《自动控制系统课温度程综合设计》.doc

课 程 设 计 说 明 书 温度自动控制系统课程综合设计 摘要:这次综合设计，主要是设计一个温度自动控制系统，用8位单片机控制，DS18B20数字温度传感器采集数据，并用LCD液晶显示器模块显示。它属于一个恒温系统。通过单片机处理，并发出指令，使用继电器控制、隔离。DS18B20数字温度传感器是一个12位的数字温度传感器，直接输出二进制数字信号。在本次设计中设值为9位，灵敏度为0.5度。 前 言 本次设计分为显示、数据处理、数据采集和执行机构四个部分。显示器采用图形液晶显示器QH2001，它是一个象素为128×64的点阵，数据处理用MCS-51系列单片机AT89S52进行集中控制，同时它还可以扩展为与上位机通信，并通过上位机设定为恒定值。数据采集部分采用集成数字温度传感器直接转换为二进制代码，并通过1-WIRE总线传送数据和发送控制指令，控制数字温度传感器的读写操作。数字温度传感器和单片机接口只需要一个I/O口，但是在单片机中需要按照数字温度传感器的时序进行软件编程模拟。在执行部分采用继电器，并通过它进行电气隔离，继电器再接通加热器和冷却设备进行温度调节。继电器用NPN三极管SKT9014驱动。 本次综合设计是为毕业设计作准备。该系统有自动调节的功能，通过改变设定值可以使该设备处于不同的恒温状态，并使控制温度基本上等于设定温度，精度为±0.5度。  总体方案设计 这次课程设计题目为温度自动控制系统，实现这种控制目的的方案有两个。 方案（一）热电偶温度自动控制系统。 方案（二）数字温度传感器温度控制系统。 这两个方案都是采用单片机控制，液晶显示模块LCM显示。两个方案的比较部分为温度检测部分。方案（一）的系统框图如下图： LCM 信号匹配放大 热电偶及补偿电路 A/D转换器 单片机 继电器控制部分 该部分温度检测部分检测部分采用热电偶，它需要冷端补偿电路与其配套，并且热电偶输出电压只有几毫负，必须经过放大处理才能A/D转换和D/A转换器接口，若采用8位A/D转换器，CADC0809则输人端需采用仪用放大器，把几毫伏的电压信??放大到5伏左右。由于热电偶属于非线性器件，因此每个温度值都必须通过分度表，查表才能获得，这给软件编程和数据处理增加了难度。 这种系统具有测量温度范围可以从零下一百度到早上千摄氏度，而且有很多热电偶精度非常高这是这种测量系统的优点。但构成系统复杂，抗干扰能力不强。 数字温度传感器DS18B20 方案（二）的框图如下： LCM 单片机 继电器控制部分 该方案才用数字温度传感器DS18B20，它的最高分辨率为12位，可识别0.0625摄氏度的温度。它具有直接输出数字信号和数据处理，并且它和单片机接口只需要一位I/O口，因此由它构成的系统简单使用，由于DS18B20，按照工业设计要求设计，抗干扰性能强。但温度测量范围从-55摄氏度—-125摄氏度，比较有限位综合比较方案（一）和方案（二），我们只在常温下使用，并且经济合理，因此选择了方案（二）。 一、LCM显示部分 （一）．器件介绍： 本次设计的显示部分采用图形点阵显示器模块QH2001，内带两片HD61202控制器，分别控制左右屏点阵数据。每片控制器带512字节的RAM。其中的每一位数据和屏幕上的一个象素对应。QH2001显示模块无内带字库，它是在纯图形的方式下工作的。所以我们利用字模软件生成了所需汉字代码，用以进行调用。其程序设计的基本过程是：首先对显示器模块初始化，写入相应控制字和设置显示初始行，然后对显示器清屏。在进行汉字和测试数据显示时，首先确定显示所在行的行数和所调用代码表的标号。如果显示数据，还要确定动态显示的起始列数和字符数。设置完成后，调用选择表处理程序，动态显示处理程序以及显示程序，完成显示过程。 （二）控制指令介绍 12864采用两片HD61202分别控制左右半屏的显示，在编程时要注意分别控制，这里的左右屏选取由片选信号CS1、CS2完成。当CS1=1时选取左半屏为操作对象，CS2=1时选取右半屏为操作对象，某些情况下可以同时选择左右屏同时操作。另外还有读写（R/W）信号、数据指令（D/I）信号、E信号等。指令说明如下： 操 作R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB01、显示器开0000111111/02、起始行设置0011行地址：0~633、页地址设置001011页地址：0~74、列地址设置0001列地址：0~635、读状态10Busy0onoffRST00006、写显示数据01数据（8位）7、读显示数据11数据（8位）注：1、该指令控制显示的开关，不影响模块中RA