ATC单片机的温度自动监控系统.docVIP

基于AT89C51单片机的温度自动监控系统 一、设计题目 基于AT89C51单片机的温度自动监控系统 二、设计目的 (1)通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。 （2）培养学生利用单片机进行应用系统开发的能力，掌握单片机应用系统设计的一般方法和步骤，达到能够进行单片机系统设计的目的。 （3）掌握温度信号的输入通道。 三、毕业设计的技术数据： 化学合成对温度检测与控制要求较高，是化工合成工艺的关键环节。 化工合成装置的温度进行检测，并按工艺要求，控制最高加热温度，在升温阶段，控制合成温度采用恒值控制：前期为370℃，中温期为380℃，后期为390℃；控制精度为±3℃；最高温度连续三次达到400℃时发出报警信号。显示检测温度值；每半小时打印一次最高温度值及检测时间；留有扩充余地，以实现多回路控制。 温度检测控制系统 四、毕业设计的任务 1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献 2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容） 3、硬件和软件设计（其中还包括理论分析、设计计算、实验及数据处理、设备及元器件选择等） 4、撰写设计说明书，绘制图纸 5、指定内容的外文资料翻译 6、其它 五、毕业设计的主要内容 1、温度检测控制系统硬件结构设计。 2、温度检测控制系统软件设计。 3、绘制系统总体结构图，系统原理图，软件流程图。 4、按期完成毕业设计说明书的撰写。 5、充分准备，顺利完成答辩。 六、毕业设计提交的成果 1、设计说明书（约1万字左右） 2、图纸（选2#图纸，不少于两张） 3、中、英文摘要（中文摘要约200字，3～5个关键词） 七、毕业设计的主要参考文献和技术资料 八、毕业设计各阶段安排 摘要：以AT89C51单片机为核心部件，设计基于单片机的化工合成工艺温度检测与控制系统，介绍了系统硬件结构和温度检测电路的结构。编写控制系统主程序流程图、A/D转换子程序流程图。以AT89C51单片机为核心的温度测量温度检测与控制、简化了传统常规仪表的电子线路，增加了功能，提高了温度检测准确性和控制可靠性。 关键词：AT89C51单片机；温度检测；硬件结构；A/D转换 图1 温度检测控制系统 图2 信号检测放大及A/D转换电路 图3 步进电机控制系统框图 图4 三相步进电机工作原理框图 图5 步进电机、打印驱动电路图 图6 主程序流程图 电机转动一步的子程序流程图 步进电机驱动程序流程图 A/D转换子程序流程图 课题来源： 化工合成对温度检测与控制要求较高，是化工合成工艺的关键环节。对化工合成装置的温度进行检测，并按工艺要求，控制最高加热温度；在升温阶段，控制合成温度以每小时１５℃的速率上升；加入触媒以后的温度采用恒值控制：前期为３７０℃，中期为３８０℃，后期为３９０℃；控制精度为±３℃最高温度连续三次达到４００℃时发出报警信号。显示 检测温度值；每半小时打印一次最高温度值及检测时间；留有扩充余地，以实现多回路控制。μＰ-４０作为记录打印装置。选用 AT89C51内部定时器，每隔半小时启动ＴＰμＰ-４０打印一次，ＴＰμＰ－４０打印机通过８１５５与单片机相连。为了能随机显示检测的温长值，选用一片８１５５作为ＬＥＤ数码管的接口。步进电机、打印驱动电路如图５。 ２温度检测控制系统软件设计 ２.１系统软件功能 １）检测开关Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４的状态，设定温度控制值，并将控制系统转入相应的加热或降温阶段； ２）启动Ａ／Ｄ转换，连续读取５次转换结果，经滤波和非线性校正处理之后，作为一次温度检测信号，并显示检测的温度值； ３）进行ＰＩＤ运算，按照运算结果，驱动步进电机以调节温度； ４）每隔半小时，由定时器产生中断申请，在中断服务程序中启动打印机，打印记录温度值及检测时； ５）若发现温度超限时，发出报警信号。 ２．２温度检测与控制主程序 主程序功能：完成系统初始化操作；判断温度是否超限，如果超限则转报警处理，如果未超限则读入Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４状态，并根据其输入状态，散转执行相应的功能子程序。主程序流程图如图６所示。 ２．３主要的子程序流程图 １）ＰＩＤ运算子程序：取出温度给定值与测量值，计算出偏差信号e(k)，将e(k)与设定的死区值比较，如果e(k)未超出死区范围，则本次输出调节量为０，返回检测程序；如果e(k)超出死区范围，则计算出p(k)=Pp(k)+ PI(k)+ PD(k)的调节输出值。 ２）步进电机驱动程序：本系统选用三相步进电机，采用三相六拍工作方式，各绕组供电的步进信号由８１５５的Ａ口控制，其转动方向及通电顺序字见表１。 根据步进电机的转向与工作时绕组通电顺序变化规律，可以在８１５５的ＲＡＭ中设置步进电机的控制字表，如