課程設計報告

目錄引言2第1章技術指標3

1.1基本功能要求3

1.2提高功能要求3

1.3 設計條件5

第2章系統設計方案5

2.1 原理圖設計5

2.2硬體設計5

2.3 軟體設計6

第3章單元電路設計18

3.1控制部分電路設計18

3.2 矩陣鍵盤電路設計18

3.3 顯示部分電路設計19

3.4 電源轉換電路設計19

3.5 溫控爐加熱驅動模組電路設計20

3.6溫度採集模組電路設計21

3.7電路圖設計21

第4章測試與調整22

4.1 電源電路測試22

4.2顯示電路測試22

4.3微控制器控制電路測試22

4.4矩陣鍵盤電路檢測22

4.5 pwm輸出電路檢測22

4.6溫度採集電路檢測23

4.7驅動電路檢測23

4.8總體電路測試23

第5章設計小節24

5.1設計任務完成情況24

5.2問題及改進24

5.3心得體會25

附錄一：原理圖26

引言隨著計算機技術的發展和普及,以微控制器為核心的小型嵌入式裝置,已經在工業自動化、辦公自動化等領域得到了日益廣泛的應用

本課題對工業物件中主要的被控引數電阻爐爐溫進行研究，設計了硬體電路和軟體程式。硬體電路選用stc89c52微控制器及ds18b20，以stc89c52微控制器為主體，構成乙個能進行較複雜的資料處理和複雜控制功能的智慧型控制器，使其既可與微機配合構成兩級控制系統，又可作為乙個獨立的微控制器控制系統，具有較高的靈活性和可靠性。微控制器根據輸入的各種命令，進行智慧型演算法得到控制值，輸出pwm脈衝訊號，通過驅動電路和整流橋驅動mosfet，從而加熱電阻爐。

軟體程式採用兩重中斷巢狀方式。提出了pid控制的方法，即調節三個引數，來實現控制,具有省時、高效的特點，為實現簡易的自整定控制帶來方便。

關鍵詞微控制器；溫度控制；調節；計算機**；pid

第1章技術指標

1.1 基本功能要求：

內容：應用計算機的實時監控和溫度測量技術，採用微控制器、溫度檢測電路、溫度控制電路等，實現電阻爐爐溫的實時監控。

要求： 1.1.1採用微控制器及相應的組成部件完成電阻爐溫度控制系統設計，包括硬體電路和軟體程式設計；

1.1.2測溫範圍0～100℃，使其系統控制的溫度保溫值的變化範圍為30～60℃；

1.1.3可根據按鍵設定目標溫度，能夠顯示控溫時的實際爐溫和恆溫時間等資訊。

1.2 提高功能要求：

1.2.1 對其主電路和控制電路設計相應的保護電路，使其安全可靠地工作；

1.2.2對影響溫度控制時間和精度的因素進行分析，改進相應的計算機控制演算法，完成計算機控制高效的演算法設計。

1.3設計條件

1.3.1電源條件：雙路穩壓電源0v～30v可調，220v直流電源

1.3.2測試條件：雙路示波器ds5062c，萬用表

1.3.2元件清單：如表1.1示。

元件清單

表1-1

第二章系統設計方案

2.1原理圖設計

根據設計要求設計原理圖如入2-1所示。

圖2-1原理圖

2.2硬體設計

該設計本系統由stc89c52rc 微控制器最小系統及其外圍電路組成，微控制器系統有自己的電源模組、顯示模組、溫度採集模組，如圖2-1所示。用微控制器的p0口接上拉1k電阻接液晶1602的資料口，p3~6和p3~7口接液晶1602的rs和en 端。p1口接4*3的矩陣鍵盤，通過按鍵進行設定溫度設定。

鍵盤的列口通過7420四輸入與非門接p3~2中埠。p2~0接ds18b20的資料口，用於採集溫度。p2~2作為pwm輸出，用於溫度的控制。

電路圖如圖2-2所示。

圖2-2硬體電路方框圖

2.3軟體設計

2.3.1軟體設計方案

通過外部按鍵設定要求溫控爐恆定的溫度，用外部中斷0撲捉按鍵。通過ds18b20採集溫度，通過定時器1沒10秒鐘採集一次溫度。通過定時器0輸出pwm波。

液晶時刻顯示設定溫度，當前採集溫度，pwm輸出占空比，溫度恆定時間。

溫度控制採用pid控制，du=kp*(error[2]-error[1])+ki*error[2] +kd*(error[2]-2*error[1]+error[0])；將採集回來的溫度與設定溫度進行比較，在設定溫度差t1範圍內採用純p控制；當採集溫度在溫度差t2範圍內採用pi控制；當採集溫度在溫度差t3範圍內是pwm輸出恆0，通過餘熱使溫度公升到設定溫度範圍內。

2.3.2軟體流程

軟體流程圖如圖2-5所示。

圖2-3軟體流程圖

2.3.3程式清單（含必要的注釋）

#include<>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit ds=p2^0;

sbit warn=p2^1;

sbit pwm_output=p2^2;

sbit p3_2=p3^2;

sbit lcdrs=p3^6;

sbit lcden=p3^7;

uchar code table="0123456789.";

uchar receive[2];

int error[3];

uchar pwm_flag,clear_flag,key_flag,time_flag,ui_flag;

uchar key,key_temp,keyscan,point,t1,t2,t3,collect_con,time_con;

uint duty;

int ui;

int time;

int du;

float kp,ki;

uint temp,temp1;

float f_temp;

uchar a,b;

void delay(uint z)//延時函式

void write_com(uchar com)//液晶顯示驅動函式

void write_data(uchar date)

void duty_input(char t_duty) //pwm輸出

void lcd_init液晶顯示初始化

void init()

{ ea=0;

tmod=0x11定時器初始化

th1=0x3c;

tl1=0xb0;

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