243_279771_毕业设计---温度传感与温度过程控制.doc

前言 温度传感与温度过程控制是一个综合性系统。温度通过模拟温度传感器（热敏电阻）进行采样并转换为电压信号，经放大器放大后用ADC0809模数转换器进行A/D转换成数字量进入AT89C51单片机，从P3.0、P3.1口输出到八段数码管LED静态显示部分显示其温度。采用查询式键盘设定和改变初始值、比较设定值与输入温度值来控制加热，加热器为加热电阻。 温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好的多。 本设计是针对MCS—51型89C51系列单片机在检测和控制方面的应用，分析温度控制系统实际。在设计中，首先介绍了一下在设计中用到的一些重要芯片，如AT89C51、AD0809、74LS164等，使读者在阅读过程中，对各个芯片的具体功能更加清晰；在温度采集电路设计中，以大量的篇幅介绍了温度采集与数据变换过程、LED数码管显示接口，并将设计的流程图、源程序及电路图有序的列出，给人一种明了的感觉； 由于编者水平有限，加上时间仓促，设计中难免有不妥，请老师们批评指正，在此向老师们表示感谢。 目 录 前言 ·····························································1 设计说明·························································3 一、/D转换成数字量后输出到静态显示部分，显示其温度值。 其中温度范围的计算原理：首先把A/D转换中电位器顺时针旋到底，即模拟信号的输入不衰减，选取两个温度状态T1T2，分别测量出其模拟输出电压V1V2；根据ADC0809的输入范围在0到5伏，即可计算出温度极限。 0伏时对应的温度TL：T1-（V1-0）（T2-T1）/（V2-V1） 5伏时对应的温度TH：T1-（V1-5）（T2-T1）/（V2-V1） 本设计中近似计算TH为150℃，TL为-50℃。 程序中温度的计算原理：首先用温度范围除以0到256（即每个十六进制数的温度增长率），然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，再和最低温度相加，就可以得到实际的温度值。其公式为：TL+AX（TH-TL）/256 TL：显示的最低温度 TH：显示的最高温度 AX：模拟电压所转换的数字量 在A/D转换实验模块中模拟信号输入端的电位器可调节电压输入，用以模拟低温状态下的温度显示，当电位器顺时针旋到底时，输入信号不衰减，显示温度与室温相对应，用做数字显示温度表。 这是一个综合硬件设计控制系统。利用显示电路、键盘电路、A/D转换电路、单片机实现温度过程控制的部件完成类似空调恒温控制的实验。加热器用加热电阻代替。 本设计可以实现将模拟温度信号，转换成数字信号，并经过计算处理后通过LED静态显示电路以十进制形式显示出来，同时显示电路还将显示设定的恒温值，通过键盘可以改变设定值。按一次增加键,恒温值加1℃，按一次减小键,恒温值减小1℃。恒温值在0℃～50℃范围内可调。温度的时实反映过程可参考温度采集系统设计。 注意，当把A/D转换电路模拟信号输入处的可变电阻顺时针旋到底时，电压信号不衰减，显示的是实际温度。当实际温度低于设定的恒定温度2℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，红色LED点亮，加热电阻开始加热。当温度超过设定的恒温值2℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，红色LED熄灭，加热电阻停止加热，制冷采用自然冷却。 调节A/D转换电路模拟信号输入处的可变电阻可以改变模拟量的输入，模拟温度较低时的情况。 一、芯片介绍 1、AT89C51介绍 89系列中，典型的单片机有AT89C51、AT89C2051等。在这里，以这些单片机为典型作简要的介绍，包括它们的主要性能、结构框图以及引脚功能的说明。 方案一： 图1－1 AT89C2051内部结构图 1）主要性能 AT89C2051是ATMEL公司生产的带2K字节闪速可编程可擦除只读存储器(EEPROM)的8位单片机,它具有如下主要特性： 2K字节可重编程闪速存储器 耐久性：1,000写／擦除周期 2.7V～6V的操作范围 全静态操作：0Hz～24MHz 128×8位内部RAM 15根可编程I/O引线 两个16位定时器/计数器 六个中断源 可编程串行UART通道 直接LED驱动输出 图1-1为AT89C2051内部结构图 2）AT89C2051的引脚说明