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1、.职业技术学院毕 业 论 文题 目 电烤箱温度控制系统 院系名称： 职业技术学院 专业班级： 计算机应用技术 学生： 双银 *： 120401127 指导教师： 黄河 2021 年 月 日1. 电烤箱温度控制系统的设计摘 要温度是科学技术中最根本的物理量之一，物理、化学等学科都离不开温度。在实验研究和工业生产中，比方机械制造、化工、电力、石油、冶金、航空航天等领域，都离不开温度的研究，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。在实际的生产环境和科学实验中，我们要对温度进展有效的控制，可以采用数字调节仪表或者模拟，但是它们却存在着一定的缺陷。而用单片机进展温度的调节就具备更高的可靠性和灵活
2、性。基于单片机所组成的数据采集和控制系统，被广泛的应用于各个领域。本文介绍了以AT89C52单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱温度控制系统由两个局部组成：硬件局部和软件局部。其中硬件局部包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、A/D转换电路、键盘和显示电路。软件局部包括：主程序、运算控制程序和各种功能实现模块程序。关键词：单片机，电烤箱，温度，控制。1.目录1引言11.1课题研究的意义11.2温度控制系统国外开展现状11.3温度控制器的开展前景11.4课题研究的主要容及要求22电烤箱温度控制系统整体方案设计32.1电烤箱温度控制系统的方案概述32.2温度控制系统硬件体系构造设计33硬件
3、电路的设计43.1单片机电路的选用4中央处理器CPU43.1.2 AT89C52单片机引脚功能53.1.3 AT89C52单片机存储器63.1.4 AT89C52单片机时钟电路及时序73.1.5 AT89C52单片机的复位电路83.1.6 AT89C52单片机的指令系统93.2传感器电路的选用9传感器概述9传感器的分类9传感器的根本特性10热电阻的测温线路113.3 A/D转换电路的设计113.3.1 A/D转换器的性能指标113.3.2 A/D转换的一般工作过程123.3.3 A/D转换器MA*1241123.4键盘电路的设计15键盘简介15键盘接口需解决的问题151.矩阵式键盘163.5
4、LCD显示电路设计173.5.1 LCD的概述173.5.2 LM016L型LCD173.6放大器电路设计193.6.1 BJT放大电路193.6.2 集成电路运算放大器193.7温度反响控制的实现电路203.8抗干扰电路设计20干扰的来源与分类20抗干扰措施214程序设计224.1工作流程224.2功能模块224.3温度控制程序流程图235 结论24参考文献25致27附录28附录291.1 引言1.1课题研究的意义温度的测量以及控制在工业生产中广泛应用，在工农业生产、科研以及日常生活等领域都有重要的地位。温度控制系统是人类供热和取暖的主要设备的驱动来源，至今也有两百多年的历史。随着生产力的开
5、展和对温度控制精度的要求不要提高，从低级到高级，从简单到复杂，温度控制系统得到迅猛开展。现在智能温度控制系统普遍应用于社会生活、工业生产的每个领域，适合于汽车、电力、电子、材料等行业，成为国家开展国名经济的重要热工设备之一1。在现代化建立的进程中，能源的需求十分大，我国与兴旺国家相比，能源的利用率比拟低。所以研究温度控制系统有着非常重要的意义2。1.2温度控制系统国外开展现状国虽已经普遍使用温度控制系统，但技术水平仍然不高，与兴旺国家相比有着较大差距3。目前，我国在这方面的技术水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位控制及常规PID控制器为主，它也只能适应一般温度控制，难以控制
6、复杂、时变、滞后的温度控制系统，而智能化、自适应控制仪表等应用于较高级控制场合的温度控制器，国技术水平还不成熟。国外已经有较多比拟成熟的产品，但是国外技术的性和我国开发研究工作的滞后，还没开发出性能可靠的自整定软件。控制参数主要靠人工经历和现场调试确定。国外温度控制器开展1.速度快，同时在自适应、智能化等方面取得了相应成果。美国、日本、德国等技术领先，生产出了一批性能优异的温度控制器和仪器仪表，并在各行各业普遍应用4。它们主要有以下的特点：一是可以在大滞后、大惯性等复杂系统中进展温度控制；二是可以在受控系统过程复杂、参数时变的系统中进展温度控制；三是温度控系统广泛采用自校正控制、模糊控制、人工
7、智能等理论及计算机技术，运用先进的技术，控制的围广泛；四是温度控制器一般都具有自动整定功能，借助计算机软件技术的帮助，温度控制器具有对温度控制参数和特性进展自整定功能。五是控制精度高、抗干扰能力强的优点。5可以看出，国外温度控制系统正朝着智能化、高精度、微型化等方面快速开展6。1.3温度控制器的开展前景目前社会上温度控制器大多采用智能调节器，国生产的调节器分辨率和精度较低，温控效果不是很理想，价格廉价，国外调节器分辨率和精度较高，价格较高。通过对智能控制算法及相关温度控制器的研究，设计出了一整套的温度控制系统，将嵌入式引进温度控制系统中，参加LCD显示和键盘。可以清楚显示系统的运行状态，用户可
8、以根据实际情况随时更改初始数据，使温度控制系统更加智能化。此设计方法弥补了国调节器精度低的缺点。如果我国的大中型企业使用技术水平高的温度空设备，可以提高生产效率，降低能源消耗7。嵌入式温度控制系统符合国家提出的“节能减排的要求，符合经济开展要求，具有十分广阔的市场前景8。比方电力部门1980年产生的废气是现在的八倍，相当于多开采了三个中型煤1.矿。在微电子行业中，温度控制系统的重要性也越来越大。因此，温度控制系统前景十分广泛，研究温度控制系统的意义也是非常重大。1.4课题研究的主要容及要求本设计当中本人的主要工作如下：1.主要容：设计一个电烤箱温度控制系统，要求在一定围电烤箱温度保持在设定温度
9、上；要求温度围为0-200；温度值、控制参数等可以手动设置并能显示设定温度、实际温度等；系统的启动和停顿等操作可以通过键盘控制；温度控制精度要求在正负5。2.根本要求：以AT89C52单片机为核心控制单元，设计包括：a).硬件电路的设计：包括单片机电路，A/D转换电路，放大电路，传感器电路，键盘和显示电路。b).通过对单片机编程，在LCD液晶上显示设置温度和实际温度。c).整合程序，保证电烤箱温度控制系统得以实现。d).完善程序：增加系统的稳定性，使温度误差在允许的围。1.2电烤箱温度控制系统整体方案设计2.1电烤箱温度控制系统的方案概述电烤箱温度控制系统大致可分为温度的测量、传输、A/D转换
10、，再通过单片机按照设置的程序进展比拟，确定是否继续加热，并且在LCD上显示设置温度和实际温度。电烤箱是一种烘烤食物的电热器具，它通过电热元件所发出来的辐射热进展加热。电烤箱的温度围一般为室温到250。通常升温到200大约需要20分钟时间，通过程序可以控制加热时间，如果设置的时间比拟短，电热元件产生的功率比拟大，电烤箱加热的温度会超过设置的温度，然后停顿加热；如果程序设置的时间充裕，电烤箱会缓慢加热到设置温度，并且精度比拟高。2.2温度控制系统硬件体系构造设计电烤箱温度控制系统以AT89C52单片机为核心，外部加上一些电路，由LM016L型的LCD显示设置温度和实际温度，电烤箱的温度，由温度传感
11、器检测，经放大后通过A/D转换器转换为二进制数，单片机要不断扫描A/D转换器输入的温度数据，并且与设置的温度进展比拟，来控制是否继续加热。当电烤箱温度到达设置的温度时，停顿加热；当电烤箱温度低于设置的温度时，继续加热，直到加热到设置温度。当单片机工作异常时，可以按复位键使得单片机工作正常。电烤箱温度控制系统构造图如图2-1所示。电炉光耦继电器传感放大器ADC单片机温度显示键盘控制声音报警图2-1电烤箱温度控制系统构造图3硬件电路的设计温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化快慢的特点
12、，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以AT89C52单片机为检测控制中心的温度控制系统，显示采用LCD显示。该设计构造简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。系统的硬件局部包括单片机电路、A/D转换器、放大器、传感器、键盘及显示电路五大局部。3.1单片机电路的选用单片机由于体积小、可靠性高、使用方便的特点，使它得到广泛应用。根据温度控制系统的特点，本次设计采用AT89C52单片机。AT89C52单片机是美国Inter公司生产的8位单片机系列，是目前应用最为广泛的一种单片机系列9。主要包括CPU、存储器、I/O接口和时钟电路等局部。3.1.1中央处理器CPUC
13、PU是单片机的核心，是单片机的控制和指挥中心，由运算器和控制器等部件组成。89C51单片机的运算器包含一个8位算术、逻辑运算单元ALU，两个8位暂存器1、2，8位累加器ACC，以及程序状态存放器PSW和存放器B等等。ALU：可对4、8、16位的数据进展操作，能做代数运算、逻辑运算、大小比拟、位数调整等运算。ACC：就是我们经常说的累加器，把存储在它里面的数据送入经暂存器2，然后再送到ALU的输入端，再和暂存器1里的数据进展运算，运算返回的值又送回累加器。此外，ACC还经常作为传送数据的中转站。它的工作量是最大的。用助记符A表示。PSW：程序状态存放器，8位，它显示指令执行后的状态信息，相当于标
14、志存放器。PSW中的各种状态是用来提供应程序查询和判别之用的。存放器B：8位存放器，在乘、除运算时，B存放器用来存放一个操作数，也可来存放运算后的一局部结果；假设不做乘、除运算，则可以作为通用存放器使用。控制器它是由指令存放器IR、程序计数器PC、振荡器、指令译码ID和定时电路等组成的。程序计数器PC：由高8位PCH计数器和低8位PCL计数器组成。PC用来记录程序的字节地址，程序将要执行的下一条指令的地址是存储在PC中的。要想改变程序执行的方向可以通过改变PC的容。指令存放器IR和指令译码器ID：经PC指定的Flash ROM地址后，取出来的指令先是经过指令存放器送到指令译码器，由指令译码器对
15、指令进展译码同时送给PLA一系列的控制信号，来执行规定的操作。振荡电路及定时电路：此系列单片机本身就带有振荡电路，当我们要用到此功能是仅需要外接一个石英晶体和调频电容，电容的频率可以设置在24MHz之得到的脉冲就可以作为根本节拍，也就是时间最小单位10。3.1.2 AT89C52单片机引脚功能AT89C52单片机的引脚构造有双列直插封装方式和方形封装方式。图3-1为引脚构造图。图3-1 AT89C52单片机引脚构造图a).电源引脚：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。b).外接晶体引脚：*TAL1、*TAL2：这两个引脚是用来接外部晶体以及微调电容的。也可以将其当做反相放大器的输入端和输出端，晶体的固有频率决
