电热箱单片机的温度控制系统设计方案

1 电热箱单片机的温度控制系统设计方案 学生姓名 所在班级 电气 导师姓名 导师职称 副教授 论文题目 电热箱单片机温控系统设计 题目 分类 1应用与非应用类：工程 科研 教学建设 理论分析模拟 2软件与软硬结合类：软件硬件软硬结合非软硬件 （ 1、 2 类中必须各选一项适合自己题目的类型在内打） 主要研究内容及指标： 电热箱用电热丝加热，温度探头感应出电热箱中的温度，放大器将温度信号传输给 A/ A/ D 转换器把温度信号转换成数字信号，这个数字信号输入单片机与人为设 定的温度值进行比较后发出控制信号，经光电隔离器去驱动双向可控硅以调节加在电热丝上的电压，从而控制电热箱的温度。 主要参考文献： 1何立民主编 北京：北京航空航天大学出版社， 2何立民主编 1）（ 7） 京航空航天大学出版社， 19931999 3胡健主编 北京：机械工业出版社， 2004 45肖洪兵 郭速学编著 北京：北京航空航天大学出版社， 段规划： 阅有关技术资料，构思设计方案。 题报告。 件电路设计。 成毕业设计，准备第一次论文答辩。 完善毕业设计，准备第二次论文答辩（如第一次答辩未通过）。 开题时间 成论文时间 家审定意见： 系主任签字： 年 月 日 注： 1任务书由指导教师填写后交给学生，要 求学生妥善保存。 2此任务书夹于论文扉页与论文一并装订，作为论文评分依据之。 前言 温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。另外在各高等院校的实验室中，无不将温度作为被控参数，构成微机测控系统，供学生作综合实验或课程设计。可见温度控制电路广泛应 用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。 温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。 在温度的测量技术中，接触式测温发展较早，这种测量方法的优点是 :简单、可靠、低廉，测量精度较高，一般能够测得真实温度 ;但由于检测元件热惯性的影响，响应时间较长，对热容量小的物体难以实现精确的测量，并且该方法不适宜于对腐蚀性介质测温，不能用于极高温测量，难于测量运动物体的温度。非接触式测温是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法，其优点是不破坏被测温场，可以测量热容量小的物体，适于测量运动 温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快。但也存在测量误差较大，结构复杂，价格昂贵等缺点。因此，在实际的测量中，要根据具体的测量对象选择合适的测量方法，在满足测量精度要求的前提下尽量减少人力和物力的投入。 温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类 :动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度 恒定在某一数值上，且要求其波动幅度 (即稳态误差 )不能超过某一给定值。本课题所研制的电热器单片机温控系统就是要实现恒值温度控制的要求，故以下仅对恒值温度控制进行讨论。 本设计所研究的主要内容以 必须快速准确采取各种待测参数转化为数字量。由于要求的精度很高，采集系统应尽可能的排除谐波干扰，充分利用高精度 A/高所测物理量的精度。 该单片机控制 系统功能 ： 温度探头（ 应出电热箱中的温度，放大器将温度信号传输给 A/ D 转换器， A/D 转换器把温度信号转换成数字 信号，这个数字信号输入单片机与人为设定的温度值进行比较后发出控制信号，经光电隔离器去驱动双向可控硅以调节加在电热丝上的电压，从而控制电热箱的温度。 1 1 绪论 题背景 对电热箱的温度控制以往主要采用常规仪器仪表加接触器的断续控制方法 ,装置多、体积大、温度控制精度低。采用单片机实现温度控制则可以大大提高温度控制系统的性能价格比，且易于推广应用等显著优点。 题意义 温度在工业控制中是个很重要的参数 ,特别在冶金、机械、食品、化工等工业中 ,对工件的处理温度都要求严格控制 ,对于温度的精确度 和稳定性均有较高的要求。 在此项课题中有以下技术指标要求 : 00，并在此温度下保持恒定，控制其最大温差不超过 1。 系统对该电热箱控制的恒定温度在 0 100范围内，做到能够进行自动识别和连续可调的功能。并能使各恒温点的控制精度保持在 1。 敏度高、性能可靠。 这种单片机控制方案可大大地提高工作效率和控制精度 ,有助于自动化水平的提高 ,具有良好的经济效益和推广价值。 2 2 系统的总体设计 统功 能及其工作原理 该 电热箱 具有以下功能 ： (1)使用高清晰度数码管实时显示 电热箱 温 度 ，范围 0 100 ； (2)可用键盘方便地设定 所需 温 度值 ，并显示设定的温度； (3)按设定温度加热到相应温 度 ，并具有保温功能。系统利用集成温度传感器 成温度测量并转换成模拟电压信号，经由 A D 转换器 换成数字信号送到 片机中，单片机将采集到的温度值与通过键盘设定的温度值进行比较， 来 控制加热器的开断，同时将温度值实时显示在 示器上。 统基本组成方框图 此电热箱的温控系统 框图如下图 1。 从图中可以看出，系统主要功能模块分为 3 类： 指在单片机的控制下，使用功能传感器完成特定信号的测量和数据采集的功能。传感器将采集到的信号和数据传输到单片机中进行处理。 指单片机将采集到的数据发送到液晶显示模块，并控制液晶显示模块按照一定的格式将其显示的功能。 操作输入：是指操作者或其他器件向单片机发送控制指令，用来控制仪器的模式，该指令一般通过键盘输入。单片机在控制指令的要求下，完成一定功能，如进行信号测量、数据显示等。 指单片机控制执行器件的通 断电，从而实现对被控量稳定、有序、规则的控制。 除了上述 3 个主要功能模块外，还有电源模块，用来提供 +5V 和 12 图 1 系统基本组成框图 键盘温度设定电路 数转换 温放大电路 热控制电路 数字温度显示电路 复位电路 3 3 系统硬件电路设计 片机 读存储器 （ 的低电压，高性能 位微处理器，俗称 单片机 。 该器件采用 密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 令集和输出管脚相兼容。 一种高效微控制器 ，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。 片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列 如图 2 所示。 图 2 片机引脚图 主要特性：与 容 ； 4K 字节可编程闪烁存储器 ； 寿命： 1000写 /擦循环 ； 数据保留时间： 10 年 ； 全静态工作： 024三级程序存储器锁定 ； 1288 位内部 32 可编程 I/O 线 ； 两个 16 位定时器 /计数器 ； 5 个中断源 ； 可编程串行通道 ； 低功耗的闲置和掉电模式 ； 片内振荡器和时钟电路 。 本系统选择 为主控制器， 作为 换数据的输入端。 检测数据转换是否结束， 4行 输出 显示数据 到 数码管， 用来连接 独立式 键盘，实现电热 箱 温 度 的动态设定。 于控制加热器电路的通断 ， 于控制 换器的启动 ， 于控制读取 转换结果。 E A / V P S E / P 3 / P 3 . 2 / I N T 012P 3. 3 / I N T 113P 3. 4 / T 014P 3. 5 / T 115P 1. 0 / . 1 / . 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E E / P R O . 1 / T X . 0 / R X 9 C 5 1. . 4 度采集电路设计 美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： =1A/K 式中： 流过器件（ 电流，单位为 A； T 热力学温度，单位为 K。 测温范围为 +150。 电源电压范围为 4V 30V。电源电压可在 4V 6V 范围变化，电流 化 1A，相当于温度变化 1K。 以承受 44V 正向电压和 20而器件反接也不会被损坏。 10M。 有 I、 J、 K、 L、 M 五档，其中 M 档精度最高，在 +150范围内，非线性误差为 本应用电路 图 3（ a）是 封装形式，图 3（ b）是 于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过 电流与热力学温度成正比，当电阻电位器 电阻之和为 1k 时，输出电压 温度的变化为 1。但由于 增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把 于冰水混合物中，调整电位器 在室温下 (25 )条件下调整电位器 ,使 5=但这样调整只可保证在 0或 25附近有较高精度。 +-+ 5 5 9 0+-V o = 1 m V /0 0 .(a)封装形式 (b)基本应用电路 图 3 装及基本应用电路 5 温放大电路 为了提高精度，扩大测量范围，在 A/D 转换前还要将信号加以放大并进行零点迁移，因而一个高稳定性的、高精度的放大电路是必须的。当温度变化时， 产生电流变化，当 电流通过一个 10k 的电阻时，这个电阻上的压降为 10转换成 10K，为了使此 10k 电阻精确，可用一个 9k 的电阻与一个 2k 的电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的 10k。运算放大器 接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗， 降低输出阻抗 ， 由运放 去 零位调整（即把绝对温度转 成摄氏温度），最后由运放 相并放大倍输送给 A/D 转换器。具体硬件连接图如图 4 所示。 图 4 度采集放大电路 度测量变量关系，如表 1 所示。 表 1 度放大测量变量关系 摄氏温度 经 10 出电压 出电压 0 A 0 V 0 V 10 A 0 A 1 V 30 A 0 A 2 V 50 A 0 A 3 V 100 A V 5 V 该温度采集电路采用 成运算放大器，它是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大。外 接负反馈电路后，输出电压输入电压 运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗，而与运算放大器本身无关。 A R 1L M 7 4 1 05 0 2L M 7 4 1 A R 3L M 7 4 1 2 2 2 V+ 1 2 V+ 1 2 V+ 1 2 2 5 9 0+ 5 V. . 6 如图 5 成运放的外引线图，各引脚功能如下。 图 5 外引线图 数转换电路 A/D 转换器。它是中速廉价型产品之一。片内有三态数据输出锁存器，与微处理器兼容，输入方式为单通道。 数转换器功能及引脚说明 8 位 次逼近型 A/D 转换器； 三态锁定输出； 存取 时间： 135s； 分辨率： 8 位； 转换时间： 100s； 总误差： 1 工作温度： 0 度 +70 度； 电源电压为单一 +5V； 引脚说明 : /片选择信号； 图 6 脚图 /部读取转换结果的控制脚输出信号； /来启动转换的控制输入； 钟输入或者震荡元件（ R， C），频率约限制在 100460果使用 路则振荡频率为 1/（ /断请求信号输出，低电平动作； +）， -）：差动模拟电压输入； 拟信号以及数字信号的接地； ：辅助参考电压； 8 位数字输出； 源供应以及作为电路的参考电压； 用说明 被转换的电压信号从)(许此信号是差动的V c c R E - )7ls b D B 018D B 117V + )6D B 216D B 315D B 414A 513D B 612m s b D B 711V re f/ 29 K K G N 0 4. . 7 或不共地的电压信号 ,模拟地和数字地分别设置引入端 ,使数字电路的地电流不影 响模拟信号回路，以防止寄生耦合造成的干扰。参考电压2/“2/直接送入。当 稳定时，也可作参考基准。此时，由 内部设置的分压电路可自行提供2/“2 /R E F V”端不必外接电源，浮空即可。 内有时钟电路，只要在外部“ “ 端外接一对电阻电容即可产生 A/D 转换所需要的时钟，其振荡频率为1/典型应用参数为： R=10k， C=150 640秒钟可转换 1 万次。若采用外部时钟，则外部 从 送入，此时不接 R、 C。 转换结束信号输出端，输出电平高跳到低表示本次转换已经完成，可作为中断或查询信号。如果 与 相连，则 处于自动循环转换状态。 转换结果读出控制端，当它与 时为低电平时，输出数据锁存器 上出现 8 位并行二进制数码，以表示 A/D 结果。 口电路 图 7 单片机与 口电路 0804 由于具有三态输出锁存器，可直接驱动数据 总线，故与 接连接成上图 7 即可。 当 时有效时便启动 A/D 转换，转换结束时产生 号，可供输出查询或中断信号。在 同控制下可以读取转换结果数据。 在 A/D 转换过程中，如果再次启动转换器，则终止正在进行的转换，进入新的转换，在新的转换过程中，数据寄存 器中仍保持上一次的转换结果。 0804 提供两个信号输入端)(果输入电压芯片的)(入电压加到)(于差动输入，输入电压可以从非零开始，即 时)(恒定电压上，而输入电压 0804 转换器的零点无需调整，而输入电压的范围可以通过调整2/。例如输入电压范围E A / V P S E / P 3 / P 3 . 2 / I N T 012P 3 . 3 / I N T 113P 3 . 4 / T 014P 3 . 5 / T 115P 1 . 0 / . 1 / . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 0 . 039P 0 . 138P 0 . 237P 0 . 336P 0 . 435P 0 . 534P 0 . 633P 0 . 732P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E E / P R O . 1 / T X . 0 / R X 657 0 4 1 0 54 7 0+ 5 VV c c R E i n ( - )7l s b D B 018D B 117V i n ( + )6D B 216D B 315D B 414A - G N 513D B 612m s b D B 711V r e f / 29I N T K - K - I 0 8 0 4+ 5 I N. . 8 是 0V 至 2V，则在2/V，但当输入电压为 0 +5V 时，2/由内部电源分压得到。 压输入与数字输出关系 本设计参考电压 V 所以可确定输入模拟量所对应的数字信号量如表 2 所示。 表 2 入输出关系 入电压 出值 0V 1V 2V V 5V 00H 19H 32H 44H 76H 示电路设计 显示电路采用 74接 4 个共阳极数码管，实现串行口静态显示。如图 8 所示。由 允许端，只有当 时，才打开与门，放开显示传送。 串行口 一个全双工串行通信口，但在工作方式 0 下可以作同步移位寄存器用，其数 据由 行输出或输入；而同步移位时钟由 串行输出，在同步时钟作用下，实现由串行到并行的数据通信。利用串行口加外围芯片 74构成一个或多个并行输出，用于串 动显示 图 8 串行静态显示电路 123U 5 L S 0 8L S 1 64L S 1 64L S 1 64L S 1 64 3 4 5 6 7a b c d e f 1 3 4 5 6 7a b c d e f 2 3 4 5 6 7a b c d e f 3 3 4 5 6 7a b c d e f 48 0 8 0 8 0 8 0. .+ 5. 1P 3. 0P 2. 6. . 9 这种显示电路属于静态显示，比动态显示亮度更高一些。由于 74以添加 100 驱动电路，亮度比较理想。与动态显示相比，无需 停的扫描，频繁的为显示服务，节省了 间，提高了工作效 率。 74位寄存器底层驱动 :74一款 8 位移位寄存器 ,串行输入并行输出 ,常用于端口扩展 ,引脚排列如图 9 所示。 图 9 74脚图 引脚说明： 钟输入断； 除端； A,B：为数据输入端； 当 A 当数据输入端任意引脚为低电平时 ,禁止数据输入。并在 升沿作用下决定 状态，当任意一引脚为高电平的时候，允许另一引脚输入数据并且在 升沿的作用下决定状态。在使用的时候经 常把 中的一个设置永久高电平 ,或者两只脚同时接信号端。 钟电路 图 10 时钟电路 向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 自反向振荡器的输出。 端接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激震荡。电容器 常去 32右，可稳定频率并对震荡频率有微调作用。震荡脉冲范围为 40。如图 10 所示。 振荡器特性： 别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内 振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部L S 1 64. . .M H A L 1X T A L 2 10 时钟源驱动器件， 不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 位及键盘温度设定电路 位输入。当振荡器复位器件时，要保持 两个机器周期的高电平时间。 如图 11 所示，在按键瞬间，电容 过 电， 以复位。关于参数的选定，在震荡稳定后应保证复位高电平持续时间（即正脉冲宽度）大于两个机器周期。当采用 6，可取2F， K；当采用 12，可取 0F, 图 11 复位电路 方式， 现各功能通道键。 为中断输入键，只有按下 ，其他键才有效。中断按键的功能就是设定恒温值，以便对测得温度对比判断，键盘电路如图 12 所示。 图 12 设定温度键盘 94 .7 04 .7 14 .7 24 .7 k+ 5减 1设置确认P 1. 7P 1. 5P 1. 3I N T 1. .u 2 k+ 5 S E T. . 11 制加热电路 该部分采用了 司推出的单片集成可控硅驱动器件 为对加热器的驱动和控制。 片是一种集成的带有光耦合的双向可控 硅驱动电路，其内部集成了发光二极管、双向可控硅和过零触发电路等器件。 他由输入和输出两部分组成。输入部分是一个砷化镓发光二极管，在5 15向电流的作用下发出足够强度的红外光去触发输出部分。输出部分包括一个硅光敏双向可控硅和过零触发器。在红外线的作用下，双向可控硅可双向导通，与过零触发器一起输出同步触发脉冲，去控制执行机构 外部的双向可控硅。 其工作过程是：当单片机的 输出 高 电平时， 入部分的发光二极管导通。发出足够强度的红外光去触发输出部分，即控制可控硅的导通，从而打开加热器；同 理，当 输出为 低 电平时， 入部分的发光二极管截止 ， 可控硅断开，关闭加热器 。 该系统具体电路图如图 13 所示 。 图 13 双向可控硅控制电路 助直流稳压电源设计 方案 1：采用单一电源供电。这种方法明显不行。因为电路中有模拟电路、数字电路等弱电部分电路，还有感应加热负载的强电流电路。如果采用单一电源，各个部分很可能造成干扰，系统无法正确工作，还可能因为负载过大，电源无法提供足够的工作电流。特别是压机启动瞬间电流很大，而且逆变电路负载电流波动较大会造成电压不稳，有毛刺等干扰，严重时可能造成弱电部分电路掉电。 方案 2：采用双电源，即电源负载驱动电路等强电部分用一个电源，模拟电路、数字电路等弱电部分用一个电源。这种方法明显比前一种方案可靠性要高，但是电路间还是可能会产生干扰，造成系统不正常，而且还可能会对单片机的工作产生干扰，影响单片机的正常工作。 A 20 / 6 0 0 C 3 04 102 2 0 32 00+ 5U 5 L S 0 4P 2. 7. . 12 方案 3：采用多电源供电方式，即对数字电路、模拟电路、驱动电路分别供电，这种方案即降低了系统各个模块间的干扰，还保证了电源能为各部分提供足够的工作电流，提高系统的可靠性。 根据上述分析，决定采用方案 3。 端固定稳压器 为固定式 三端稳压器，它只能输出一个稳定电压。固定式三端稳压器的常见产品如图 14 所示。 图 14 、 系列稳压器 系列稳压器输出固定的正电压，如 7805 输出为 5V； 系列稳压器输出固定的负电压，如 7905 输出为 5V。 其典型应用电路如图 15 所示。 图 15 典型应用电路 输入端接电容出端接电容电路稳定工作。iC、如采用电解电容，则电容量要比图中数值增加 10 倍。 次设计用的电源 图 16 所示电路为 12 伏输出的直流稳压电源，从图可见，该直流稳压电是由变压器、二极管整流桥、滤波器和集成稳压等环节组成。如果把图16 中的集成稳压器 7812 换成 7805 (注意 7912 管脚的输入、输出和接地都与 7812 不同的 )。则稳压电源变为输出 +5 伏的单路直流稳压电源，供给芯片工作。 13 V 0 7 8 0 5V 8 1 2A C 2 2 0 8 1 5 5 + 1 2 - 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 1 3 3 3 3 00 . 1 10 . 1 9 1 2.6 +5V 和 12 伏双路稳压电源 （ 1）使用中应注意： 整流桥输出地端应接在大电解电容上，以利于降噪。电解电容应大于 1000 F， 以为 7812 三端稳压模块提供较稳定的直流输入。 为消除三端稳压模块内部产生的高次谐波，抑制稳压电路的自激震荡，实现频率补偿，应在模块两端分别并联一小电容。 器件选择及参数计算 （ 1）三端稳压器 根据电路中所需要的电 源，选择 7805、 7812、 7912分别输出 +5V、 +12输出电压和输出电流均满足指标要求。 （ 2）输入输出电容 输入输出电容的取值如上图所示 (主要根据工程经验而得到 )，一般为瓷片电容。 （ 3）变压器二次侧电压有效值和输入电压 这两个值的取定决定了相关元器件及参数的选择。一般情况下，输入电压应比输出电压高 3太小影响稳压；太大稳压器功耗大，易受热损坏 )。假设 +511，输出为 +1212,输出为 13， 输出为 它们所对应的变 压器二次侧电压有效值分别为 23则有， V， 5V，考虑电网电压 10%的波动，最终可取 V， 由式 (2可取变压器二次侧电压有效值 11/ 12/5际应选 0V， 5V。 （ 4）滤波电容 由式 L (3 5)T/2可暂定 L=5T/2,则 T/2中， 电阻，应取最小值， T=20A，因此几个电源的 14 11/10V/1A=11，所以取 T/2 20 1000/(2 11) 4545 F,同理有， 15V/1A=16， 20 1000/(2 16) 3125 F。 可见，滤波电容容量较大，应选电解电容。受规格的限制，实际容量应选为 700 F/25V， 700 F/30V， （ 5）整流二极管 整流二极管的参数应满足最大整流电流 定 )；最大反向电压2 中 上两个桥式的所有整流二极管可选 章小结 本章对系统的硬件进行详细的设计，其核心器件为单片机，主要功能模块为 感器组成的数据采集电路以及 示电路；其次就是按键、执行、时钟、复位几个功能电路；硬件系统的检测电路的选 择直接决定单片机数据处理程序的编写，这显得尤其重要。在本章中对各部分电路设计进行了比较详细的叙述。 15 4 系统软件设计 该系统软件部分用 编语言编程实现，采用模块化程序设计思想，将软件划分成若干单元，主要包括主程序 模块 、十进制数据转换及调整子程序 模块 、 码显示子程序和延时子程序等 模块 。 统主流程图 在主程序中，系统上电自动复位以后首先设置堆栈，然后启动 始转换 温电路输入的电信号，待数据转换结束后读入到累加器 A，然后进行十进制数据转换调整，输出给显 示电路，同时当测得温度大于等于设定值加 1 则停止加热，进行保温。当小于等于设定值减 1 则驱动执行器件进行加热。主程序流程图如图 17 所示。 初始化 启动 换器 转换数据送 A 十进制转换调整 输出显示 M 读取设定值 N M 停止加热 M N+1? 驱动加热 A/ 开放外中断 图 17 系统主流程图 开始 Y Y Y N N N 保温并置保温灯亮 16 主程序： 0000H 0013H C 85H A, A A,60H 100H,A 100H A A,100H, C, 100H 100H C A,100H, C, 17 进制数据转换调整子程序 由于 换后的数据是二进制数据，而七段码 示器所要显示的数据是十进制数据，因此需要进行二、十进制数据转换。 出的最大转换值为 55)，由于运放 大倍，因此本数字温度计的最大测量温度为 102。由 255 =102，得知 先乘再除 10。 255 4=1020，其中高位 10 送高位显示缓冲区 位 20 送低位显示缓冲区 小数点设在 上，并将其分别显示为1(0(2(. 0(。所以，十进制转换调整流程为 A/D（二进制）十进制乘显示。程序流程图如图 18 所示。 图 18 十进制数据转换调整子程序流程图 开始 清 C 累加器 A 中数据左移 2 加 C 2 加 C 2 2 累加器 A 左移 8 次？ 乘 4 调整完成？ Y Y N N 返回 18 十进制数据转换子程序： C 00H 00H 08H A A, A,A A A A, A, A A, #02 A, A, A A A A, A, A A A 示子程序 显示采用共阴极 行口静态显示，这样不仅大大减少了单片机的时间，不必为显示频繁的扫描， 还可以使显示亮度更为优越。由 制串行口 允许端，只有当 时，才打开与门，开放显示传送。 89 一个全双工串行通信口，但在工作方式 0 下可以作同步移位寄存器用，其数据由 行输出或输入；而同步移位时钟由 串行输出，每当发送完一个字节 会自动置 19 程序如下： #04H ；存显示位数 00H ；置串行方 式 0 S ；串口禁中断 ；允许 送脉冲 ；串行输出一位显示字段码 I,$ ；等待串行发送完毕 I ；清串行标志 0 ；更新显示位数 设置串口方式 0 开始 置 1 允许数据发送 取 断码 发送一个字节 1 吗？ 零 4 位送完？ 位数减 1 返回 N N Y Y 图 19 显示流程图 20 4， ；是否显示完毕 ；关闭 送脉冲 ；返回 盘处理子程序 本系统采用的是 键盘中断法： 接至 ，作为设置键，当 他键有动作，系统都不作反应，只有 按下， 能实现相应功能。 ：加 1； ：减 1； ：确定； 中断入口 保护现场 是 下吗？ 延时 10 下吗？ 是 下吗？ 是 下吗？ 恒温值加 1 恒温值减 1 显示 显示 恢复现场 显示设定温度（进入温度设定模式） Y Y Y Y N N N N 图 20 键盘设定子程序 置 1 返回 21 键盘中断子程序： ；关中断 A ；保护现场 B 60H ；进入设置显示状态 # ；送 零 转到恒温加 1 处理 转到恒温减 1 处理 ；确定返回 ；重新扫描 ；消抖延时 ；无按键返回扫描 60H ；显示恒温温度 ；温度加 1 处理子程序 ；加 1 温度 #11H ；十进制转换 A， B， #100 A A， B B， #10 A A， B 22 A ；调用查表 60H ；温度减一处理子程序 #12H ；十进制转换 A， B， #100 A A， B B， #10 A A， B A 4 ；查表子程序 A, A,A+ 10H ； 10时子程序 23 ；恢复现场 B A ；开中断 ；中断返回 B 040H,079H,024H,030H,19H, 12H, 02H, 058H， 00H, 10H; 9H, 92H, 82H, 080H, 90H; 章小结 本章介绍了系统主要的流程图以及程序清单。 结论 24 结论 本课程设计叙述了电热箱温控设计，包括硬件组成和软件的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，把温度转换成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过 A/D 转换器， 模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。其硬件设计中最核心的器件是单片机 一方面控制 A/D 转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字温度电压信号经数据处理得到相应的温度值，送到 示器，以数字形式显示测量的温度。 该系统利用 编语言编制 ,运行程序的主要特点是 : 1)适用性强，用户只需对界面参数进行设置并启动系统正常运行便可满足不同用户水温的要求，实现对水温的实时监控。避免了电力力资源的浪费，节省了能源。 2)将单片机以及温度传感器引入对水温的分析和处理中，单片机控制决策无需建立被控对象的数学模型，系统的鲁棒性强，适合对非线性、时变、滞后系统的 控制，对水温控制系统采用单片机控制非常适合。 3)系统成本低廉，结构紧凑，操作非常简便，可扩展性强，只要稍加改变，即可增加其他使用功能。较好的满足了现代工业生产和科研的需要。 该系统也存在一些问题：系统在控制温度精度上不理想，控制容易产生震荡，不稳定。这可采用 法来控制 的产生，进而控制电热丝的加热来实现温度控制。数字 制则能够较好地解决控制精度的问题 ,并且计算机能够用程序既简单又方便地实现数字 制规律