1、 计算机控制技术课程设计 电烤箱温度计算机控制系统设计电烤箱温度计算机控制系统设计 学生姓名 学 号 学院名称 专业名称 电气工程及其自动化 指导教师 2011 年 06 月 03 日 I 目目 录录 第1章 题意分析与解决方案 .1 1.1 技术指标 2 1.2 控制方案 2 第 2 章 硬件设计 3 2.1 单片机电路设计. .4 2.1.1 AT89C51AT89C51 单片机引脚功能。5 2.1.2 AT89C51 单片机时钟电路及时序.5 2.1.3 AT89C51 单片机复位电路.5 2.2 温度检测电路设计 6 2.2.1 温度传感器.8 2.2.2 变送器. .8 2.3 温度
2、控制电路设计. .8 2.4 键盘及显示电路设计. .10 2.4.1 键盘电路设计.10 2.4.2 数码管显示电路设计.11 第 3 章 控制程序设计.14 3.2 功能模块.14 3.2 功能模块 .14 3.3 资源分配模块 . 14 3.3 软件功能设计 14 3.4.1 键盘管理. .15 3.4.2 显示管理 16 3.4.3 温度检测模块.18 3.4.4 温度控制模块.19 3.4.5 警告模块19 3.4.6 主程序模块. 20 第 4 章 设计结果分析及问题讨论22 4.1 本次温度控制系统设计中存在的问题及其解决方法22 4.2 单片机控制系统的发展方向. .22 II
3、 结论. 23 参考文献. 24 附录. 25 附录 1. 25 附录 2. 25 1 1 提义分析与解决方案 1.1 技术指标 电烤箱的具体指标如下： （1）电烤箱为一封闭长方体结构， （2）烤箱内尺寸：0.8m0.6m0.4m。 （3）加热器件为一 1kw（220v）电热丝。 （4）从室温开始升温到 100系统调节时间 ts5 分钟，超调量10%。 （5）控制温度范围为 50200连续可调。 （6）显示实时温度，显示精确到 1。 （7）温度超出预设温度正负 5发生报警。 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 制系统的动态特性来讲，基本
4、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 算法来实现温度控制。 本系统是一个典型的闭环系统控制。从技术指标来看，系统对控制精度的要求不高，对 升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，即但烤箱达到设定 温度附近（略小于）断开电阻丝加热，当温度降到低于设定值时接通加热，从而实现恒温 控制 2 2 硬件部分设计 系统的硬件部分包括单片机电路设计、传感器电路设计、 A/D 转换电路设计、 放大器电 路设计、键盘及显示电路设计五部分。 图 2-1 电烤箱温度控制结构 2.1 单片机电路设计 单片机的优点： 有优异的性能价格比。 集成度高，体
5、积小，可靠性好。 控制能力强。 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。 易扩展。 目前，应用广泛的主流机型是 80C51 系列 8 位单片机。该机型具有性能价格比高；开 发装置多；国内技术人员熟悉；芯片功能够用适用；有众多芯片制造厂商加盟，可 广泛选择等优点，此次我们采用美国 intel 公司生产的 AT89C51 单片机，其中主要包括有 CPU、存储器（RAM 和 ROM） 、IO 接口电路及时钟电路等 2.1.1 AT89C51 单片机引脚功能 3 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。 图 2-3 单片机引脚图 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS
6、- 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有 4 根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲 ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源。 EA 功能：内外 ROM 选择端。 Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。 4.I/O 线 80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 个引脚。P3 口还具有第 二功能，用于特殊信号输入输出和控制
