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1、 毕业设计（论文） 毕业设计（论文）题目：低温热加工系统设计 姓 名 ： 系 别 ： 电子信息工程 专 业 ： 电子科学与技术 班 级 ： 2004电科（二）班 学 号 ： 指导老师 ： 目录一. 前言 1二. 系统硬件设计 1 2.1 单片机的选择 1 2.2 MCS-51单片机的功能特性和引腿信号 2 2.2.1 MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品，其主要功能如下 2 2.2.2 引脚功能说明 3 2.3 MCS-51单片机存储器配置4 2.3.1 程序存储器 42.3.2 数据存储器 52.4 系统的时序 5 2.4.1 机器周期和指令周期 6 2.4.
2、2 系统指令的取指/执行时序 6 2.5 单片机的时钟电路 6 2.5.1 内部时钟方式 6 2.5.2 外部时钟方式 7 2.6 复位电路和复位状态 7 2.6.1 复位电路 7 2.6.2 复位状态 82.7 A/D转换器的基本工作原理82.7.1 取样和保持 9 2.7.2 量化和编码 9 2.7.3 A/D转换器的主要电路形式 9 2.7.4 A/D转换器的主要技术指标 11 2.8 热电偶传感器测温系统的应用122.8.1 热电偶测温基本原理 122.8.2 热电偶的应用原理 122.8.3 热电偶的选择 13三. 系统软件设计 133.1 温度检测和变送器133.2 接口电路 14
3、3.3 温度控制电路153.4 温度控制的算法和程序框图 163.5 温度控制算法 163.6 温度控制程序框图 16 3.6.1主程序框图 17 3.6.2中断服务程序框图 17 3.6.3 主要子服务程序框图 173.7 实验程序 18 总结 20 低温热加工系统设计论文 一：前言 单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，把单片机应用于温度控制中，采用单片机做主控单元，无触点控制，可完成对温度的采集和控制的要求。所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又
4、降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用 设计的任务：设计一个 低 温200 o C 600 o C 的单片机温控系统，传感器可选接触式高温热电偶。系统要求有自动控制，显示和控制算法，画出系统的方框图，原理图。软件设计的流程图及主程序，执行元件选用进气阀门的开度设计步进电机控制。 关键字：单片机，温度，A/D转换器，芯片，89C51。 二：系统硬件设计 2.1 单片机的选择 MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当
5、成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。 MCS-51以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“名机”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。正因为其优越的性能和完善的结构，导致后来的许多厂商多沿用或参考了其体系结构，有许多世界大的电气商丰富和发展了MCS-51单片机，象PHILIPS、Dallas、ATMEL等著名的半导体公司都推出了兼容MCS-51的单片机产品，就连我国的台湾WINBOND公司也发展了兼容C51(人们习
6、惯将MCS-51简称C51,如果没有特别声明，二者同指MCS-51系列单片机)的单片机品种。 近 年来C51获得了飞速的发展，C51的发源公司INTEL由于忙于开发PC及高端微处理器而无精力继续发展自己的单片机，而由其它厂商将其发展，最典型的是PHILIPS和ATML公司，PHILIPS公司主要是改善其性能，在原来的基础上发展了高速I/O口，A/D转换器，PWM(脉宽调制)、WDT等增强功能，并在低电压、微功耗、扩展串行总线(I2C)和控制网络总线(CAN)等功能加以完善。 图2-1 MCS-51的结构框图 2.2 MCS-51单片机的功能特性和引腿信号 2.2.1 MCS-51系列单片机主要
7、包括8031、8051和8751等通用产品，其主要功能如下： 8位CPU 4kbytes 程序存储器(ROM) 128bytes的数据存储器(RAM) 32条I/O口线 111条指令，大部分为单字节指令 21个专用寄存器 2个可编程定时/计数器 5个中断源，2个优先级 一个全双工串行通信口 外部数据存储器寻址空间为64kB 外部程序存储器寻址空间为64kB 逻辑操作位寻址功能 双列直插40PinDIP封装 单一+5V电源供电 2.2.2 引脚功能说明 MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线
8、两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： Pin20: 接地脚。 Pin40: 正电源脚，正常工作或对片内EPROM烧写程序时，接+5V电源。 Pin19: 时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。 Pin18: 时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。 8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。 输入输出(I/O)引脚： Pin39-Pin
9、32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin1为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚，这些输入输出脚的功能说明将在以下内容阐述。 Pin9: RESET/V pd 复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM
10、（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态如下表： 图2-2-2 8051的初始态 Pin30: ALE/ 当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。 如果单片机是EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。 Pin29: 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执
11、行。 Pin31: EA/V pp 程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。 在编程时，EA/V pp 脚还需加上21V的编程电压。 2.3 MCS-51单片机存储器配置 MCS-51的存储器结构与常见的微型计算机的配置方式不同，它把程序存储器和数据存储器分开，各有自己的寻址系统、控制信号和功能。程序存储器为只读存储器（ROM），用来存放程序和始终要保留的常数。数据存储器为随机存取存储器（RAM），通常用来存放程序运行中所需要的常数或变量。 2.3.1 程序存储器 程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。 程序存储器以程序计数器 PC作地址指针，通过 16位地址总线，可寻址的地址空间为 64K字节。 在 8051/8751片内，分别驻留最低地址空间的4K字节 ROM/EPROM程序存储器（内部程序存储器），而在8031片内，则无内部
