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1、科技大学毕业设计基于单片机的电烤箱控制系统设计学生：裴强强 指导教师：刘畅内容摘要：随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。随着机电控制技术的发展，主要体现出了单片机和PLC两种控制方式。本设计采用单片机控制。单片机在日常生活中的运用越来越广泛。温度控制在工业生产中经常遇到。从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响
2、到产品的质量。单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。文章最后对本设计进行了总结。对温度控制系统的发展提出了几点建议。关键词 ：单片机 温度 电烤箱 控制Single-chip based on the ovens temperature control system designAbstract: With the con
3、tinuous development of society, peoples ability to transform nature of the advance has been. The birth of the machine for us to reduce some or all of the mental and physical. The birth of electronic technology has brought even more earth-shaking changes. Electrical and mechanical engineering control
4、 systems become integrated with the microelectronic technology common key technologies. People can make through its machinery in full accordance with the wishes of their own to implement. With the development of electrical and mechanical control techniques, mainly reflecting the two types of single-
5、chip computer and PLC control. The design uses a single-chip control. Single-chip microcomputer use in their daily lives more and more widely. Temperature control in industrial production are often encountered. Chemicals from oil to electricity production, Or even some products in the production pro
6、cess control of temperature directly affects the quality of the product. Single-chip temperature control both now and will play an important role in the future. This paper introduces the AT89C51 single-chip microcomputer as the core of the oven temperature control system. Hardware components which i
7、nclude: Single-chip circuit, sensor circuit, amplifier circuit, converter circuit, as well as the keyboard and display circuit. Software include: the main program, operator control procedures, as well as the realization of the functional modules of the program. Finally. Keywords: Microcontroller Tem
8、perature Electric ovens Control目 录前 言11 概 述11.1 技术指标11.2 控制方案22 硬件部分设计22.1 单片机电路设计22.1.1 中央处理器CPU22.1.2 运算器32.1.3 AT89C51单片机引脚功能42.1.4 引脚功能52.1.5 控制线62.1.6 AT89C51单片机的存储器结构62.1.7 AT89C51单片机的并行I/O端口62.1.8 AT89C51单片机时钟电路及时序72.1.9 复位电路72.1.10 AT89C51单片机的指令系统82.2 传感器电路设计82.2.1 传感器概述82.2.2 传感器的基本特性92.2.3
9、 热电阻的测量电路及应用102.3 A/D转换电路设计112.3.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809112.4 放大器电路设计142.4.1 交流放大器电路142.4.2 直流放大器电路172.4.3 运算放大器电路172.4.4 集成运算放大器概述182.5 键盘及显示电路的设计182.5.1 键盘接口电路182.5.2 LED显示器接口电路202.6 抗干扰电路设计212.6.1 电磁干扰的形成因素222.6.2. 干扰的分类222.6.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法222.6.4 硬件抗干扰措施223 软件部分设计233.1 工作流程233.2 功能模块243.3 资源分
10、配243.4 功能软件设计243.4.1 键盘管理模块243.4.2 显示模块273.4.3 温度检测模块293.4.4 温度控制模块303.4.5 温度越限报警模块323.4.6 主程序和中断服务子程序334 结 论35附 录37参考文献38I基于单片机的电烤箱控制系统设计前 言随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。机电控制实现了以电气来控制机械。单片机的出现使机电控制技术突飞猛进。单片机出现的历史并不长，但发展迅猛。自1975年美国德克斯仪器公司首次推出8位单片机TMS-1000后才开始快速发展。1976年9月，美国Intel公司首次推出M
11、CS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新的阶段。1983年Intel公司推出的MCS-96系列、1987年Intel公司又推出的80C96等位16位单片机。近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。单片机发展之快、品种之多。其中最常用的主要有：AT89系列单片机、AVR单片机Motorola公司的M68HC08系列单片机以及PIC单片机。随着社会的发展，单片机的特点体现在体积小、可靠性高、使用方便等方面。根据温度控制的特点，本次设计采用AT89C51单片机为控制核心，采用数字PID控制算法。实现对电烤箱的温度的控制。通过本次设计进一步详细说明单片机控制系统
12、在社会生活中的应用。为以后进一步应用单片机系统提供帮助。1 概 述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，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AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。1.1 技术指标电烤箱的具体指标如下：a.电烤箱由2 千瓦电炉加热，最高温度为500。 b.电烤箱温度可预置，烤干过程恒温控制，温度控制误
13、差小于或者等于2。c.预置时显示设定温度，烤干时显示实时温度，显示精确到1。d.温度超出预置温度5时发声报警。e.对升降温过程的线性是没有要求的。1.2 控制方案产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就温度控制系统的动态的特性来讲，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的线性性能要求较高时，多采用PID算法来实现温度的控制。本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，当烘干箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温的控
14、制。 2 硬件部分设计系统的硬件部分包括单片机电路、A/D转换器、放大器、传感器、键盘及显示电路五大部分。其各部分连接关系如图2-1所示。 图2-1 电烤箱温度控制系统结构2.1 单片机电路设计随着社会发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便的特点在社会生活中达到广泛应用。根据温度控制特点，本次设计采用AT89C51。以下对其进行详细介绍。AT89C51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机的系列。也是目前应用最为广泛的一种单片机系列。其内部结构简化框图如下所示。AT89C51系列单片机主要有CPU、存储器，IO接口电路及时钟电路等部分组成。2.1.1 中央处理器CPU中央处理器CPU是
15、单片机的核心。是计算机的控制指挥的中心。同一般微机的CPU类似。AT89C51单片机内部CPU包括控制器和运算器。如图2.1.2-12.1.2 运算器AT89C51运算器电路以算术逻辑单元ALU为核心。有累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状态寄存器PSW和布尔处理机共同组成。它主要完成数据的算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。运算结果的状态由程序寄存器PSW保存。A. 算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B算术逻辑单元ALU不但能完成8位二进制的加、减、乘、除等算数的运算。而且还能对8位变量进行逻辑“与”“或”“异或”循环位移等逻辑的运算。累加器ACC(简称累加器A) 为一个8位寄存器，它是CPU中使用最频繁寄存器。专门存放操作数或运算结果。图2.1.2-1 AT89C51单片机内部结构简化框图B程序状态寄存器程序状态寄存器PSW是一个8位
