高精度长寿命大功率恒温器电气控制设计论文.doc

高精度长寿命大功率恒温器电气控制设计毕业论文 目 录 第一章 系统简介 1 1.1ATmega8单片机简介 1 1.1.1简单概述 1 1.1.2主要特性 1 1.1.3管脚说明 2 1.2检测元件的比较及选择 3 1.2.1热敏电阻 3 1.2.2 AD590 3 1.2.3 DS18B20 4 1.3控制元件的比较及选择 4 1.3.1固态继电器 4 1.3.2交流接触器 5 1.3.2晶闸管触发电路 5 1.4系统的组成 6 1.5温度控制的工艺要求 7 1.5.1 全速升温段 7 1.5.2 调温段（亦称保温段） 7 1.5.3 自然降温段 7 第二章 系统整体方案设计 8 2.1确定系统任务 8 2.2系统的组成及工作原理 8 2.3电阻炉的数学模型及炉温控制曲线 9 第三章 硬件设计 10 3.1主机电路的设计 10 3.2电源电路的设计 10 3.3温度检测电路的设计 11 3.4显示电路的设计 14 3.5 控制执行电路 17 3.6键盘设置电路的设计 19 3.7过限报警电路 19 第四章 软件设计 20 4.1主程序的设计 20 4.2 PID参数的计算 20 第五章 测试与调整 23 5.1 主机电路的测试 23 5.2 显示电路的测试 23 5.3 温度检测电路的测试 23 5.4 控制执行电路的测试 23 5.5 硬件测试实物图 24 5.6 PID参数的测试 25 结束语 28 致 谢 30 参考文献 31 附录A：程序清单 32 附录B：DS18B20驱动 41 附录C：SMC1602A驱动 44 第一章 系统简介 1.1ATmega8单片机简介 1.1.1简单概述 ATmega8是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间， ATmega8 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。具体的引脚图如图1-1所示。 图1-1 ATmega8引脚图 1.1.2主要特性 高性能、低功耗的 8 位AVR微处理器 先进的RISC 结构 130 条指令 – 大多数指令执行时间为单个时钟周期 32个8 位通用工作寄存器 全静态工作 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS 只需两个时钟周期的硬件乘法器 非易失性程序和数据存储器 8K 字节的系统内可编程Flash，擦写寿命: 10,000 次 具有独立锁定位的可选Boot 代码区，通过片上Boot 程序实现系统内编程真正的同时读写 512 字节的EEPROM，擦写寿命: 100,000 次 1K字节的片内SRAM 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密 外设特点 两个具有独立预分频器8 位定时器/ 计数器, 其中之一有比较功能 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器 具有独立振荡器的实时计数器RTC 三通道PWM TQFP与MLF 封装的8 路ADC， 8 路10 位ADC PDIP封装的6 路ADC，8 路10 位ADC 面向字节的两线接口 两个可编程的串行USART 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 片内模拟比较器 特殊的处理器特点 上电复位以及可编程的掉电检测 片内经过标定的RC 振荡器 片内/ 片外中断源 5种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式及Standby 模式 I/O 和封装 23个可编程的I/O 口 28引脚PDIP 封装,32 引脚TQFP 封装,32 引脚MLF 封装 工作电压 2.7 - 5.5V (ATmega8L) 4.5 - 5.5V (ATmega8) 速度等级 0 - 8 MHz (ATmega8L) 0 - 16 MHz (ATmega8) 4 Mhz 时功耗, 3V, 25°C 工作模式: 3.6 mA 空闲模式: 1.0 mA 掉电模式: 0.5 μA 1.1.3管脚说明 VCC ：数字电路的电源。 GND ：地。 端口B(PB7..PB0)：为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B 处于高阻状态。通过时钟选择熔丝位的设置， PB6 可作为反向振荡放大器或时钟操作电路的输入端。通过时钟选择熔丝位的设置PB7 可作为反向振荡放大器的输出端。若将片内标定RC 振荡器作为芯片时钟源，且ASSR 寄存器的AS2 位设置，PB7..6 作为异步 T/C2 的输入端。 端口C：(PC5..PC0) 端口C 为7 位双向I/O 口，具