个编写、调试程序，在编写每部分程序前要求画出流程图： 编写键盘扫描程序，并调试通过： 单独编写1602液晶显示器的显示程序，调试通过,然后将该程序放入主程序中 调试通过； 单独编写0518820温度传感器的操作程序，调试通过后放入主程序中调试通过； 单独编写通过脉宽调制调节电阻上发热功率的程序，且调试通过后加入主程序中调试通过； 在主程序中编写键盘按键所代表的一些功能，如温度设定、液晶显示器上显示的内容等： 编写PID控制箅法，调试通过后将其加入主程序中。软件的总体调试，完善功能。 注意： ①在整个软件的开发过程中要注意备份阶段性成果。???件的各部分分别编写、 调试，最后再是总体的调试和完善，每一部分都是调试通过后再做下一部分，切勿有急于求 成的思想，不要有一下子就做出来的幻想。 ②在调试程序过程中，如果未调试到电阻发热的程序,则不要加上的电源， 以免电阻过度发热，造成设备的损坏。在有电阻发热的程序中，程序一开始须加上停止加热 的相应指令，同时在调试中应时常注意电阻是否过热。 4)PID控制参数的整定，通过调节PID控制器的釆样周期T、比例系数Kp积分时间 Ti以及微分时间乃，观察它们对控制效果的影响，可两人合作，一个读数’,一个 看时间记录。 5)脱机运行，通过编程器将调试好的程序烧录近单片机，然后拔下仿真器方针头，换上单片机，整个温控系统就做完了 1.薄膜键盘的设计：本装置通过一个薄膜键盘设置控制温度，改变控制参数，改变液 晶显示器上的显示内容，因此，首先必须设计一个键盘接口电路及键盘扫描程序，为下一步 的工作典定基础。 2.测温装置的设计：系统采用ds18b20集成温度传感器作为测溫元件,无需采用A/D 转换，可将温度直接转换为数字量，测温范围-55 C?+125 C，測温精度±0.5 C.学生通过 学习附录，掌握DS18B20的使用、编程方法，编写出DS18B20的测温程序? 3.加热装置的设计：加热器采用20R电阻作为加热元件，加热器的功率调节采用 PWM脉宽调制。PWM 信号加在场效应管的栅极上，加热器上的平均电压与脉冲宽度成正比，加热器与传感器紧貼在一起，与场效应管一起封闭在一个小塑料盒内， 4.液晶显示设计：本系统采用1602液晶显示模块，通过薄膜键盘的按键选择显示的是设定温度还是实测温度。学生通过学习附录中有关1602液晶显示模块的内容，掌握1602 的编程方法. 5.控制算法的设计：为了提高本系统的控制效果，该温控系统采用PID调节器来校正系统，单片机按一定周期采样反馈（实测〕温度。为使控制效果最佳，必须对控制参数进 行整定，包括系统釆样周期T、比例系数Kp、积分时间Ti以及微分时间Td.学生实验时， 可两人合作，一个读数，一个看时间、记录，从而体会控制参数的变化对控制效果的影响。 五、所用设备 1.微型计算机一台； 2.WH-5201E单片机仿真器一套； 3.uP51AD实验板一块； 4.1602液晶显示器一块； 5.开关电源一只； 6.元器件若干； 7.两尔特SUPERPRO/GX编程器全班共用一台。 六、设计成果 1.原理说明及硬件原理图 数据采集采用ds18B20数字温度采集芯片：DS1820是数字温度计，以9位数字量的形式反映器件的温度值。DS1820 通